JP2009025708A - Pattern formation method - Google Patents
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Abstract
【課題】高集積且つ高精度な電子デバイスを製造するための高精度な微細パターンを安定的に形成するために、高感度、且つトレンチパターンの解像性に優れ、更には疎密依存性の良好なパターンを形成する為のパターン形成方法を提供する。
【解決手段】(ア)酸の作用により極性が増大し、ネガ型現像液に対する溶解度が減少する樹脂を含有するネガ型現像用レジスト組成物を塗布する工程、(イ)露光工程及び(ウ)金属不純物の含有量が、100ppb以下の有機溶剤を含有するネガ型現像液を用いて現像を行う工程を含むパターン形成方法。
【選択図】なし[PROBLEMS] To stably form a high-precision fine pattern for manufacturing a highly integrated and high-precision electronic device, and having high sensitivity, excellent trench pattern resolution, and good density dependency. A pattern forming method for forming a simple pattern is provided.
(A) a step of applying a negative resist composition containing a resin whose polarity is increased by the action of an acid and whose solubility in a negative developer is decreased; (a) an exposure step; and (c) The pattern formation method including the process of developing using the negative developing solution containing the organic solvent whose content of a metal impurity is 100 ppb or less.
[Selection figure] None
Description
本発明は、IC等の半導体製造工程、液晶、サーマルヘッド等の回路基板の製造、さらにはその他のフォトアプリケーションのリソグラフィー工程に使用されるパターン形成方法に関するものである。特に、波長が193nmの遠紫外線光を光源とするArF露光装置および液浸式投影露光装置で露光するために好適な、ネガ型現像用レジスト組成物とネガ型現像液とを用いたパターン形成方法に関するものである。 The present invention relates to a pattern forming method used in a semiconductor manufacturing process such as an IC, a circuit board such as a liquid crystal or a thermal head, and a lithography process for other photo applications. In particular, a pattern forming method using a negative developing resist composition and a negative developing solution, which is suitable for exposure with an ArF exposure apparatus and an immersion projection exposure apparatus using far ultraviolet light having a wavelength of 193 nm as a light source It is about.
KrFエキシマレーザー(248nm)用レジスト以降、光吸収による感度低下を補うためにレジストの画像形成方法として化学増幅という画像形成方法が用いられている。ポジ型の化学増幅の画像形成方法を例に挙げ説明すると、露光で露光部の酸発生剤が分解し酸を生成させ、露光後のベーク(PEB:Post Exposure Bake)でその発生酸を反応触媒として利用してアルカリ不溶の基をアルカリ可溶基に変化させ、アルカリ現像により露光部を除去する画像形成方法である。 Since the resist for KrF excimer laser (248 nm), an image forming method called chemical amplification has been used as an image forming method for a resist in order to compensate for sensitivity reduction due to light absorption. An example of a positive-type chemical amplification image forming method will be described. When exposed, the acid generator in the exposed area decomposes to generate an acid, and the acid generated in the exposure bake (PEB) is a reaction catalyst. Is used to change an alkali-insoluble group to an alkali-soluble group, and an exposed portion is removed by alkali development.
半導体素子の微細化に伴い露光光源の短波長化と投影レンズの高開口数(高NA)化が進み、現在では193nm波長を有するArFエキシマレーザーを光源とする露光機が開発されている。これらは一般によく知れている様に次式で表すことができる。
(解像力)=k1・(λ/NA)
(焦点深度)=±k2・λ/NA2
ここでλは露光光源の波長、NAは投影レンズの開口数、k1及びk2はプロセスに関係する係数である。
With the miniaturization of semiconductor elements, the wavelength of an exposure light source has been shortened and the projection lens has a high numerical aperture (high NA). Currently, an exposure machine using an ArF excimer laser having a 193 nm wavelength as a light source has been developed. These can be expressed by the following equations as is generally well known.
(Resolving power) = k 1 · (λ / NA)
(Depth of focus) = ± k 2 · λ / NA 2
Where λ is the wavelength of the exposure light source, NA is the numerical aperture of the projection lens, and k 1 and k 2 are coefficients related to the process.
解像力を高める技術として、従来から投影レンズと試料の間に高屈折率の液体(以下、「液浸液」ともいう)で満たす、所謂、液浸法が提唱されている。
この「液浸の効果」はλ0を露光光の空気中での波長とし、nを空気に対する液浸液の屈折率、θを光線の収束半角としNA0=sinθとすると、液浸した場合、前述の解像力及び焦点深度は次式で表すことができる。
(解像力)=k1・(λ0/n)/NA0
(焦点深度)=±k2・(λ0/n)/NA0 2
すなわち、液浸の効果は波長が1/nの露光波長を使用するのと等価である。言い換えれば、同じNAの投影光学系の場合、液浸により、焦点深度をn倍にすることができる。これは、あらゆるパターン形状に対して有効であり、更に、現在検討されている位相シフト法、変形照明法などの超解像技術と組み合わせることが可能である。
As a technique for increasing the resolving power, a so-called immersion method in which a high refractive index liquid (hereinafter also referred to as “immersion liquid”) is filled between the projection lens and the sample has been proposed.
This “immersion effect” means that when λ 0 is the wavelength of the exposure light in the air, n is the refractive index of the immersion liquid with respect to air, θ is the convergence angle of the light beam, and NA 0 = sin θ. The above-described resolving power and depth of focus can be expressed by the following equations.
(Resolving power) = k 1 · (λ 0 / n) / NA 0
(Depth of focus) = ± k 2 · (λ 0 / n) / NA 0 2
That is, the immersion effect is equivalent to using an exposure wavelength having a wavelength of 1 / n. In other words, in the case of a projection optical system with the same NA, the depth of focus can be increased n times by immersion. This is effective for all pattern shapes, and can be combined with a super-resolution technique such as a phase shift method and a modified illumination method which are currently being studied.
更に解像力を高める技術として、2重露光技術(DoubleExposureTechnogy)や2重パターニング技術(DoublePatterningTechnogy)が提唱されている。これは、前述の解像力の式において、k1を小さくすることであり、解像力を高める技術として位置付けられている。 Further, as a technique for further improving the resolution, a double exposure technique (Double Exposure Technology) and a double patterning technique (Double Patterning Technology) have been proposed. This is to reduce k 1 in the above-described resolving power formula, and is positioned as a technique for increasing the resolving power.
これらの2重露光方式の効果を半導体素子の微細画像パターンの転写に検討した例が、特許文献1(特開2006-156422号公報)等にて紹介されている。最近の2重露光技術進捗が、非特許文献1(SPIE Proc 5754,1508(2005))、非特許文献2(SPIE Proc 5377,1315(2004))、非特許文献3(SPIE Proc 61531K-1(2006))等で報告されている。 An example in which the effect of these double exposure methods is studied for transferring a fine image pattern of a semiconductor element is introduced in Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2006-156422) and the like. Recent progress in double exposure technology includes Non-Patent Document 1 (SPIE Proc 5754, 1508 (2005)), Non-Patent Document 2 (SPIE Proc 5377, 1315 (2004)), Non-Patent Document 3 (SPIE Proc 61531K-1 ( 2006)).
しかしながら、従来のレジスト組成物を、単純に従来のレジストプロセスに適用しパターン形成を行うのでは、これらの2重露光方式においてはレジストの解像限界付近でパターン形成を行う必要があるため、十分な露光マージンや焦点深度が得られない、という点が問題になる。 However, if the conventional resist composition is simply applied to the conventional resist process for pattern formation, these double exposure methods require pattern formation near the resolution limit of the resist. The problem is that a large exposure margin and depth of focus cannot be obtained.
一方、解像力を高める2重パターニング技術としての2重現像技術が特許文献2(特開2000-199953号公報)に記載されている。この例では、一般的な化学増幅の画像形成方法を利用しており、露光によってレジスト組成物中の樹脂の極性が、光強度の高い領域では高極性に、光強度の低い領域では低極性になることを利用して、特定のレジスト膜の高露光領域を高極性の現像液に溶解させポジ型現像を行い、低露光領域を低極性の現像液に溶解させてネガ型現像を行っている。具体的には、図2に示すように照射光1の露光量E2以上の領域をアルカリ水溶液をポジ型現像液として用いて溶解させ、露光量E1以下の領域を特定の有機溶剤をネガ型現像液として用いて溶解させている。これにより、図2に示すように、中間露光量(E2−E1)の領域が現像されずに残り、露光用マスク2の半ピッチを有するL/Sのパターン3をウェハ4上に形成している。
しかしながら、2重現像により微細パターンを形成する際には、単にネガ型現像液あるいはポジ型現像液を単独で用いた際の解像力が良いだけでは不十分で、ネガ型現像液及びポジ型現像液のいずれに対しても、良好なパターン解像性を示すことが求められていた。
On the other hand, a double development technique as a double patterning technique for increasing the resolving power is described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-199953. In this example, a general chemical amplification image forming method is used, and by exposure, the polarity of the resin in the resist composition becomes high in a region where the light intensity is high, and low in a region where the light intensity is low. By utilizing this, positive development is performed by dissolving a high exposure area of a specific resist film in a high polarity developer, and negative development is performed by dissolving a low exposure area in a low polarity developer. . Specifically, as shown in FIG. 2, a region where the exposure amount E2 of the irradiation light 1 is dissolved using an alkaline aqueous solution as a positive developer, and a region where the exposure amount E1 is less than a specific organic solvent is negatively developed. It is dissolved as a liquid. As a result, as shown in FIG. 2, an intermediate exposure amount (E2-E1) region remains without being developed, and an L /
However, when a fine pattern is formed by double development, it is not sufficient that the resolving power when using a negative developer or a positive developer alone is sufficient, and the negative developer and the positive developer are not sufficient. In either case, it has been required to exhibit good pattern resolution.
微細パターンを形成するためには、パターン解像性に優れることは当然のことであるが、ウェハー処理時間の短縮化のためにも、高感度にパターンを形成することが求められている。この際、高感度化に伴い、解像力の低下のみならず、疎密依存性も低下することがあり、これらの特性を同時に満足するレジストの開発が強く望まれている。ここで、疎密依存性とは、レジストパターン密度の高い部分と低い部分でのパターン寸法差のことを言い、この差が大きいと実際のパターン形成時に、プロセスマージンが狭くなるため好ましくなく、この差を如何にして小さくするかがレジスト技術開発における重要課題のひとつとなっている。高感度と、高解像性、良好な疎密依存性はトレードオフの関係にあり、これらを如何にして同時に満足させるかが非常に重要である。 In order to form a fine pattern, it is a matter of course that the pattern resolution is excellent. However, in order to shorten the wafer processing time, it is required to form a pattern with high sensitivity. At this time, as sensitivity increases, not only the resolution but also the density dependency may decrease, and development of a resist that satisfies these characteristics is strongly desired. Here, the density dependency means a pattern dimension difference between a portion where the resist pattern density is high and a portion where the resist pattern density is low. If this difference is large, the process margin becomes narrow during actual pattern formation. One of the important issues in resist technology development is how to reduce the size. High sensitivity, high resolution, and good density dependence are in a trade-off relationship, and it is very important how to satisfy these simultaneously.
現在、g線、i線、KrF、ArF、EB、EUVリソグラフィー用の現像液としては、2.38質量%TMAH(テトラメチルアンモニウムヒドロキシド)の水系アルカリ現像液が汎用的に用いられている。
上記以外の現像液としては、例えば、特許文献3(特開2001-215731号公報)には、スチレン系単量体とアクリル系単量体との共重合体を含有するレジスト材料の露光部分を溶解し現像するための、脂肪族直鎖状エーテル系溶剤または芳香族エーテル系溶剤と、炭素数5以上のケトン系溶剤とを含有する現像液が記載されている。又、特許文献4(特開2006-227174号公報)には、放射線の照射により、ポリマー鎖が切断されて低分子化するレジスト材料の露光部分を溶解し現像するための、酢酸基またはケトン基、エーテル基、フェニル基を少なくとも2つ以上有し、かつ分子量が150以上であることを特徴とする現像液が記載されている。又、特許文献5(特開平6-194847号公報)には、ポリヒドロキシエーテル樹脂とグリシジル(メタ)アクリレートとの反応により得られた感光性ポリヒドロキシエーテル樹脂を主成分とするレジスト材料の未露光部分を現像するための、炭素数6〜12の芳香族化合物もしくは炭素数6〜12の芳香族化合物を50質量%以上含む混合溶剤を現像液とすることを特徴とする現像液が記載されている。
At present, as a developing solution for g-line, i-line, KrF, ArF, EB, EUV lithography, an aqueous alkaline developer of 2.38% by mass TMAH (tetramethylammonium hydroxide) is widely used.
As a developer other than the above, for example, Patent Document 3 (Japanese Patent Laid-Open No. 2001-215731) discloses an exposed portion of a resist material containing a copolymer of a styrene monomer and an acrylic monomer. A developer containing an aliphatic linear ether solvent or aromatic ether solvent for dissolving and developing and a ketone solvent having 5 or more carbon atoms is described. Patent Document 4 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-227174) discloses an acetic acid group or a ketone group for dissolving and developing an exposed portion of a resist material that has a polymer chain that is broken by irradiation with radiation. And a developer having at least two ether groups and phenyl groups and having a molecular weight of 150 or more. Further, Patent Document 5 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-194847) discloses an unexposed resist material mainly composed of a photosensitive polyhydroxyether resin obtained by a reaction between a polyhydroxyether resin and glycidyl (meth) acrylate. Described is a developer characterized by using as a developer a mixed solvent containing 50% by mass or more of an aromatic compound having 6 to 12 carbon atoms or an aromatic compound having 6 to 12 carbon atoms for developing a portion. Yes.
しかしながら、高感度、高解像性、良好な疎密依存性を同時に満足するレジスト組成物、現像液、リンス液等の組み合わせを見い出すことが極めて困難であるのが実情であり、特に、有機溶剤を用いたネガ型の現像を行い、線幅100nm以下の微細パターンを形成する場合に於いては、高感度、高解像性、良好な疎密依存性を同時に満足する如何なる組み合わせも見出されていないのが現状である。 However, in reality, it is extremely difficult to find a combination of a resist composition, a developing solution, a rinsing solution, and the like that simultaneously satisfy high sensitivity, high resolution, and good density dependence. In the case of developing the negative type used and forming a fine pattern with a line width of 100 nm or less, no combination has been found that simultaneously satisfies high sensitivity, high resolution, and good density dependence. is the current situation.
また、上述のレジスト組成物及び現像液の組み合わせでは、特定のレジスト組成物を、
高極性のアルカリ現像液もしくは、低極性の有機溶剤を含む現像液と組み合わせ、パターンを形成するシステムを供しているにすぎない。即ち、図1に示すように、ポジ型システム(レジスト組成物とポジ型現像液の組み合わせ)においては、光学空間像(光強度分布)のうち、光照射強度の強い領域を選択的に溶解・除去し、パターン形成を行う材料が提供されているにすぎない。反対に、ネガ型システム(レジスト組成物とネガ型現像液)の組み合わせにおいては、光照射強度の弱い領域を選択的に溶解・除去し、パターン形成を行う材料システムが提供されているにすぎない。
ポジ型現像液とネガ型現像液を組み合わせた2重現像による微細パターン形成を用いることはより高解像性のパターンを形成し得るため好ましいが、2重現像によるパターン形成にも好適に適用できる、高解像度、高感度、かつ良好な疎密依存性を同時に満足する、レジスト組成物及びネガ型現像液及びポジ型現像液の組み合わせは未だ知られていないのが現状である。
ここで、ポジ型現像液とは、図1に実線で表した所定の閾値以上の露光部を選択的に溶解・除去させる現像液であり、ネガ型現像液とは、該所定の閾値以下の露光部を選択的に溶解・除去させる現像液のことである。ポジ型現像液を用いた現像工程のことをポジ型現像(ポジ型現像工程ともいう)と呼び、ネガ型現像液を用いた現像工程のことをネガ型現像(ネガ型現像工程ともいう)と呼ぶ。
In addition, in the combination of the resist composition and the developer described above, a specific resist composition is
It only provides a system for forming a pattern in combination with a highly polar alkaline developer or a developer containing a low polarity organic solvent. That is, as shown in FIG. 1, in a positive system (combination of a resist composition and a positive developer), a region having a high light irradiation intensity in an optical aerial image (light intensity distribution) is selectively dissolved and dissolved. Only the material to be removed and patterned is provided. On the other hand, the negative system (resist composition and negative developer) only provides a material system that selectively dissolves and removes areas with low light irradiation intensity to form a pattern. .
The use of fine pattern formation by double development combining a positive developer and a negative developer is preferable because a pattern with higher resolution can be formed, but it can also be suitably applied to pattern formation by double development. At present, a combination of a resist composition, a negative developer, and a positive developer that simultaneously satisfies high resolution, high sensitivity, and good density dependency is not yet known.
Here, the positive developer is a developer that selectively dissolves and removes the exposed portion that is equal to or higher than the predetermined threshold shown by the solid line in FIG. 1. The negative developer is lower than the predetermined threshold. A developer that selectively dissolves and removes the exposed portion. The development process using a positive developer is referred to as positive development (also referred to as a positive development process), and the development process using a negative developer is referred to as a negative development (also referred to as a negative development process). Call.
本発明は、上記課題を解決し、高集積且つ高精度な電子デバイスを製造するための高精度な微細パターンを安定的に形成するために、高感度、且つトレンチパターンの解像性に優れ、更には疎密依存性の良好なパターンを形成する為のパターン形成方法を提供することを目的としている。 The present invention solves the above problems and stably forms a high-precision fine pattern for manufacturing a highly integrated and high-precision electronic device. Therefore, the present invention has high sensitivity and excellent trench pattern resolution. It is another object of the present invention to provide a pattern forming method for forming a pattern having good density dependency.
本発明は、下記の構成であり、これにより本発明の上記目的が達成される。 The present invention has the following configuration, whereby the above object of the present invention is achieved.
(1) (ア)酸の作用により極性が増大し、ネガ型現像液に対する溶解度が減少する樹脂を含有するネガ型現像用レジスト組成物を塗布する工程、
(イ)露光工程及び
(ウ)金属不純物の含有量が、100ppb以下の有機溶剤を含有するネガ型現像液を用いて現像を行う工程
を含むことを特徴とするパターン形成方法。
(1) (a) a step of applying a negative developing resist composition containing a resin whose polarity is increased by the action of an acid and whose solubility in a negative developing solution decreases;
(A) an exposure step; and (c) a pattern forming method comprising: developing with a negative developer containing an organic solvent having a metal impurity content of 100 ppb or less.
(2) (ウ)ネガ型現像液を用いて現像する工程が、ナトリウムの含有量が50ppb以下の有機溶剤を含有するネガ型現像液を用いて現像を行うことを特徴とする(1)に記載のパターン形成方法。 (2) (c) The step of developing using a negative developer comprises developing using a negative developer containing an organic solvent having a sodium content of 50 ppb or less. The pattern formation method as described.
(3) (ウ)ネガ型現像液を用いて現像する工程が、鉄の含有量が20ppb以下の有機溶剤を含有するネガ型現像液を用いて現像を行うことを特徴とする(1)又は(2)
に記載のパターン形成方法。
(3) (c) The step of developing using a negative developer is performed using a negative developer containing an organic solvent having an iron content of 20 ppb or less (1) or (2)
The pattern forming method according to 1.
(4) (ウ)ネガ型現像液を用いて現像する工程が、ケトン系溶剤、エステル系溶剤、アルコール系溶剤、アミド系溶剤、エーテル系溶剤及び炭化水素系溶剤から選択される少なくとも1種類の有機溶剤を含有するネガ型現像液を用いて行う工程であることを特徴とする(1)〜(3)のいずれかに記載のパターン形成方法。 (4) (c) The step of developing using a negative developer is at least one selected from ketone solvents, ester solvents, alcohol solvents, amide solvents, ether solvents and hydrocarbon solvents. The pattern forming method according to any one of (1) to (3), which is a step performed using a negative developing solution containing an organic solvent.
(5) (ウ)ネガ型現像液を用いて現像する工程が、下記一般式(1)で表される溶剤を含有する現像液を用いて現像を行う工程であることを特徴とする(1)〜(4)のいずれかに記載のパターン形成方法。 (5) (c) The step of developing using a negative developer is a step of developing using a developer containing a solvent represented by the following general formula (1) (1) ) To (4).
一般式(1)に於いて、
R及びR’は、各々独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシル基、アルコキシカルボニル基、カルボキシル基、ヒドロキシル基、シアノ基又はハロゲン原子を表す。R及びR’は、互いに結合して環を形成してもよい。
In general formula (1),
R and R ′ each independently represents a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkoxyl group, an alkoxycarbonyl group, a carboxyl group, a hydroxyl group, a cyano group or a halogen atom. R and R ′ may be bonded to each other to form a ring.
(6) (ウ)ネガ型現像液を用いて現像を行う工程が、酢酸ブチルを含有する現像液を用いて行う工程であることを特徴とする(1)〜(5)のいずれかに記載のパターン形成方法。 (6) (c) The process of performing development using a negative developer is a process performed using a developer containing butyl acetate. Pattern formation method.
(7) (ウ)ネガ型現像液を用いて現像する工程が、下記一般式(2)で表される溶剤を含有する現像液を用いて現像を行う工程であることを特徴とする(1)〜(5)のいずれかに記載のパターン形成方法。 (7) (c) The step of developing using a negative developer is a step of developing using a developer containing a solvent represented by the following general formula (2) (1) ) To (5).
一般式(2)に於いて、
R’’及びR’’’’は、各々独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシル基、アルコキシカルボニル基、カルボキシル基、ヒドロキシル基、シアノ基又はハロゲン原子を表す。R’’及びR’’’’は、互いに結合して環を形成してもよい。
R’’’は、アルキレン基又はシクロアルキレン基を表す。
In general formula (2),
R ″ and R ″ ″ each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkoxyl group, an alkoxycarbonyl group, a carboxyl group, a hydroxyl group, a cyano group or a halogen atom. R ″ and R ″ ″ may be bonded to each other to form a ring.
R ′ ″ represents an alkylene group or a cycloalkylene group.
(8) 更に、(エ)ポジ型現像液を用いて現像する工程を含むことを特徴とする(1)〜(7)のいずれかに記載のパターン形成方法。 (8) The pattern forming method as described in any one of (1) to (7), further comprising (d) a step of developing using a positive developer.
(9) (1)〜(7)のいずれかに記載のパターン形成方法に用いるネガ型現像液であり、イオン交換フィルターによりろ過する工程を経て製造されることを特徴とするネガ型現像液。 (9) A negative developer that is a negative developer used in the pattern forming method according to any one of (1) to (7), and that is manufactured through a step of filtering with an ion exchange filter.
以下、更に、本発明の好ましい実施の態様を挙げる。 The preferred embodiments of the present invention will be further described below.
(10) (ウ)ネガ型現像液を用いて現像する工程の後に、さらに、(オ)有機溶剤を含むリンス液を用いて洗浄する工程を含むことを特徴とする(1)〜(8)のいずれかに記載のパターン形成方法。 (10) (c) After the step of developing with a negative developer, the method further comprises (e) a step of washing with a rinsing solution containing an organic solvent. The pattern formation method in any one of.
(11) リンス液が、炭化水素系溶剤、ケトン系溶剤、エステル系溶剤、アルコール系溶剤、アミド系溶剤及びエーテル系溶剤から選択される少なくとも1種類の有機溶剤を含有することを特徴とする(10)に記載のパターン形成方法。 (11) The rinsing liquid contains at least one organic solvent selected from hydrocarbon solvents, ketone solvents, ester solvents, alcohol solvents, amide solvents, and ether solvents ( The pattern formation method as described in 10).
(12) リンス液が、エステル系溶剤及びアルコール系溶剤から選択される少なくとも1種類の有機溶剤を含有することを特徴とする(11)に記載のパターン形成方法。 (12) The pattern forming method as described in (11), wherein the rinse liquid contains at least one organic solvent selected from an ester solvent and an alcohol solvent.
(13) リンス液が、1価アルコールを含有することを特徴とする(12)に記載のパターン形成方法。 (13) The pattern forming method as described in (12), wherein the rinse liquid contains a monohydric alcohol.
(14) リンス液が、(ウ)ネガ型現像液を用いて現像を行う工程に用いられる現像液成分を少なくとも1種類を含有することを特徴とする(10)〜(13)のいずれかに記載のパターン形成方法。 (14) The rinsing solution includes (10) at least one developer component used in the step of developing with (c) a negative developer, according to any one of (10) to (13) The pattern formation method as described.
(15) (ウ)ネガ型現像液を用いて現像を行う工程が、基板を回転させながら基板の表面上にネガ型現像液を供給する工程を含むことを特徴とする(1)〜(8)及び(10)〜(14)のいずれかに記載のパターン形成方法。 (15) (c) The step of developing using a negative developer includes a step of supplying a negative developer onto the surface of the substrate while rotating the substrate (1) to (8) ) And the pattern forming method according to any one of (10) to (14).
(16) (オ)有機溶剤を含むリンス液を用いて洗浄する工程が、基板を回転させながら基板の表面上にリンス液を供給する工程を含むことを特徴とする(10)〜(15)のいずれかに記載のパターン形成方法。 (16) (e) The step of cleaning with a rinsing liquid containing an organic solvent includes a step of supplying a rinsing liquid onto the surface of the substrate while rotating the substrate (10) to (15). The pattern formation method in any one of.
(17) (エ)ポジ型現像液を用いて現像を行う工程が、第1級アミン化合物、第2級アミン化合物、第3級アミン化合物及び第4級アミン化合物から成る群から選ばれる少なくとも1種類を含む水溶液を用いて行う工程であることを特徴とする(8)に記載のパターン形成方法。 (17) (d) The step of developing using a positive developer is at least one selected from the group consisting of primary amine compounds, secondary amine compounds, tertiary amine compounds and quaternary amine compounds. The pattern forming method as described in (8), which is a step performed using an aqueous solution containing types.
(18) (エ)ポジ型現像液を用いて現像を行う工程が、テトラメチルアンモニウムヒドロキシドの水溶液を用いて行う工程であることを特徴とする(17)に記載のパターン形成方法。 (18) The pattern forming method as described in (17), wherein the step of developing using a positive developer is a step of using an aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide.
(19) ポジ型現像液中のアミン化合物の濃度が、現像液の全質量を基準として0.01〜20質量%であることを特徴とする(17)又は(18)に記載のパターン形成方法。 (19) The pattern forming method as described in (17) or (18), wherein the concentration of the amine compound in the positive developer is 0.01 to 20% by mass based on the total mass of the developer. .
(20) ポジ型現像液中の金属不純物の含有量が、100ppb以下であることを特徴とする(8)及び(17)〜(19)のいずれかに記載のパターン形成方法。 (20) The pattern forming method as described in any one of (8) and (17) to (19), wherein the content of the metal impurity in the positive developer is 100 ppb or less.
(21) (エ)ポジ型現像液を用いて現像を行う工程の後に、更に、(カ)リンス工程を含むことを特徴とする(8)又は(17)〜(20)のいずれかに記載のパターン形成方法。 (21) (d) The method according to any one of (8) and (17) to (20), further including (f) a rinsing step after the step of developing using a positive developer. Pattern forming method.
(22) (カ)リンス工程に用いるリンス液が、純水であることを特徴とする(21)に記載のパターン形成方法。 (22) (f) The pattern forming method as described in (21), wherein the rinse liquid used in the rinse step is pure water.
(23) 200nm以下の波長の光を用いて露光を行うことを特徴とする(1)〜(8)及び(10)〜(22)のいずれかに記載のパターン形成方法。 (23) The pattern forming method according to any one of (1) to (8) and (10) to (22), wherein exposure is performed using light having a wavelength of 200 nm or less.
(24) 液浸媒体を介して露光を行うことを特徴とする(1)〜(8)及び(10)〜(23)のいずれかに記載のパターン形成方法。 (24) The pattern forming method as described in any one of (1) to (8) and (10) to (23), wherein exposure is performed through an immersion medium.
(25) 液浸媒体が水であることを特徴とする(24)に記載のパターン形成方法。 (25) The pattern forming method as described in (24), wherein the immersion medium is water.
(26) 更に、(イ)露光工程の後に、(キ)加熱工程を有することを特徴とする(1)〜(8)及び(10)〜(25)のいずれかに記載のパターン形成方法。 (26) The pattern forming method as described in any one of (1) to (8) and (10) to (25), further comprising (i) a heating step after the exposure step.
(27) ネガ型現像用レジスト組成物が、(A)酸の作用により極性が増大し、ネガ型現像液に対する溶解度が減少する樹脂、(B)活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物及び(C)溶剤を含有することを特徴とする(1)〜(8)及び(10)〜(26)のいずれかに記載のパターン形成方法。 (27) A negative resist composition is (A) a resin whose polarity is increased by the action of an acid and whose solubility in a negative developer is reduced, and (B) a compound that generates an acid upon irradiation with actinic rays or radiation. And (C) The pattern forming method according to any one of (1) to (8) and (10) to (26), which comprises a solvent.
(28) (A)成分の樹脂が、脂環式炭化水素構造を有する樹脂であることを特徴とする(27)に記載のパターン形成方法。 (28) The pattern forming method as described in (27), wherein the resin as the component (A) is a resin having an alicyclic hydrocarbon structure.
(29) (A)成分の樹脂の側鎖が、下記一般式(pI)〜一般式(pV)で表される脂環式炭化水素を含む部分構造を有する樹脂であることを特徴とする(27)又は(28)に記載のパターン形成方法。 (29) The side chain of the resin of component (A) is a resin having a partial structure containing an alicyclic hydrocarbon represented by the following general formula (pI) to general formula (pV) ( 27) or the pattern forming method according to (28).
一般式(pI)〜(pV)に於いて、
R11は、アルキル基を表す。
Zは、炭素原子とともにシクロアルキル基を形成するのに必要な原子団を表す。
R12〜R14は、各々独立に、アルキル基又はシクロアルキル基を表す。但し、R12〜R14のうち少なくとも1つは、シクロアルキル基を表す。
R15及びR16は、各々独立に、アルキル基又はシクロアルキル基を表す。但し、R15及びR16の少なくともいずれかは、シクロアルキル基を表す。
R17〜R21は、各々独立に、水素原子、アルキル基又はシクロアルキル基を表す。但し、R17〜R21のうち少なくとも1つは、シクロアルキル基を表す。また、R19及びR21のいずれかは、アルキル基又はシクロアルキル基を表す。
R22〜R25は、各々独立に、水素原子、アルキル基又はシクロアルキル基を表す。但し、R22〜R25のうち少なくとも1つは、シクロアルキル基を表す。また、R23とR24は、互いに結合して環を形成していてもよい。
In the general formulas (pI) to (pV),
R 11 represents an alkyl group.
Z represents an atomic group necessary for forming a cycloalkyl group together with a carbon atom.
R 12 to R 14 each independently represents an alkyl group or a cycloalkyl group. However, at least one of R 12 to R 14 represents a cycloalkyl group.
R 15 and R 16 each independently represents an alkyl group or a cycloalkyl group. However, at least one of R 15 and R 16 represents a cycloalkyl group.
R 17 to R 21 each independently represents a hydrogen atom, an alkyl group or a cycloalkyl group. However, at least one of R 17 to R 21 represents a cycloalkyl group. Moreover, any of R 19 and R 21 represents an alkyl group or a cycloalkyl group.
R 22 to R 25 each independently represents a hydrogen atom, an alkyl group or a cycloalkyl group. However, at least one of R 22 to R 25 represents a cycloalkyl group. R 23 and R 24 may be bonded to each other to form a ring.
(30) (A)成分の樹脂の重量平均分子量が、1,000〜200,000であることを特徴とする(27)〜(29)のいずれかに記載のパターン形成方法。 (30) The pattern forming method as described in any one of (27) to (29), wherein the resin (A) has a weight average molecular weight of 1,000 to 200,000.
(31) (A)成分の樹脂が、ラクトン構造を有する脂環式炭化水素系酸分解性樹脂であることを特徴とする(27)〜(30)のいずれかに記載のパターン形成方法。 (31) The pattern forming method as described in any one of (27) to (30), wherein the resin as the component (A) is an alicyclic hydrocarbon-based acid-decomposable resin having a lactone structure.
(32) ネガ型現像用レジスト組成物が、更に、塩基性化合物を含有することを特徴とする、(27)〜(31)のいずれかに記載のパターン形成方法。 (32) The pattern forming method according to any one of (27) to (31), wherein the negative developing resist composition further contains a basic compound.
(33) ネガ型現像用レジスト組成物が、更に、フッ素系及び/又はシリコン系界面活性剤を含有することを特徴とする(27)〜(32)のいずれかに記載のパターン形成方法。 (33) The pattern forming method as described in any one of (27) to (32), wherein the negative developing resist composition further contains a fluorine-based and / or silicon-based surfactant.
(34) 溶剤(C)が、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートを含有する2種類以上の混合溶剤であることを特徴とする(27)〜(33)のいずれかに記載のパターン形成方法。 (34) The pattern forming method as described in any one of (27) to (33), wherein the solvent (C) is two or more kinds of mixed solvents containing propylene glycol monomethyl ether acetate.
(35) ネガ型現像用レジスト組成物が、更に、フッ素原子及び珪素原子の少なくともいずれかを有する樹脂(D)を含有することを特徴とする(27)〜(34)のいずれかに記載のパターン形成方法。 (35) The negative developing resist composition further comprises a resin (D) having at least one of a fluorine atom and a silicon atom, according to any one of (27) to (34), Pattern forming method.
(36) ネガ型現像液が、イオン交換フィルターを用いてろ過する工程を経て製造されることを特徴とする(1)〜(8)及び(10)〜(35)のいずれかに記載のパターン形成方法。 (36) The pattern according to any one of (1) to (8) and (10) to (35), wherein the negative developer is produced through a step of filtering using an ion exchange filter. Forming method.
本発明により、高感度、且つトレンチパターン解像性が良好であり、更には疎密依存性の良好なパターンを形成することができるパターン形成方法を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a pattern forming method capable of forming a pattern with high sensitivity, good trench pattern resolution, and good density dependency.
以下、本発明を実施するための最良の形態について説明する。
尚、本明細書に於ける基(原子団)の表記に於いて、置換及び無置換を記していない表記は、置換基を有さないものと共に置換基を有するものをも包含するものである。例えば、「アルキル基」とは、置換基を有さないアルキル基(無置換アルキル基)のみならず、置換基を有するアルキル基(置換アルキル基)をも包含するものである。
Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described.
In addition, in the description of the group (atomic group) in this specification, the description which does not describe substitution and non-substitution includes what does not have a substituent and what has a substituent. . For example, the “alkyl group” includes not only an alkyl group having no substituent (unsubstituted alkyl group) but also an alkyl group having a substituent (substituted alkyl group).
まず、本明細書で用いられる用語について説明する。パターンを形成する方式としては、ポジ型とネガ型があり、何れも、光照射を契機とした化学反応によって、レジスト膜の現像液に対する溶解性が変化することを利用しているが、光照射部が現像液に溶解する場合をポジ型方式、非照射部が現像液に溶解する場合をネガ型方式と呼ぶ。その場合に用いる現像液としては、ポジ型現像液とネガ型現像液の2つがある。ポジ型現像液とは、図1に実線で示す所定の閾値以上の露光部を選択的に溶解・除去させる現像液であり、ネガ型現像液とは、前記所定の閾値以下の露光部を選択的に溶解・除去させる現像液のことである。ポジ型現像液を用いた現像工程のことをポジ型現像(ポジ型現像工程ともいう)と呼び、ネガ型現像液を用いた現像工程のことをネガ型現像(ネガ型現像工程ともいう)と呼ぶ。多重現像(多重現像工程ともいう)とは上記ポジ型現像液を用いた現像工程と上記ネガ型現像液を用いた現像工程とを組み合わせた現像方式のことである。本発明ではネガ型現像に用いるレジスト組成物のことをネガ型現像用レジスト組成物と呼び、多重現像に用いるレジスト組成物のことを多重現像用レジスト組成物と呼ぶ。以下、単にレジスト組成物と記載されている場合は、ネガ型現像用レジスト組成物のことを示す。ネガ型現像用リンス液とは、ネガ型現像工程の後の洗浄工程に用いられる、有機溶剤を含むリンス液のことを表す。 First, terms used in this specification will be described. There are two types of pattern formation methods: positive and negative. Both use the fact that the solubility of the resist film in the developer changes due to a chemical reaction triggered by light irradiation. The case where the part is dissolved in the developer is called a positive type, and the case where the non-irradiated part is dissolved in the developer is called a negative type. There are two types of developers used in this case, a positive developer and a negative developer. The positive developer is a developer that selectively dissolves and removes the exposed portion above the predetermined threshold indicated by the solid line in FIG. 1, and the negative developer selects the exposed portion below the predetermined threshold. It is a developer that is dissolved and removed. The development process using a positive developer is referred to as positive development (also referred to as a positive development process), and the development process using a negative developer is referred to as a negative development (also referred to as a negative development process). Call. Multiple development (also referred to as multiple development process) is a development system in which the development process using the positive developer and the development process using the negative developer are combined. In the present invention, the resist composition used for negative development is called a negative development resist composition, and the resist composition used for multiple development is called a multiple development resist composition. Hereinafter, when it is simply described as a resist composition, it means a negative developing resist composition. The negative type rinsing liquid represents a rinsing liquid containing an organic solvent, which is used in the washing step after the negative type developing step.
本発明では、ネガ型現像用レジスト組成物とネガ型現像液とを用いたパターン形成に好適な技術として、(ア)酸の作用により極性が増大し、ネガ型現像液に対する溶解度が減少する樹脂を含有するネガ型現像用レジスト組成物を塗布する工程、(イ)露光工程及び(ウ)図2に示すように、所定の閾値(b)以下の露光部を選択的に溶解・除去させる、金属不純物の含有量が100ppb以下の有機溶剤を含有するネガ型現像液を用いて現像を行う工程とを組み合わせた新しいパターン形成方法を提示する。 In the present invention, as a technique suitable for pattern formation using a negative developing resist composition and a negative developer, (a) a resin whose polarity is increased by the action of an acid and whose solubility in the negative developer is reduced. A step of applying a resist composition for negative development containing, (a) an exposure step, and (c) as shown in FIG. 2, selectively exposing and dissolving the exposed portion below a predetermined threshold (b), A new pattern forming method is presented that combines a step of developing using a negative developer containing an organic solvent having a metal impurity content of 100 ppb or less.
本発明を実施するには、(i)酸の作用により極性が増大し、ネガ型現像液に対する溶解度が減少する樹脂を含有するネガ型現像用レジスト組成物、(ii)金属不純物の含有量が100ppb以下の有機溶剤を含有するネガ型現像液が必要である。 To carry out the present invention, (i) a negative developing resist composition containing a resin whose polarity is increased by the action of an acid and whose solubility in a negative developing solution is reduced, and (ii) the content of metal impurities is A negative developer containing an organic solvent of 100 ppb or less is required.
本発明を実施するには、更に、(iii)ポジ型現像液(好ましくはアルカリ現像液)を使用することが好ましい。 In order to carry out the present invention, it is further preferable to use (iii) a positive developer (preferably an alkali developer).
本発明を実施するには、更に、(iv)有機溶剤を含むネガ型現像用リンス液を使用することが好ましい。 In order to carry out the present invention, it is preferable to further use (iv) a negative developing rinse solution containing an organic solvent.
本発明のレジスト組成物が含有する樹脂は、酸の作用により極性が増大することにより、ネガ型現像液に対する溶解度が減少するだけではなく、ポジ型現像液に溶解度が増大する樹脂である。
これにより、本発明のレジスト組成物は、「活性光線又は放射線の照射により、ネガ型現像液に対する溶解度が減少し、ポジ型現像液に対する溶解度が増大する膜を形成する樹脂組成物」である。従って、本発明のレジスト組成物は、所定の閾値(a)以上の露光部を選択的に溶解・除去させる現像液(ポジ型現像液)と所定の閾値(b)以下の露光部を選択的に溶解・除去させる現像液(ネガ型現像液)とネガ型現像用レジスト組成物を組合わせた、多重現像によるパターン形成に好適に使用できる。
即ち、図3に示すように、露光マスク上のパターン要素を、光照射によって、ウエハー上に投影したときに、光照射強度の強い領域(所定の閾値(a)以上の露光部)を、ポジ型現像液を用いて溶解・除去し、光照射強度の弱い領域(所定の閾値(b)以下の露光部)を、ネガ型現像液を用いて溶解・除去することにより、光学空間像(光強度分布)の周波数の2倍の解像度のパターンを得ることができる。
The resin contained in the resist composition of the present invention is a resin that not only decreases the solubility in a negative developer by increasing the polarity by the action of an acid, but also increases the solubility in a positive developer.
Thus, the resist composition of the present invention is “a resin composition that forms a film whose solubility in a negative developing solution is reduced and the solubility in a positive developing solution is increased by irradiation with actinic rays or radiation”. Therefore, the resist composition of the present invention selectively selects a developing solution (positive developing solution) that selectively dissolves and removes an exposed portion having a predetermined threshold value (a) or higher and an exposed portion having a predetermined threshold value (b) or lower. Can be suitably used for pattern formation by multiple development in which a developer (negative developer) to be dissolved / removed in a film and a resist composition for negative developer are combined.
That is, as shown in FIG. 3, when a pattern element on an exposure mask is projected onto a wafer by light irradiation, a region having a high light irradiation intensity (an exposed portion having a predetermined threshold value (a) or more) is positively positioned. An optical aerial image (light) is obtained by dissolving / removing with a mold developer and dissolving / removing an area with a low light irradiation intensity (exposed portion below a predetermined threshold (b)) with a negative developer. A pattern having a resolution twice the frequency of the intensity distribution can be obtained.
ポジ型現像液、ネガ型現像液の2種類の現像液を用いたパターン形成プロセスを行う場合、その現像の順序は特に限定されないが、露光を行った後、ポジ型現像液もしくはネガ型現像液を用いて現像を行い、次に、最初の現像とは異なる現像液にて、ネガ型もしくはポジ型の現像を行うことが好ましい。さらに、ネガ型の現像を行った後には、有機溶剤を含むネガ型現像用リンス液を用いて洗浄することが好ましい。ネガ型現像の後、有機溶剤を含むリンス液を用いて洗浄することで、より良好なパターン形成が可能になる。 In the case of performing a pattern forming process using two types of developers, a positive developer and a negative developer, the order of development is not particularly limited, but after exposure, a positive developer or a negative developer It is preferable to carry out development with a negative type or positive type development using a developer different from the first development. Furthermore, after negative development, it is preferable to wash with a negative development rinse containing an organic solvent. After negative development, it is possible to form a better pattern by washing with a rinse solution containing an organic solvent.
以下、本発明を実施する為のパターン形成方法について詳細に説明する。 Hereinafter, a pattern forming method for carrying out the present invention will be described in detail.
<パターン形成方法>
本発明のパターン形成方法は、
(ア)酸の作用により極性が増大し、ネガ型現像液に対する溶解度が減少する樹脂を含
有するネガ型現像用レジスト組成物を塗布する工程、
(イ)露光工程及び
(ウ)金属不純物の含有量が100ppb以下の有機溶剤を含有するネガ型現像液を用いて現像を行う工程
を含むことを特徴とするパターン形成方法である。
<Pattern formation method>
The pattern forming method of the present invention comprises:
(A) A step of applying a negative developing resist composition containing a resin whose polarity is increased by the action of an acid and whose solubility in a negative developing solution decreases.
(A) an exposure step, and (c) a pattern forming method comprising: developing using a negative developer containing an organic solvent having a metal impurity content of 100 ppb or less.
本発明のパターン形成方法は、更に、(エ)ポジ型現像液を用いて現像を行い、レジストパターンを形成する工程を含むことが好ましい。これにより、光学空間像(光強度分布)の周波数の2倍の解像度のパターンを形成することができる。 The pattern forming method of the present invention preferably further includes (e) a step of developing using a positive developer to form a resist pattern. Thereby, a pattern having a resolution twice as high as the frequency of the optical aerial image (light intensity distribution) can be formed.
(ア)酸の作用により極性が増大し、ネガ型現像液に対する溶解度が減少する樹脂を含有するネガ型現像用レジスト組成物を塗布する工程は、レジスト組成物を基板上に塗布することができればいずれの方法を用いても良く、従来公知のスピンコート法、スプレー法、ローラーコート法、浸漬法などを用いることができ、好ましくはスピンコート法によりレジスト組成物を塗布する。レジスト組成物を塗布後、必要に応じて基板を加熱(プリベーク)する。これにより、不溶な残留溶剤の除去された膜を均一に形成することができる。プリベークの温度は特に限定されないが、50℃〜160℃が好ましく、より好ましくは、60℃〜140℃である。 (A) The step of applying a negative developing resist composition containing a resin whose polarity is increased by the action of an acid and whose solubility in a negative developing solution is reduced is as long as the resist composition can be applied on the substrate. Any method may be used, and a conventionally known spin coating method, spray method, roller coating method, dipping method, or the like can be used. Preferably, the resist composition is applied by a spin coating method. After applying the resist composition, the substrate is heated (pre-baked) as necessary. Thereby, the film | membrane from which the insoluble residual solvent was removed can be formed uniformly. Although the temperature of prebaking is not specifically limited, 50 to 160 degreeC is preferable, More preferably, it is 60 to 140 degreeC.
本発明において膜を形成する基板は、特に限定されるものではなく、シリコン、SiN、SiO2やSiN等の無機基板、SOG等の塗布系無機基板等、IC等の半導体製造工程、液晶、サーマルヘッド等の回路基板の製造工程、さらにはその他のフォトアプリケーションのリソグラフィー工程で一般的に用いられる基板を用いることができる。 In the present invention, the substrate on which the film is formed is not particularly limited, and silicon, SiN, inorganic substrates such as SiO 2 and SiN, coated inorganic substrates such as SOG, semiconductor manufacturing processes such as IC, liquid crystal, thermal A substrate generally used in a manufacturing process of a circuit board such as a head or the lithography process of other photo applications can be used.
レジスト膜を形成する前に、基板上に予め反射防止膜を塗設してもよい。
反射防止膜としては、チタン、二酸化チタン、窒化チタン、酸化クロム、カーボン、アモルファスシリコン等の無機膜型と、吸光剤とポリマー材料からなる有機膜型のいずれも用いることができる。また、有機反射防止膜として、ブリューワーサイエンス社製のDUV30シリーズや、DUV−40シリーズ、シプレー社製のAR−2、AR−3、AR−5、日産化学社製のARC29AなどのARCシリーズ等、市販の有機反射防止膜を使用することもできる。
Before forming the resist film, an antireflection film may be coated on the substrate in advance.
As the antireflection film, any of an inorganic film type such as titanium, titanium dioxide, titanium nitride, chromium oxide, carbon, and amorphous silicon, and an organic film type made of a light absorber and a polymer material can be used. In addition, as an organic antireflection film, ARC series such as DUV30 series manufactured by Brewer Science, DUV-40 series, AR-2, AR-3, AR-5 manufactured by Shipley, ARC29A manufactured by Nissan Chemical Co., etc. Commercially available organic antireflection films can also be used.
レジスト組成物としては、(i)酸の作用により極性が増大し、ネガ型現像液に対する溶解度が減少する樹脂を含有するネガ型現像用レジスト組成物が必要である。この中でも、250nm以下の波長を用いた露光に使用しうるものが好ましく、200nm以下の波長を用いた露光に使用しうるものが更に好ましい。その例としては、後述する、「ネガ型現像用レジスト組成物」に記載の成分が挙げられる。 As the resist composition, (i) a negative developing resist composition containing a resin whose polarity is increased by the action of an acid and whose solubility in a negative developing solution is reduced is necessary. Among these, those that can be used for exposure using a wavelength of 250 nm or less are preferable, and those that can be used for exposure using a wavelength of 200 nm or less are more preferable. Examples thereof include the components described later in “Negative developer resist composition”.
(イ)露光工程に於いては、レジスト膜への露光を、一般的に良く知られている方法により行うことができる。好ましくは、当該レジスト膜に、所定のマスクを通して、活性光線又は放射線を、液浸液を介して照射する。露光量は適宜設定できるが、通常1〜100mJ/cm2である。
本発明における露光装置に用いられる光源の波長には特に制限は無いが、250nm以下、より好ましくは200nm以下の波長の光を用いることが好ましく、その例としては、KrFエキシマレーザー光(248nm)、ArFエキシマレーザー光(193nm)とF2エキシマレーザー光(157nm)、EUV光(13.5nm)、電子線等が挙げられる。この中でも、ArFエキシマレーザー光(193nm)を用いることが更に好ましい。
(A) In the exposure step, the resist film can be exposed by a generally well-known method. Preferably, the resist film is irradiated with actinic rays or radiation through an immersion liquid through a predetermined mask. Although an exposure amount can be set suitably, it is 1-100 mJ / cm < 2 > normally.
Although there is no restriction | limiting in particular in the wavelength of the light source used for the exposure apparatus in this invention, It is preferable to use the light of a wavelength of 250 nm or less, More preferably, 200 nm or less, As an example, KrF excimer laser light (248 nm), Examples include ArF excimer laser light (193 nm), F 2 excimer laser light (157 nm), EUV light (13.5 nm), and electron beams. Among these, it is more preferable to use ArF excimer laser light (193 nm).
本発明のパターン形成方法は、液浸露光によるパターン形成方法に適用することができ
る。
液浸露光工程を行う場合、(1)基板上に膜を形成した後、露光する工程の前に、及び/又は(2)液浸液を介して膜に露光する工程の後、膜を加熱する工程の前に、膜の表面を水系の薬液で洗浄する工程を実施してもよい。
液浸液(液浸媒体)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)である場合には、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(液体)を僅かな割合で添加しても良い。この添加剤はウエハー上のレジスト層を溶解させず、且つレンズ素子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。更にイオン交換フィルター等を通して濾過を行った純水を用いてもよい。これにより、不純物の混入による、レジスト上に投影される光学像の歪みを抑制することができる。
また、更に屈折率が向上できるという点で屈折率1.5以上の媒体を用いることもできる。この媒体は、水溶液でもよく有機溶剤でもよい。
The pattern forming method of the present invention can be applied to a pattern forming method by immersion exposure.
When performing an immersion exposure process, (1) after the film is formed on the substrate, before the exposure process and / or (2) after the process of exposing the film via the immersion liquid, the film is heated. Before the step of performing, the step of washing the surface of the membrane with an aqueous chemical solution may be performed.
The immersion liquid (immersion medium) is preferably a liquid that is transparent to the exposure wavelength and has the smallest possible temperature coefficient of refractive index so as to minimize distortion of the optical image projected onto the film. In particular, when the exposure light source is ArF excimer laser light (wavelength: 193 nm), it is preferable to use water from the viewpoints of availability and ease of handling in addition to the above-described viewpoints.
When water is used, an additive (liquid) 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 element. As water to be used, distilled water is preferable. Further, pure water filtered through an ion exchange filter or the like may be used. Thereby, distortion of the optical image projected on the resist due to mixing of impurities can be suppressed.
Further, a medium having a refractive index of 1.5 or more can be used in that the refractive index can be further improved. This medium may be an aqueous solution or an organic solvent.
レジスト膜と液浸液との間には、レジスト膜を直接、液浸液に接触させないために、液浸液難溶性膜(以下、「トップコート」ともいう)を設けてもよい。トップコートに必要な機能としては、レジスト上層部への塗布適正、放射線、特に193nmに対する透明性、液浸液難溶性である。トップコートは、レジストと混合せず、さらにレジスト上層に均一に塗布できることが好ましい。
トップコートは、193nm透明性という観点からは、芳香族を含有しないポリマーが好ましく、具体的には、炭化水素ポリマー、アクリル酸エステルポリマー、ポリメタクリル酸、ポリアクリル酸、ポリビニルエーテル、シリコン含有ポリマー、フッ素含有ポリマーなどが挙げられる。
An immersion liquid poorly soluble film (hereinafter also referred to as “top coat”) may be provided between the resist film and the immersion liquid so that the resist film is not directly brought into contact with the immersion liquid. The necessary functions for the top coat are suitability for application to the upper layer of the resist, radiation, especially transparency to 193 nm, and poor immersion liquid solubility. It is preferable that the top coat is not mixed with the resist and can be uniformly applied to the resist upper layer.
From the viewpoint of 193 nm transparency, the topcoat is preferably a polymer that does not contain an aromatic, and specifically, a hydrocarbon polymer, an acrylate polymer, a polymethacrylic acid, a polyacrylic acid, a polyvinyl ether, a silicon-containing polymer, And fluorine-containing polymers.
トップコートを剥離する際は、現像液を使用してもよいし、別途剥離剤を使用してもよい。剥離剤としては、レジストへの浸透が小さい溶剤が好ましい。剥離工程がレジストの現像処理工程と同時にできるという点では、アルカリ現像液により剥離できることが好ましい。アルカリ現像液で剥離するという観点からは、トップコートは酸性が好ましいが、レジストとの非インターミクス性の観点から、中性であってもアルカリ性であってもよい。 When peeling the top coat, a developer may be used, or a separate release agent may be used. As the release agent, a solvent having a small penetration into the resist is preferable. It is preferable that the peeling process can be performed with an alkali developer in that the peeling process can be performed simultaneously with the resist development process. From the viewpoint of peeling with an alkaline developer, the topcoat is preferably acidic, but may be neutral or alkaline from the viewpoint of non-intermixability with the resist.
本発明のパターン形成方法は、露光工程を複数回有していてもよい。露光は遠紫外線、極紫外線、電子線等を用いて行われるが、複数回の露光を行う場合は同じ光源を用いても、異なる光源を用いても良い。1回目の露光には、ArFエキシマレーザー光(波長;193nm)を用いることが好ましい。液浸媒体を介して露光する工程を複数回有することもできる。 The pattern formation method of this invention may have an exposure process in multiple times. Exposure is performed using far ultraviolet rays, extreme ultraviolet rays, an electron beam, or the like, but when performing multiple exposures, the same light source or different light sources may be used. It is preferable to use ArF excimer laser light (wavelength: 193 nm) for the first exposure. It is also possible to have a plurality of exposure steps through the immersion medium.
前記、露光工程の後、好ましくは(キ)加熱工程(ベーク、PEB(post exposure bake)ともいう)を行い、現像、リンスする。これにより良好なパターンを得ることができる。PEBの温度は、良好なレジストパターンが得られる限り特に限定されるものではなく、通常40℃〜160℃である。加熱工程は複数回有していても良い。 After the exposure step, preferably, (i) a heating step (also referred to as baking or PEB (post exposure bake)) is performed, followed by development and rinsing. Thereby, a good pattern can be obtained. The temperature of PEB is not particularly limited as long as a good resist pattern can be obtained, and is usually 40 ° C to 160 ° C. You may have a heating process in multiple times.
本発明では、(ウ)金属不純物の含有量が100ppb以下の有機溶剤を含有するネガ型現像液を用いて現像を行い、レジストパターンを形成する。金属不純物の含有量は、50ppb以下が好ましい。 In the present invention, (c) development is performed using a negative developer containing an organic solvent having a metal impurity content of 100 ppb or less to form a resist pattern. The content of metal impurities is preferably 50 ppb or less.
ネガ型現像液中に含まれうる金属不純物としては、Na、K、Ca、Fe、Mg、Mn、Pd、Ni、Zn、Pt、Ag、Cu等が挙げられるが、これらの中でも特に、ナトリウム(Na)の含有量を50ppb以下に抑えること、及び/又は、鉄(Fe)の含有量を20ppb以下に抑えることが好ましい。これにより、本発明の効果が更に良好になる。 Examples of metal impurities that can be contained in the negative developer include Na, K, Ca, Fe, Mg, Mn, Pd, Ni, Zn, Pt, Ag, and Cu. Among these, sodium ( It is preferable to suppress the content of Na) to 50 ppb or less and / or to suppress the content of iron (Fe) to 20 ppb or less. Thereby, the effect of the present invention is further improved.
金属不純物の含有量を低減した場合に、トレンチパターンの解像性が良化するのは、ネガ型現像工程中に金属不純物を核として、レジスト成分、特には樹脂が現像液中で凝集するのが低減され、その結果として、一旦溶解したレジスト成分が凝集によりパターン上に再度付着するのが抑制されたためであると推定される。 When the content of metal impurities is reduced, the resolution of the trench pattern is improved because the resist components, particularly the resin, aggregate in the developer with the metal impurities as the core during the negative development process. As a result, it is presumed that the resist component once dissolved is prevented from adhering to the pattern again due to aggregation.
また、ネガ型現像液中の金属不純物の含有量を低減した場合に本発明の効果が得られる要因については明確では無いが、金属不純物含有量を低減することで、ネガ型現像液に対するレジスト組成物の溶解性が向上したことが一因として考えられる。特に、ナトリウム(Na)や鉄(Fe)に代表される特定の金属成分の含有量を低減することで、例えば、ネガ型現像工程中に金属不純物を核としてレジスト成分中の樹脂が凝集するのが低減されるなどした結果、現像液に対する樹脂の溶解性が向上し、高感度に微細なトレンチを解像することができたものと考えられる。疎密依存性の改良に関しても、理由は明確ではないが、ネガ型現像液に対する樹脂の溶解性が関与しているものと推定される。 Further, although the cause of the effect of the present invention is not clear when the content of the metal impurity in the negative developer is reduced, the resist composition for the negative developer is reduced by reducing the metal impurity content. One possible reason is that the solubility of the product has improved. In particular, by reducing the content of specific metal components typified by sodium (Na) and iron (Fe), for example, the resin in the resist component aggregates with metal impurities as nuclei during the negative development process. As a result, the solubility of the resin in the developer is improved, and it is considered that fine trenches can be resolved with high sensitivity. Although the reason for the improvement of the density dependency is not clear, it is presumed that the solubility of the resin in the negative developer is involved.
ネガ型現像液中に含まれる金属不純物の含有量を100ppb以下とする方法としては、例えば、調製したネガ型現像液を、イオン交換フィルターにより濾過する方法を挙げることができる。その他、使用する材料の純度向上、分液洗浄、酸性イオン交換樹脂又はキレート樹脂での処理、多孔性物質を用いた処理等が知られている。本発明のネガ型現像液の製造方法としては、例えば、ネガ型現像液をイオン交換フィルターにより濾過する工程を行い、次いでネガ型現像液中の粒子成分を不溶コロイド除去フィルターにより濾過する工程を含むネガ型現像液の製造方法が挙げられる。 Examples of the method of setting the content of metal impurities contained in the negative developer to 100 ppb or less include a method of filtering the prepared negative developer with an ion exchange filter. In addition, the purity improvement of the material to be used, the separation washing, the treatment with an acidic ion exchange resin or a chelate resin, the treatment with a porous substance, etc. are known. The method for producing a negative developer of the present invention includes, for example, a step of filtering the negative developer with an ion exchange filter, and then filtering a particle component in the negative developer with an insoluble colloid removal filter. Examples include a method for producing a negative developer.
本発明に於いて使用し得るイオン交換フィルターとしては、適当な陽イオン交換基が樹脂膜に固定された、陽イオン交換樹脂を含むフィルターを用いることができ、使用しうる陽イオン交換樹脂に関しては、例えば、米国特許第5234789号公報に開示されている樹脂を用いることができる。この中でも、イオン交換基がポリエチレン製多孔膜若しくはポリプロピレン製多孔膜に固定された陽イオン交換型フィルターが好ましく、例えば、イオンクリーン(日本ポール社製)、イオンクリーンAQ(日本ポール社製)等を挙げることができるが、本発明はこれに限定されるものではない。
イオン交換フィルターによる濾過速度は、500〜10000cc/min/m2とすることが好ましい。
As an ion exchange filter that can be used in the present invention, a filter containing a cation exchange resin in which an appropriate cation exchange group is fixed to a resin membrane can be used. For example, a resin disclosed in US Pat. No. 5,234,789 can be used. Among these, a cation exchange type filter in which an ion exchange group is fixed to a polyethylene porous membrane or a polypropylene porous membrane is preferable. For example, Ion Clean (manufactured by Nippon Pole Co., Ltd.), Ion Clean AQ (manufactured by Nippon Pole Co., Ltd.), etc. However, the present invention is not limited to this.
The filtration rate by the ion exchange filter is preferably 500 to 10,000 cc / min / m 2 .
本発明に於いて使用し得る不溶コロイド除去フィルターとしては、合成樹脂製フィルターが好ましく、例えば、マイクロリス・オプチマイザーDEV−16/40(マイクロリス社製ポリエチレンフィルター)、マイクロガードミニケム(マイクロリス社製ポリエチレンフィルター)、エンフロン(日本ポール社製ポリテトラフルオロエチレンフィルター)、ウルチポアN66(日本ポール社製ナイロン66フィルター)、ゼータプラス(キュノ社製セルローズフィルター)、エレクトロポアII(キュノ社製ナイロン66フィルター)等を挙げることができるが、本発明はこれに限定されるものではない。 The insoluble colloid removal filter that can be used in the present invention is preferably a filter made of a synthetic resin, such as Microlith Optimizer DEV-16 / 40 (polyethylene filter manufactured by Microlith), Microguard Minichem (Microlith). Polyethylene filter), Enflon (Nippon Pole polytetrafluoroethylene filter), Ultipor N66 (Nippon Pole nylon 66 filter), Zetaplus (Cuno Cellulose filter), Electropore II (Cuno nylon 66) Filter) and the like, but the present invention is not limited to this.
イオン交換型フィルター及び不溶コロイド除去フィルターの孔径は、いずれも0.01〜0.5μmとすることが好ましく、0.01〜0.1μmとすることがより好ましい。 The pore sizes of the ion exchange filter and the insoluble colloid removal filter are both preferably 0.01 to 0.5 μm, and more preferably 0.01 to 0.1 μm.
ネガ型現像を行う際に使用し得る有機系現像液としては、ケトン系溶剤、エステル系溶剤、アルコール系溶剤、アミド系溶剤、エーテル系溶剤等の極性溶剤及び炭化水素系溶剤を用いることができる。
ケトン系溶剤としては、例えば、1-オクタノン、2-オクタノン、1-ノナノン、2-ノナノン、アセトン、4-ヘプタノン、1-ヘキサノン、2−ヘキサノン、ジイソブチルケトン、シクロヘキサノン、メチルシクロヘキサノン、フェニルアセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、アセチルアセトン、アセトニルアセトン、イオノン、ジアセトニルアルコール、アセチルカービノール、アセトフェノン、メチルナフチルケトン、イソホロン、プロピレンカーボネート、γ-ブチロラクトン等を挙げることができる。
エステル系溶剤としては、例えば、酢酸メチル、酢酸ブチル、酢酸エチル、酢酸イソプロピル、酢酸アミル、酢酸イソアミル、メトキシ酢酸エチル、エトキシ酢酸エチル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノプロピルエーテルアセテート、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノフェニルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノプロピルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノフェニルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、2−メトキシブチルアセテート、3-メトキシブチルアセテート、4−メトキシブチルアセテート、3-メチル-3-メトキシブチルアセテート、3−エチル−3−メトキシブチルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノプロピルエーテルアセテート、2−エトキシブチルアセテート、4−エトキシブチルアセテート、4−プロポキシブチルアセテート、2−メトキシペンチルアセテート、3−メトキシペンチルアセテート、4−メトキシペンチルアセテート、2−メチル−3−メトキシペンチルアセテート、3−メチル−3−メトキシペンチルアセテート、3−メチル−4−メトキシペンチルアセテート、4−メチル−4−メトキシペンチルアセテート、プロピレングリコールジアセテート、蟻酸メチル、蟻酸エチル、蟻酸ブチル、蟻酸プロピル、乳酸エチル、乳酸ブチル、乳酸プロピル、炭酸エチル、炭酸プロピル、炭酸ブチル、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル、ピルビン酸プロピル、ピルビン酸ブチル、アセト酢酸メチル、アセト酢酸エチル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、プロピオン酸プロピル、プロピオン酸イソプロピル、2−ヒドロキシプロピオン酸メチル、2−ヒドロキシプロピオン酸エチル、メチル−3−メトキシプロピオネート、エチル−3−メトキシプロピオネート、エチル−3−エトキシプロピオネート、プロピル−3−メトキシプロピオネート等を挙げることができる。
エステル系溶剤としては、後述する一般式(1)で表される溶剤又は後述する一般式(2)で表される溶剤を用いることが好ましく、一般式(1)表される溶剤を用いることがより好ましく、酢酸アルキルを用いることが更により好ましく、酢酸ブチルを用いることが特に好ましい。
アルコール系溶剤としては、例えば、メチルアルコール、エチルアルコール、n−プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、n−ブチルアルコール、sec−ブチルアルコール、tert−ブチルアルコール、イソブチルアルコール、n-ヘキシルアルコール、n-ヘプチルアルコール、n-オクチルアルコール、n-デカノール、3-メトキシ-1-ブタノール等のアルコールや、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール等のグリコール系溶剤や、エチレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、トリエチレングリコールモノエチルエーテル、メトキシメチルブタノール、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、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、プロピレングリコールモノフェニルエーテル等の水酸基を有するグリコールエーテル系溶剤等を挙げることができる。これらの中でもグリコールエーテル系溶剤を用いることが好ましい。
エーテル系溶剤としては、例えば、上記水酸基を有するグリコールエーテル系溶剤の他、プロピレングリコールジメチルエーテル、プロピレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル等の水酸基を有さないグリコールエーテル系溶剤、ジオキサン、テトラヒドロフラン、アニソール、パーフルオロ−2−ブチルテトラヒドロフラン、パーフルオロテトラヒドロフラン、1,4-ジオキサン等が挙げられる。好ましくは、グリコールエーテル系溶剤を用いる。
アミド系溶剤としては、例えば、N−メチル−2−ピロリドン、N,N−ジメチルアセトアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、ヘキサメチルホスホリックトリアミド、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン等が使用できる。
炭化水素系系溶剤としては、例えば、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素系溶剤、ペンタン、ヘキサン、オクタン、デカン、2,2,4−トリメチルペンタン、2,2,3−トリメチルヘキサン、パーフルオロヘキサン、パーフルオロヘプタン等の脂肪族炭化水素系溶剤、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、プロピルベンゼン、1−メチルプロピルベンゼン、2−メチルプロピルベンゼン、ジメチルベンゼン、ジエチルベンゼン、エチルメチルベンゼン、トリメチルベンゼン、エチルジメチルベンゼン、ジプロピルベンゼンなどの芳香族炭化水素系溶剤が挙げられる。これらの中でも、芳香族炭化水素系溶剤が好ましい。
上記の溶剤は、複数混合してもよいし、上記以外の溶剤や水と混合し使用してもよい。
As an organic developer that can be used in negative development, polar solvents such as ketone solvents, ester solvents, alcohol solvents, amide solvents, ether solvents, and hydrocarbon solvents can be used. .
Examples of ketone solvents include 1-octanone, 2-octanone, 1-nonanone, 2-nonanone, acetone, 4-heptanone, 1-hexanone, 2-hexanone, diisobutyl ketone, cyclohexanone, methylcyclohexanone, phenylacetone, and methyl ethyl ketone. And methyl isobutyl ketone, acetylacetone, acetonylacetone, ionone, diacetonyl alcohol, acetylcarbinol, acetophenone, methylnaphthylketone, isophorone, propylene carbonate, and γ-butyrolactone.
Examples of ester solvents include methyl acetate, butyl acetate, ethyl acetate, isopropyl acetate, amyl acetate, isoamyl acetate, ethyl methoxyacetate, ethyl ethoxy acetate, propylene glycol monomethyl ether acetate, ethylene glycol monoethyl ether acetate, ethylene glycol mono Propyl ether acetate, ethylene glycol monobutyl ether acetate, ethylene glycol monophenyl ether acetate, diethylene glycol monomethyl ether acetate, diethylene glycol monoethyl ether acetate, diethylene glycol monopropyl ether acetate, diethylene glycol monophenyl ether acetate, diethylene glycol monobutyl ether acetate, diethylene group Coal monoethyl ether acetate, 2-methoxybutyl acetate, 3-methoxybutyl acetate, 4-methoxybutyl acetate, 3-methyl-3-methoxybutyl acetate, 3-ethyl-3-methoxybutyl acetate, propylene glycol monomethyl ether acetate, Propylene glycol monoethyl ether acetate, propylene glycol monopropyl ether acetate, 2-ethoxybutyl acetate, 4-ethoxybutyl acetate, 4-propoxybutyl acetate, 2-methoxypentyl acetate, 3-methoxypentyl acetate, 4-methoxypentyl acetate, 2-methyl-3-methoxypentyl acetate, 3-methyl-3-methoxypentyl acetate, 3-methyl-4-methoxypentyl Cetate, 4-methyl-4-methoxypentyl acetate, propylene glycol diacetate, methyl formate, ethyl formate, butyl formate, propyl formate, ethyl lactate, butyl lactate, propyl lactate, ethyl carbonate, propyl carbonate, butyl carbonate, methyl pyruvate , Ethyl pyruvate, propyl pyruvate, butyl pyruvate, methyl acetoacetate, ethyl acetoacetate, methyl propionate, ethyl propionate, propyl propionate, isopropyl propionate, methyl 2-hydroxypropionate, ethyl 2-hydroxypropionate Methyl-3-methoxypropionate, ethyl-3-methoxypropionate, ethyl-3-ethoxypropionate, propyl-3-methoxypropionate, and the like.
As the ester solvent, a solvent represented by the general formula (1) described later or a solvent represented by the general formula (2) described later is preferably used, and a solvent represented by the general formula (1) is used. More preferably, it is even more preferable to use alkyl acetate, and it is particularly preferable to use butyl acetate.
Examples of alcohol solvents include methyl alcohol, ethyl alcohol, n-propyl alcohol, isopropyl alcohol, n-butyl alcohol, sec-butyl alcohol, tert-butyl alcohol, isobutyl alcohol, n-hexyl alcohol, n-heptyl alcohol, alcohols such as n-octyl alcohol, n-decanol, 3-methoxy-1-butanol, glycol solvents such as ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, ethylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monomethyl ether, Triethylene glycol monoethyl ether, methoxymethylbutanol, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol Propyl ether, ethylene glycol monobutyl ether, propylene glycol monoethyl ether, propylene glycol monopropyl ether, propylene glycol monobutyl ether, may be mentioned glycol ether solvents or the like having a hydroxyl group such as propylene glycol monomethyl ether. Among these, it is preferable to use a glycol ether solvent.
Examples of the ether solvent include, in addition to the glycol ether solvent having the above hydroxyl group, a glycol ether solvent having no hydroxyl group such as propylene glycol dimethyl ether, propylene glycol diethyl ether, diethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol diethyl ether, dioxane, tetrahydrofuran, Anisole, perfluoro-2-butyltetrahydrofuran, perfluorotetrahydrofuran, 1,4-dioxane and the like can be mentioned. Preferably, a glycol ether solvent is used.
Examples of the amide solvent include N-methyl-2-pyrrolidone, N, N-dimethylacetamide, N, N-dimethylformamide, hexamethylphosphoric triamide, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone and the like. Can be used.
Examples of the hydrocarbon solvents include aromatic hydrocarbon solvents such as toluene and xylene, pentane, hexane, octane, decane, 2,2,4-trimethylpentane, 2,2,3-trimethylhexane, and perfluoro. Aliphatic hydrocarbon solvents such as hexane and perfluoroheptane, toluene, xylene, ethylbenzene, propylbenzene, 1-methylpropylbenzene, 2-methylpropylbenzene, dimethylbenzene, diethylbenzene, ethylmethylbenzene, trimethylbenzene, ethyldimethylbenzene And aromatic hydrocarbon solvents such as dipropylbenzene. Among these, aromatic hydrocarbon solvents are preferable.
A plurality of the above solvents may be mixed, or may be used by mixing with a solvent other than those described above or water.
ネガ型現像を行う際に使用し得る現像液として、下記一般式(1)で表される溶剤を用いることが好ましい。 As a developer that can be used in negative development, a solvent represented by the following general formula (1) is preferably used.
一般式(1)に於いて、
R及びR’は、各々独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシル基、アルコキシカルボニル基、カルボキシル基、ヒドロキシル基、シアノ基又はハロゲン原子を表す。R及びR’は、互いに結合して環を形成してもよい。R及びR’としては水素原子又はアルキル基が好ましく、R及びR’の有するアルキル基は、アルキル基の一部が水酸基やカルボニル基などで置換されていても良い。
In general formula (1),
R and R ′ each independently represents a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkoxyl group, an alkoxycarbonyl group, a carboxyl group, a hydroxyl group, a cyano group or a halogen atom. R and R ′ may be bonded to each other to form a ring. R and R ′ are preferably a hydrogen atom or an alkyl group. In the alkyl group of R and R ′, part of the alkyl group may be substituted with a hydroxyl group, a carbonyl group, or the like.
一般式(1)で表される溶剤としては、例えば、酢酸メチル、酢酸ブチル、酢酸エチル、酢酸イソプロピル、酢酸アミル、酢酸イソアミル、メトキシ酢酸エチル、エトキシ酢酸エチル、2−メトキシブチルアセテート、3-メトキシブチルアセテート、4−メトキシブチルアセテート、3-メチル-3-メトキシブチルアセテート、3−エチル−3−メトキシブチルアセテート、2−エトキシブチルアセテート、4−エトキシブチルアセテート、4−プロポキシブチルアセテート、2−メトキシペンチルアセテート、3−メトキシペンチルアセテート、4−メトキシペンチルアセテート、2−メチル−3−メトキシペンチルアセテート、3−メチル−3−メトキシペンチルアセテート、3−メチル−4−メトキシペンチルアセテート、4−メチル−4−メトキシペンチルアセテート、蟻酸メチル、蟻酸エチル、蟻酸ブチル、蟻酸プロピル、乳酸エチル、乳酸ブチル、乳酸プロピル、炭酸エチル、炭酸プロピル、炭酸ブチル、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル、ピルビン酸プロピル、ピルビン酸ブチル、アセト酢酸メチル、アセト酢酸エチル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、プロピオン酸プロピル、プロピオン酸イソプロピル、2−ヒドロキシプロピオン酸メチル、2−ヒドロキシプロピオン酸エチル、メチル−3−メトキシプロピオネート、エチル−3−メトキシプロピオネート、エチル−3−エトキシプロピオネート、プロピル−3−メトキシプロピオネート等を挙げることができる。 Examples of the solvent represented by the general formula (1) include methyl acetate, butyl acetate, ethyl acetate, isopropyl acetate, amyl acetate, isoamyl acetate, ethyl methoxyacetate, ethyl ethoxyacetate, 2-methoxybutyl acetate, 3-methoxy Butyl acetate, 4-methoxybutyl acetate, 3-methyl-3-methoxybutyl acetate, 3-ethyl-3-methoxybutyl acetate, 2-ethoxybutyl acetate, 4-ethoxybutyl acetate, 4-propoxybutyl acetate, 2-methoxy Pentyl acetate, 3-methoxypentyl acetate, 4-methoxypentyl acetate, 2-methyl-3-methoxypentyl acetate, 3-methyl-3-methoxypentyl acetate, 3-methyl-4-methoxypentyl acetate, 4-methyl- 4-methoxypentyl acetate, methyl formate, ethyl formate, butyl formate, propyl formate, ethyl lactate, butyl lactate, propyl lactate, ethyl carbonate, propyl carbonate, butyl carbonate, methyl pyruvate, ethyl pyruvate, propyl pyruvate, pyruvate Butyl, methyl acetoacetate, ethyl acetoacetate, methyl propionate, ethyl propionate, propyl propionate, isopropyl propionate, methyl 2-hydroxypropionate, ethyl 2-hydroxypropionate, methyl-3-methoxypropionate, ethyl Examples include -3-methoxypropionate, ethyl-3-ethoxypropionate, and propyl-3-methoxypropionate.
これらの中でも、一般式(1)で表される溶剤は、R及びR’が無置換のアルキル基であることが好ましく、酢酸アルキルであることがより好ましく、酢酸ブチルであることが特に好ましい。 Among these, in the solvent represented by the general formula (1), R and R ′ are preferably unsubstituted alkyl groups, more preferably alkyl acetates, and particularly preferably butyl acetate.
一般式(1)で表される溶剤は、他の溶剤1種類以上と併用して用いても良い。この場合の併用溶剤としては、一般式(1)で表される溶剤に分離することなく混合できれば特に制限は無く、一般式(1)で表される溶剤同士を併用して用いても良いし、一般式(1)で表される溶剤を他のエステル系溶剤、ケトン系溶剤、アルコール系溶剤、アミド系溶剤、エーテル系溶剤及び炭化水素系溶剤から選択される溶剤に混合して用いても良い。併用溶剤は、1種類以上用いることができるが、安定した性能を得る上では、1種類であることが好ましい。併用溶剤1種類を混合して用いる場合の、一般式(1)で表される溶剤と併用溶剤の混合比(質量比)は、通常20:80〜99:1、好ましくは50:50〜97:3、より好ましくは60:40〜95:5、特に好ましくは60:40〜90:10である。 The solvent represented by the general formula (1) may be used in combination with one or more other solvents. The combined solvent in this case is not particularly limited as long as it can be mixed without being separated into the solvent represented by the general formula (1), and the solvents represented by the general formula (1) may be used in combination. The solvent represented by the general formula (1) may be used by mixing with a solvent selected from other ester solvents, ketone solvents, alcohol solvents, amide solvents, ether solvents and hydrocarbon solvents. good. Although one or more types of combined solvents can be used, it is preferable to use one type in order to obtain stable performance. The mixing ratio (mass ratio) of the solvent represented by the general formula (1) and the combined solvent when using one type of combined solvent is usually 20:80 to 99: 1, preferably 50:50 to 97. : 3, more preferably 60:40 to 95: 5, particularly preferably 60:40 to 90:10.
ネガ型現像を行う際に使用し得る現像液としては、下記一般式(2)で表される溶剤を用いることが好ましい。 As a developer that can be used in negative development, a solvent represented by the following general formula (2) is preferably used.
一般式(2)に於いて、
R’’及びR’’’’は、各々独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシル基、アルコキシカルボニル基、カルボキシル基、ヒドロキシル基、シアノ基又はハロゲン原子を表す。R’’及びR’’’’は、互いに結合して環を形成してもよい。R’’及びR’’’’は、水素原子又はアルキル基であることが好ましい。
R’’’は、アルキレン基又はシクロアルキレン基を表す。R’’’は、アルキレン基であることが好ましい。
R’’、R’’’’が有するアルキル基及びR’’’’のアルキレン基は、一部が水酸基やカルボニル基などで置換されていても良い。
R’’’のアルキレン基は、アルキレン鎖中にエーテル結合を有していてもよい。
In general formula (2),
R ″ and R ″ ″ each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkoxyl group, an alkoxycarbonyl group, a carboxyl group, a hydroxyl group, a cyano group or a halogen atom. R ″ and R ″ ″ may be bonded to each other to form a ring. R ″ and R ″ ″ are preferably a hydrogen atom or an alkyl group.
R ′ ″ represents an alkylene group or a cycloalkylene group. R ′ ″ is preferably an alkylene group.
The alkyl group of R ″, R ″ ″ and the alkylene group of R ″ ″ may be partially substituted with a hydroxyl group or a carbonyl group.
The alkylene group for R ′ ″ may have an ether bond in the alkylene chain.
一般式(2)で表される溶剤としては、例えば、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノプロピルエーテルアセテート、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノフェニルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノプロピルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノフェニルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノプロピルエーテルアセテート等を挙げることができる。 Examples of the solvent represented by the general formula (2) include propylene glycol monomethyl ether acetate, ethylene glycol monoethyl ether acetate, ethylene glycol monopropyl ether acetate, ethylene glycol monobutyl ether acetate, ethylene glycol monophenyl ether acetate, diethylene glycol monomethyl. Ether acetate, diethylene glycol monoethyl ether acetate, diethylene glycol monopropyl ether acetate, diethylene glycol monophenyl ether acetate, diethylene glycol monobutyl ether acetate, diethylene glycol monoethyl ether acetate, propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol model Ethyl ether acetate, and propylene glycol monopropyl ether acetate.
一般式(2)で表される溶剤は、他の溶剤1種類以上と併用して用いても良い。この場合の併用溶剤としては、一般式(2)で表される溶剤に分離することなく混合できれば特に制限は無く、一般式(2)で表される溶剤同士を併用して用いても良いし、一般式(2)で表される溶剤を他のエステル系溶剤、ケトン系溶剤、アルコール系溶剤、アミド系溶剤、エーテル系溶剤及び炭化水素系溶剤から選択される溶剤に混合して用いても良い。併用溶剤は、1種類以上用いることができるが、安定した性能を得る上では、1種類であることが好ましい。併用溶剤1種類を混合して用いる場合の、一般式(2)で表される溶剤と併用溶剤の混合比(質量比)は、通常20:80〜99:1、好ましくは50:50〜97:3、より好ましくは60:40〜95:5、特に好ましくは60:40〜90:10である。 The solvent represented by the general formula (2) may be used in combination with one or more other solvents. The combined solvent in this case is not particularly limited as long as it can be mixed without being separated into the solvent represented by the general formula (2), and the solvents represented by the general formula (2) may be used in combination. The solvent represented by the general formula (2) may be used by mixing with a solvent selected from other ester solvents, ketone solvents, alcohol solvents, amide solvents, ether solvents and hydrocarbon solvents. good. Although one or more types of combined solvents can be used, it is preferable to use one type in order to obtain stable performance. The mixing ratio (mass ratio) of the solvent represented by the general formula (2) and the combined solvent when one type of combined solvent is used is usually 20:80 to 99: 1, preferably 50:50 to 97. : 3, more preferably 60:40 to 95: 5, particularly preferably 60:40 to 90:10.
ネガ型現像液の蒸気圧は20℃において5kPa以下が好ましく、3kPa以下が更に好ましく、2kPa以下が特に好ましい。ネガ型現像液の蒸気圧を5kPa以下にすることにより、現像液の基板上あるいは現像カップ内での蒸発が抑制され、ウェハ面内の温度均一性が向上し、結果としてウェハ面内の寸法均一性が良化する。 The vapor pressure of the negative developer is preferably 5 kPa or less at 20 ° C., more preferably 3 kPa or less, and particularly preferably 2 kPa or less. By setting the vapor pressure of the negative developer to 5 kPa or less, evaporation of the developer on the substrate or in the developing cup is suppressed, and the temperature uniformity in the wafer surface is improved. As a result, the dimensions in the wafer surface are uniform. Sexuality improves.
ネガ型現像を行う際に使用しうる現像液には、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特に限定されないが、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。これらのフッ素及び/又はシリコン系界面活性剤として、例えば特開昭62−36663号公報、特開昭61−226746号公報、特開昭61−226745号公報、特開昭62−170950号公報、特開昭63−34540号公報、特開平7−230165号公報、特開平8−62834号公報、特開平9−54432号公報、特開平9−5988号公報、米国特許第5405720号明細書、同5360692号明細書、同5529881号明細書、同5296330号明細書、同5436098号明細書、同5576143号明細書、同5294511号明細書、同5824451号明細書記載の界面活性剤を挙げることができ、好ましくは、非イオン性の界面活性剤である。即ち、非イオン性のフッ素系界面活性剤又はシリコン系界面活性剤を用いることが特に好ましい。
界面活性剤の使用量は現像液の全量に対して、通常0.001〜5質量%、好ましくは0.005〜2質量%、更に好ましくは0.01〜0.5質量%である。
界面活性剤を現像液に加える場合には、金属不純物の混入が無いように留意する必要がある。
An appropriate amount of a surfactant can be added to the developer that can be used for negative development, if necessary.
The surfactant is not particularly limited, and for example, ionic or nonionic fluorine-based and / or silicon-based surfactants can be used. Examples of these fluorine and / or silicon surfactants include, for example, JP-A No. 62-36663, JP-A No. 61-226746, JP-A No. 61-226745, JP-A No. 62-170950, JP 63-34540 A, JP 7-230165 A, JP 8-62834 A, JP 9-54432 A, JP 9-5988 A, US Pat. No. 5,405,720, etc. The surfactants described in US Pat. Nos. 5,360,692, 5,529,881, 5,296,330, 5,346,098, 5,576,143, 5,294,511, and 5,824,451 can be mentioned. Preferably, it is a nonionic surfactant. That is, it is particularly preferable to use a nonionic fluorine-based surfactant or silicon-based surfactant.
The amount of the surfactant used is usually 0.001 to 5% by mass, preferably 0.005 to 2% by mass, and more preferably 0.01 to 0.5% by mass with respect to the total amount of the developer.
When adding a surfactant to the developer, care must be taken not to mix metal impurities.
現像方法としては、たとえば、現像液が満たされた槽中に基板を一定時間浸漬する方法(ディップ法)、基板表面に現像液を表面張力によって盛り上げて一定時間静止することで現像する方法(パドル法)、基板表面に現像液を噴霧する方法(スプレー法)、一定速度で回転している基板上に一定速度で現像液塗出ノズルをスキャンしながら現像液を塗出しつづける方法(ダイナミックディスペンス法)などを適用することができる。
現像を行う工程は、基板を回転させながら基板の表面上にネガ型現像液を供給する工程であることが好ましい。
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 application nozzle at a constant speed on a substrate rotating at a constant speed (dynamic dispensing method) ) Etc. can be applied.
The step of developing is preferably a step of supplying a negative developer onto the surface of the substrate while rotating the substrate.
また、ネガ型現像を行う工程の後に、他の溶媒に置換しながら、現像を停止する工程を実施してもよい。 Further, after the step of performing the negative development, a step of stopping the development may be performed while substituting with another solvent.
ネガ型現像の後には、有機溶剤を含むネガ型現像用リンス液を用いて洗浄する工程を含
むことが好ましい。
After the negative development, it is preferable to include a step of washing with a negative development rinsing solution containing an organic solvent.
有機溶剤を含むネガ型現像用リンス液としては、金属不純物の含有量が100ppb以下の有機溶剤を含有する有機溶剤を用いることが好ましく、含まれうる金属不純物としては、Na、K、Ca、Fe、Mg、Mn、Pd、Ni、Zn、Pt、Ag、Cu等が挙げられる。 As the negative developing rinse solution containing an organic solvent, it is preferable to use an organic solvent containing an organic solvent having a metal impurity content of 100 ppb or less. Examples of the metal impurities that can be contained are Na, K, Ca, Fe Mg, Mn, Pd, Ni, Zn, Pt, Ag, Cu and the like.
有機溶剤を含むネガ型現像用リンス液の金属不純物の含有量を100ppb以下とする方法としては、前述した金属不純物の含有量が100ppb以下である有機溶剤を含むネガ型現像液の調製と同様の方法を用いることができる。 The method of setting the metal impurity content of the negative developing rinse solution containing an organic solvent to 100 ppb or less is the same as the preparation of the negative developer containing the organic solvent having the metal impurity content of 100 ppb or less. The method can be used.
ネガ型現像後のリンス工程に用いるリンス液としては、レジストパターンを溶解しなければ特に制限はなく、一般的な有機溶剤を含む溶液を使用することができる。前記リンス液としては、炭化水素系溶剤、ケトン系溶剤、エステル系溶剤、アルコール系溶剤、アミド系溶剤及びエーテル系溶剤から選択される少なくとも1種類の有機溶剤を含有するリンス液を用いることが好ましい。より好ましくは、ネガ型現像の後に、ケトン系溶剤、エステル系溶剤、アルコール系溶剤、アミド系溶剤から選択される少なくとも1種類の有機溶剤を含有するリンス液を用いて洗浄する工程を行う。更により好ましくは、ネガ型現像の後に、アルコール系溶剤又はエステル系溶剤を含有するリンス液を用いて洗浄する工程を行う。特に好ましくは、ネガ型現像の後に、1価アルコールを含有するリンス液を用いて洗浄する工程を行う。ここで、ネガ型現像後のリンス工程で用いられる1価アルコールとしては、直鎖状、分岐状、環状の1価アルコールが挙げられ、具体的には、1−ブタノール、2−ブタノール、3−メチル−1−ブタノール、tert―ブチルアルコール、1−ペンタノール、2−ペンタノール、1−ヘキサノール、1−ヘプタノール、1−オクタノール、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−オクタノールなどを用いることができ、好ましくは、1−ヘキサノール、2−ヘキサノール、1−ペンタノール、3−メチル−1−ブタノールである。 The rinsing liquid used in the rinsing step after negative development is not particularly limited as long as the resist pattern is not dissolved, and a solution containing a general organic solvent can be used. As the rinsing liquid, it is preferable to use a rinsing liquid containing at least one organic solvent selected from hydrocarbon solvents, ketone solvents, ester solvents, alcohol solvents, amide solvents and ether solvents. . More preferably, after the negative development, a cleaning step is performed using a rinse solution containing at least one organic solvent selected from a ketone solvent, an ester solvent, an alcohol solvent, and an amide solvent. More preferably, after the negative development, a step of washing with a rinse solution containing an alcohol solvent or an ester solvent is performed. Particularly preferably, after negative development, a step of washing with a rinsing solution containing a monohydric alcohol is performed. Here, examples of the monohydric alcohol used in the rinsing step after the negative development include linear, branched, and cyclic monohydric alcohols. Specifically, 1-butanol, 2-butanol, 3- Methyl-1-butanol, tert-butyl alcohol, 1-pentanol, 2-pentanol, 1-hexanol, 1-heptanol, 1-octanol, 2-hexanol, 2-heptanol, 2-octanol, 3-hexanol, 3 -Heptanol, 3-octanol, 4-octanol and the like can be used, and 1-hexanol, 2-hexanol, 1-pentanol and 3-methyl-1-butanol are preferable.
前記各成分は、複数混合してもよいし、上記以外の有機溶剤と混合し使用してもよい。
有機溶剤を含むリンス液を用いて洗浄する工程は、2種以上の異なるリンス液を別個に用いて2回以上行うこともできる。
A plurality of these components may be mixed, or may be used by mixing with an organic solvent other than the above.
The step of washing with a rinse solution containing an organic solvent can be performed twice or more using two or more different rinse solutions separately.
(オ)有機溶剤を含むリンス液を用いて洗浄する工程において用いられるリンス液が、(ウ)ネガ型現像液を用いて現像を行う工程に用いられる現像液成分を少なくとも1種有することが好ましい。 (E) It is preferable that the rinsing solution used in the step of washing with a rinsing solution containing an organic solvent has at least one developer component used in the step of (c) developing with a negative developer. .
リンス液中の含水率は、10質量%以下が好ましく、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。 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.
ネガ型現像後に用いるリンス液の蒸気圧は、20℃において0.05kPa以上、5kPa以下が好ましく、0.1kPa以上、5kPa以下が更に好ましく、0.12kPa以上、3kPa以下が特に好ましい。リンス液の蒸気圧を0.05kPa以上、5kPa以下にすることにより、ウェハ面内の温度均一性が向上し、更にはリンス液の浸透に起因した膨潤が抑制され、ウェハ面内の寸法均一性が良化する。 The vapor pressure of the rinse liquid used after negative development is preferably 0.05 kPa or more and 5 kPa or less at 20 ° C., more preferably 0.1 kPa or more and 5 kPa or less, and particularly preferably 0.12 kPa or more and 3 kPa or less. By setting the vapor pressure of the rinse liquid to 0.05 kPa or more and 5 kPa or less, the temperature uniformity in the wafer surface is improved, and further, the swelling due to the penetration of the rinse solution is suppressed, and the dimensional uniformity in the wafer surface. Improves.
リンス液には、界面活性剤を適当量添加して使用することもできる。 An appropriate amount of a surfactant can be added to the rinse solution.
リンス工程においては、ネガ型の現像を行ったウェハを前記の有機溶剤を含むリンス液
を用いて洗浄処理する。洗浄処理の方法は特に限定されないが、たとえば、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)、等を適用することができる。
有機溶剤を含むリンス液を用いて洗浄する工程は、基板を回転させながら基板の表面上にリンス液を供給する工程であることが好ましい。
特に、回転塗布方法で洗浄処理を行い、洗浄後に基板を2000rpm〜4000rpmの回転数で回転させ、リンス液を基板上から除去することが好ましい。
In the rinsing step, the wafer that has been subjected to negative development is cleaned using a rinsing solution containing the organic solvent. The method of the cleaning treatment is not particularly limited. For example, a method of continuously applying the rinse liquid onto the substrate rotating at a constant speed (rotary coating method), or immersing the substrate in a tank filled with the rinse liquid for a certain period of time. A method (dip method), a method of spraying a rinsing liquid onto the substrate surface (spray method), or the like can be applied.
The step of cleaning with the rinse liquid containing the organic solvent is preferably a process of supplying the rinse liquid onto the surface of the substrate while rotating the substrate.
In particular, it is preferable to perform a cleaning process by a spin coating method, rotate the substrate at a rotational speed of 2000 rpm to 4000 rpm after cleaning, and remove the rinse liquid from the substrate.
本発明では、更に、(オ)ポジ型現像液を用いて現像を行い、レジストパターンを形成することが好ましい。 In the present invention, it is further preferable that (e) development is performed using a positive developer to form a resist pattern.
ポジ型現像液としては、アルカリ現像液を使用することが好ましい。アルカリ現像液としては、第1級アミン化合物、第2級アミン化合物、第3級アミン化合物および第4級アミン化合物から成る群から選ばれる少なくとも1種類を含む水溶液を含有する現像液が好ましく、具体的には水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、ケイ酸ナトリウム、メタケイ酸ナトリウム、アンモニア水等の無機アルカリ類、エチルアミン、n−プロピルアミン等の第一級アミン類、ジエチルアミン、ジ−n−ブチルアミン等の第二級アミン類、トリエチルアミン、メチルジエチルアミン等の第三級アミン類、ジメチルエタノールアミン、トリエタノールアミン等のアルコールアミン類、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド等の第四級アンモニウム塩、ピロール、ピヘリジン等の環状アミン類等のアルカリ性水溶液を使用することができる。これらの中でもテトラエチルアンモニウムヒドロキシドの水溶液を用いることが好ましい。
さらに、上記アルカリ現像液にアルコール類、界面活性剤を適当量添加して使用することもできる。
アルカリ現像液のアルカリ濃度(現像液中のアミン化合物の濃度、現像液の全重量を基準として)は、通常0.01〜20質量%である。
アルカリ現像液のpHは、通常10.0〜15.0である。
アルカリ現像液を用いて現像を行う時間は、通常10〜300秒である。
アルカリ現像液のアルカリ濃度(及びpH)及び現像時間は、形成するパターンに応じて、適宜調整することができる。
アルカリ現像液の金属不純物濃度は、100ppb以下が好ましい。
As the positive developer, an alkali developer is preferably used. The alkaline developer is preferably a developer containing an aqueous solution containing at least one selected from the group consisting of primary amine compounds, secondary amine compounds, tertiary amine compounds and quaternary amine compounds. In particular, inorganic alkalis such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium carbonate, sodium silicate, sodium metasilicate, and aqueous ammonia, primary amines such as ethylamine and n-propylamine, diethylamine, di-n- Secondary amines such as butylamine, tertiary amines such as triethylamine and methyldiethylamine, alcohol amines such as dimethylethanolamine and triethanolamine, quaternary ammonium such as tetramethylammonium hydroxide and tetraethylammonium hydroxide Salt, pyrrole, pihe The alkaline aqueous solution of a cyclic amine such as gin may be used. Among these, it is preferable to use an aqueous solution of tetraethylammonium hydroxide.
Furthermore, alcohols and surfactants can be added in appropriate amounts to the alkaline developer.
The alkali concentration of the alkali developer (based on the concentration of the amine compound in the developer and the total weight of the developer) is usually from 0.01 to 20% by mass.
The pH of the alkali developer is usually from 10.0 to 15.0.
The time for developing with an alkali developer is usually 10 to 300 seconds.
The alkali concentration (and pH) and development time of the alkali developer can be appropriately adjusted according to the pattern to be formed.
The metal impurity concentration of the alkali developer is preferably 100 ppb or less.
(エ)ポジ型現像液を用いて現像を行う工程の後に、さらに、(カ)リンス工程を含むことが好ましい。
(カ)リンス工程に用いるリンス液が純水であることがより好ましい。
リンス液は、界面活性剤を適当量添加して使用することもできる。
(D) It is preferable to further include (R) a rinsing step after the step of developing using a positive developer.
(F) It is more preferable that the rinsing liquid used in the rinsing step is pure water.
An appropriate amount of a surfactant can be added to the rinse solution.
また、現像処理又はリンス処理の後に、パターン上に付着している現像液又はリンス液を超臨界流体により除去する処理を行うことができる。
更に、リンス処理又は超臨界流体による処理の後、パターン中に残存する水分を除去するために加熱処理を行うことができる。
In addition, after the developing process or the rinsing process, a process of removing the developing solution or the rinsing liquid adhering to the pattern with a supercritical fluid can be performed.
Furthermore, after the rinsing process or the process with the supercritical fluid, a heat treatment can be performed to remove moisture remaining in the pattern.
以下、本発明で使用し得るネガ型現像用レジスト組成物について説明する。 The negative developing resist composition that can be used in the present invention will be described below.
<ネガ型現像用レジスト組成物>
(ア)酸の作用により極性が増大し、ネガ型現像液に対する溶解度が減少する樹脂
本発明のレジスト組成物に用いられる、酸の作用により極性が増大し、ネガ型現像液に対する溶解度が減少する樹脂(以下、「樹脂(A)」とも呼ぶ)は、樹脂の主鎖又は側鎖、あるいは、主鎖及び側鎖の両方に、酸の作用により分解し、アルカリ可溶性基を生じる基(以下、「酸分解性基」ともいう)を有する樹脂であり、単環又は多環の脂環炭化水素構造を有し、酸の作用により極性が増大し、ネガ型現像液に対する溶解度が減少し、且つポジ型現像液に対する溶解度が増大する樹脂(以下、「脂環炭化水素系酸分解性樹脂」ともいう)であることが好ましい。その理由は明らかではないが、恐らく、活性光線又は放射線の照射の前後において、樹脂の極性が大きく変化することにより、ポジ型現像液(好ましくは、アルカリ現像液)及びネガ型現像液(好ましくは、有機溶剤)を用いて現像した場合の溶解コントラストが向上することに起因するものと考えられる。さらには、単環又は多環の脂環炭化水素構造を有する樹脂は、高い疎水性を有し、ネガ型現像液(好ましくは、有機溶剤)によりレジスト膜の光照射強度の弱い領域を現像する場合の現像性が向上すると考えられる。
<Negative development resist composition>
(A) Resin whose polarity is increased by the action of an acid and its solubility in a negative developer is reduced The polarity is increased by the action of an acid used in the resist composition of the present invention and the solubility in a negative developer is reduced. Resin (hereinafter also referred to as “resin (A)”) is a group (hereinafter referred to as an alkali-soluble group) that decomposes into the main chain or side chain of the resin or both the main chain and the side chain by the action of an acid. A resin having a monocyclic or polycyclic alicyclic hydrocarbon structure, the polarity is increased by the action of an acid, the solubility in a negative developer is decreased, and A resin that increases the solubility in a positive developer (hereinafter, also referred to as “alicyclic hydrocarbon-based acid-decomposable resin”) is preferable. The reason is not clear, but it is likely that the positive polarity developer (preferably an alkali developer) and the negative developer (preferably, the polarities of the resin greatly change before and after irradiation with actinic rays or radiation. This is considered to be due to the improvement in dissolution contrast when developed using an organic solvent. Furthermore, a resin having a monocyclic or polycyclic alicyclic hydrocarbon structure has high hydrophobicity, and a negative developer (preferably an organic solvent) is used to develop a region of the resist film with low light irradiation intensity. It is thought that the developability in the case improves.
樹脂(A)を含有する本発明のレジスト組成物は、ArFエキシマレーザー光を照射する場合に好適に使用することができる。 The resist composition of the present invention containing the resin (A) can be suitably used when irradiating ArF excimer laser light.
樹脂(A)に含まれる、酸分解性基として好ましい基は、アルカリ可溶性基の水素原子を酸で脱離する基で置換した基である。
アルカリ可溶性基としては、カルボキシル基、フェノール性水酸基、フッ素化アルコール基、スルホン酸基、スルホンアミド基、スルホニルイミド基、(アルキルスルホニル)(アルキルカルボニル)メチレン基、(アルキルスルホニル)(アルキルカルボニル)イミド基、ビス(アルキルカルボニル)メチレン基、ビス(アルキルカルボニル)イミド基、ビス(アルキルスルホニル)メチレン基、ビス(アルキルスルホニル)イミド基、トリス(アルキルカルボニル)メチレン基、トリス(アルキルスルホニル)メチレン基を有する基等が挙げられる。
好ましいアルカリ可溶性基としては、カルボキシル基、フッ素化アルコール基(好ましくはヘキサフルオロイソプロパノール)、スルホン酸基が挙げられる。
酸で脱離する基としては、例えば、−C(R36)(R37)(R38)、−C(R36)(R37)(OR39)、−C(R01)(R02)(OR39)等を挙げることができる。
式中、R36〜R39は、各々独立に、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基又はアルケニル基表す。R36とR37とは、互いに結合して環を形成してもよい。
R01〜R02は、各々独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基又はアルケニル基を表す。
酸分解性基としては好ましくは、クミルエステル基、エノールエステル基、アセタールエステル基、第3級のアルキルエステル基等である。更に好ましくは、第3級アルキルエステル基である。
A preferable group as an acid-decomposable group contained in the resin (A) is a group obtained by substituting a hydrogen atom of an alkali-soluble group with a group capable of leaving with an acid.
Examples of alkali-soluble groups include carboxyl groups, phenolic hydroxyl groups, fluorinated alcohol groups, sulfonic acid groups, sulfonamido groups, sulfonylimide groups, (alkylsulfonyl) (alkylcarbonyl) methylene groups, (alkylsulfonyl) (alkylcarbonyl) imides. Group, bis (alkylcarbonyl) methylene group, bis (alkylcarbonyl) imide group, bis (alkylsulfonyl) methylene group, bis (alkylsulfonyl) imide group, tris (alkylcarbonyl) methylene group, tris (alkylsulfonyl) methylene group And the like.
Preferred alkali-soluble groups include carboxyl groups, fluorinated alcohol groups (preferably hexafluoroisopropanol), and sulfonic acid groups.
Examples of the group leaving with an acid include -C (R 36 ) (R 37 ) (R 38 ), -C (R 36 ) (R 37 ) (OR 39 ), -C (R 01 ) (R 02 ). ) (OR 39 ) and the like.
In the formula, R 36 to R 39 each independently represents an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, an aralkyl group, or an alkenyl group. R 36 and R 37 may be bonded to each other to form a ring.
R 01 and R 02 each independently represents a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, an aralkyl group or an alkenyl group.
The acid-decomposable group is preferably a cumyl ester group, an enol ester group, an acetal ester group, a tertiary alkyl ester group or the like. More preferably, it is a tertiary alkyl ester group.
本発明の脂環炭化水素系酸分解性樹脂としては、下記一般式(pI)〜一般式(pV)で示される脂環式炭化水素を含む部分構造を有する繰り返し単位及び下記一般式(II-AB)で示される繰り返し単位の群から選択される少なくとも1種を含有する樹脂であることが好ましい。 The alicyclic hydrocarbon-based acid-decomposable resin of the present invention includes a repeating unit having a partial structure containing an alicyclic hydrocarbon represented by the following general formula (pI) to general formula (pV) and the following general formula (II- A resin containing at least one selected from the group of repeating units represented by AB) is preferred.
一般式(pI)〜(pV)に於いて、
R11は、アルキル基を表す。
Zは、炭素原子とともにシクロアルキル基を形成するのに必要な原子団を表す。
R12〜R14は、各々独立に、アルキル基又はシクロアルキル基を表す。但し、R12〜R14のうち少なくとも1つは、シクロアルキル基を表す。
R15及びR16は、各々独立に、アルキル基又はシクロアルキル基を表す。但し、R15及びR16の少なくともいずれかは、シクロアルキル基を表す。
R17〜R21は、各々独立に、水素原子、アルキル基又はシクロアルキル基を表す。但し、R17〜R21のうち少なくとも1つは、シクロアルキル基を表す。また、R19及びR21のいずれかは、アルキル基又はシクロアルキル基を表す。
R22〜R25は、各々独立に、水素原子、アルキル基又はシクロアルキル基を表す。但し、R22〜R25のうち少なくとも1つは、シクロアルキル基を表す。また、R23とR24は、互いに結合して環を形成していてもよい。
In the general formulas (pI) to (pV),
R 11 represents an alkyl group.
Z represents an atomic group necessary for forming a cycloalkyl group together with a carbon atom.
R 12 to R 14 each independently represents an alkyl group or a cycloalkyl group. However, at least one of R 12 to R 14 represents a cycloalkyl group.
R 15 and R 16 each independently represents an alkyl group or a cycloalkyl group. However, at least one of R 15 and R 16 represents a cycloalkyl group.
R 17 to R 21 each independently represents a hydrogen atom, an alkyl group or a cycloalkyl group. However, at least one of R 17 to R 21 represents a cycloalkyl group. Moreover, any of R 19 and R 21 represents an alkyl group or a cycloalkyl group.
R 22 to R 25 each independently represents a hydrogen atom, an alkyl group or a cycloalkyl group. However, at least one of R 22 to R 25 represents a cycloalkyl group. R 23 and R 24 may be bonded to each other to form a ring.
一般式(II−AB)に於いて、
R11'及びR12'は、各々独立に、水素原子、シアノ基、ハロゲン原子又はアルキル基を表す。
Z'は、結合した2つの炭素原子(C−C)を含み、脂環式構造を形成するための原子
団を表す。
In general formula (II-AB):
R 11 ′ and R 12 ′ each independently represents a hydrogen atom, a cyano group, a halogen atom or an alkyl group.
Z ′ represents an atomic group for forming an alicyclic structure containing two bonded carbon atoms (C—C).
一般式(II−AB)は、下記一般式(II−AB1)又は一般式(II−AB2)であることが更に好ましい。 The general formula (II-AB) is more preferably the following general formula (II-AB1) or general formula (II-AB2).
一般式(II−AB1)及び(II−AB2)に於いて、
R13'〜R16'は、各々独立に、水素原子、ハロゲン原子、シアノ基、−COOH、−COOR5、酸の作用により分解する基、−C(=O)−X−A'−R17'、アルキル基又はシクロアルキル基を表す。Rl3'〜R16'のうち少なくとも2つが結合して環を形成してもよい。
ここで、R5は、アルキル基、シクロアルキル基又はラクトン構造を有する基を表す。
Xは、酸素原子、硫黄原子、−NH−、−NHSO2−又は−NHSO2NH−を表す。
A'は、単結合又は2価の連結基を表す。
R17'は、−COOH、−COOR5、−CN、水酸基、アルコキシ基、−CO−NH−R6、−CO−NH−SO2−R6又はラクトン構造を有する基を表す。
R6は、アルキル基又はシクロアルキル基を表す。
nは、0又は1を表す。
In the general formulas (II-AB1) and (II-AB2),
R 13 ′ to R 16 ′ each independently represents a hydrogen atom, a halogen atom, a cyano group, —COOH, —COOR 5 , a group that decomposes by the action of an acid, —C (═O) —XA′—R. 17 ′ represents an alkyl group or a cycloalkyl group. At least two of R 13 ′ to R 16 ′ may combine to form a ring.
Here, R 5 represents an alkyl group, a cycloalkyl group, or a group having a lactone structure.
X represents an oxygen atom, a sulfur atom, -NH -, - NHSO 2 - or an -NHSO 2 NH-.
A ′ represents a single bond or a divalent linking group.
R 17 ′ represents —COOH, —COOR 5 , —CN, a hydroxyl group, an alkoxy group, —CO—NH—R 6 , —CO—NH—SO 2 —R 6 or a group having a lactone structure.
R 6 represents an alkyl group or a cycloalkyl group.
n represents 0 or 1.
一般式(pI)〜(pV)において、R11〜R25におけるアルキル基は、1〜4個の炭素原子を有する直鎖もしくは分岐のアルキル基が好ましく、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基等を挙げることができる。 In the general formulas (pI) to (pV), the alkyl group in R 11 to R 25 is preferably a linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, such as a methyl group, an ethyl group, n- Examples include propyl group, isopropyl group, n-butyl group, isobutyl group, sec-butyl group and the like.
R12〜R25におけるシクロアルキル基或いはZと炭素原子が形成するシクロアルキル基は、単環式でも、多環式でもよい。具体的には、炭素数5以上のモノシクロ、ビシクロ、トリシクロ、テトラシクロ構造等を有する基を挙げることができる。その炭素数は6〜30個が好ましく、特に炭素数7〜25個が好ましい。これらのシクロアルキル基は置換基を有していてもよい。 The cycloalkyl group represented by R 12 to R 25 or the cycloalkyl group formed by Z and the carbon atom may be monocyclic or polycyclic. Specific examples include groups having a monocyclo, bicyclo, tricyclo, tetracyclo structure or the like having 5 or more carbon atoms. The carbon number is preferably 6-30, and particularly preferably 7-25. These cycloalkyl groups may have a substituent.
好ましいシクロアルキル基としては、アダマンチル基、ノルアダマンチル基、デカリン残基、トリシクロデカニル基、テトラシクロドデカニル基、ノルボルニル基、セドロール基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基、シクロデカニル基、シクロドデカニル基を挙げることができる。より好ましくは、アダマンチル基、ノルボルニル基、シクロヘキシル基、シクロペンチル基、テトラシクロドデカニル基、トリシクロデカニル基を挙げることができる。 Preferred cycloalkyl groups include adamantyl group, noradamantyl group, decalin residue, tricyclodecanyl group, tetracyclododecanyl group, norbornyl group, cedrol group, cyclopentyl group, cyclohexyl group, cycloheptyl group, cyclooctyl group, A cyclodecanyl group and a cyclododecanyl group can be mentioned. More preferable examples include an adamantyl group, norbornyl group, cyclohexyl group, cyclopentyl group, tetracyclododecanyl group, and tricyclodecanyl group.
これらのアルキル基、シクロアルキル基の更なる置換基としては、アルキル基(炭素数1〜4)、ハロゲン原子、水酸基、アルコキシ基(炭素数1〜4)、カルボキシル基、アルコキシカルボニル基(炭素数2〜6)が挙げられる。上記のアルキル基、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基等が、更に有していてもよい置換基としては、水酸基、ハロゲン原子、アルコキシ基を挙げることができる。 As further substituents of these alkyl groups and cycloalkyl groups, alkyl groups (1 to 4 carbon atoms), halogen atoms, hydroxyl groups, alkoxy groups (1 to 4 carbon atoms), carboxyl groups, alkoxycarbonyl groups (carbon numbers) 2-6). Examples of the substituent that the alkyl group, alkoxy group, alkoxycarbonyl group and the like may further have include a hydroxyl group, a halogen atom, and an alkoxy group.
上記樹脂における一般式(pI)〜(pV)で示される構造は、アルカリ可溶性基の保護に使用することができる。アルカリ可溶性基としては、この技術分野において公知の種々の基が挙げられる。 The structures represented by the general formulas (pI) to (pV) in the resin can be used for protecting alkali-soluble groups. Examples of the alkali-soluble group include various groups known in this technical field.
具体的には、カルボキシル基、スルホン酸基、フェノール性水酸基、チオール基の水素原子が一般式(pI)〜(pV)で表される構造で置換された構造などが挙げられ、好ましくはカルボキシル基、スルホン酸基の水素原子が一般式(pI)〜(pV)で表される構造で置換された構造である。 Specific examples include a structure in which a hydrogen atom of a carboxyl group, a sulfonic acid group, a phenolic hydroxyl group, or a thiol group is substituted with a structure represented by the general formulas (pI) to (pV), preferably a carboxyl group The hydrogen atom of the sulfonic acid group is substituted with the structure represented by the general formulas (pI) to (pV).
一般式(pI)〜(pV)で示される構造で保護されたアルカリ可溶性基を有する繰り返し単位としては、下記一般式(pA)で示される繰り返し単位が好ましい。 As the repeating unit having an alkali-soluble group protected by the structure represented by the general formulas (pI) to (pV), a repeating unit represented by the following general formula (pA) is preferable.
ここで、Rは、水素原子、ハロゲン原子又はアルキル基(好ましくは炭素数1〜4)を
表す。複数のRは、各々同じでも異なっていてもよい。
Aは、単結合、アルキレン基、エーテル基、チオエーテル基、カルボニル基、エステル基、アミド基、スルホンアミド基、ウレタン基又はウレア基よりなる群から選択される単独あるいは2つ以上の基の組み合わせを表す。好ましくは単結合である。
Rp1は、上記一般式(pI)〜(pV)のいずれかの基を表す。
Here, R represents a hydrogen atom, a halogen atom or an alkyl group (preferably having 1 to 4 carbon atoms). A plurality of R may be the same or different.
A represents a single bond, an alkylene group, an ether group, a thioether group, a carbonyl group, an ester group, an amide group, a sulfonamide group, a urethane group, or a urea group, or a combination of two or more groups. To express. A single bond is preferable.
Rp 1 represents any one of the general formulas (pI) to (pV).
一般式(pA)で表される繰り返し単位は、特に好ましくは、2−アルキル−2−アダマンチル(メタ)アクリレート、ジアルキル(1−アダマンチル)メチル(メタ)アクリレートによる繰り返し単位である。 The repeating unit represented by the general formula (pA) is particularly preferably a repeating unit composed of 2-alkyl-2-adamantyl (meth) acrylate and dialkyl (1-adamantyl) methyl (meth) acrylate.
以下、一般式(pA)で示される繰り返し単位の具体例を示すが、本発明は、これに限定されるものではない。 Hereinafter, although the specific example of the repeating unit shown by general formula (pA) is shown, this invention is not limited to this.
前記一般式(II−AB)、R11'、R12'におけるハロゲン原子としては、塩素原子、臭素原子、フッ素原子、沃素原子等を挙げることができる。 Examples of the halogen atom in the general formula (II-AB), R 11 ′, and R 12 ′ include a chlorine atom, a bromine atom, a fluorine atom, and an iodine atom.
R11'、R12'におけるアルキル基としては、炭素数1〜10個の直鎖状あるいは分岐状アルキル基が挙げられる。 Examples of the alkyl group for R 11 ′ and R 12 ′ include linear or branched alkyl groups having 1 to 10 carbon atoms.
Z'の脂環式構造を形成するための原子団は、置換基を有していてもよい脂環式炭
化水素の繰り返し単位を樹脂に形成する原子団であり、中でも有橋式の脂環式炭化水素の繰り返し単位を形成する有橋式脂環式構造を形成するための原子団が好ましい。
The atomic group for forming the alicyclic structure of Z ′ is an atomic group that forms a repeating unit of an alicyclic hydrocarbon which may have a substituent in the resin, and in particular, a bridged alicyclic ring An atomic group for forming a bridged alicyclic structure forming a repeating unit of the formula hydrocarbon is preferred.
形成される脂環式炭化水素の骨格としては、一般式(pI)〜(pV)に於けるR12〜R25の脂環式炭化水素基と同様のものが挙げられる。 Examples of the alicyclic hydrocarbon skeleton to be formed include the same alicyclic hydrocarbon groups as R 12 to R 25 in the general formulas (pI) to (pV).
脂環式炭化水素の骨格には置換基を有していてもよい。そのような置換基としては、前記一般式(II−AB1)又は(II−AB2)中のR13'〜R16'を挙げることができる。 The alicyclic hydrocarbon skeleton may have a substituent. Examples of such a substituent include R 13 ′ to R 16 ′ in the general formula (II-AB1) or (II-AB2).
一般式(II−AB1)又は(II−AB2)で表される繰り返し単位として、下記具体例が挙げられるが、本発明はこれらの具体例に限定されない。 Specific examples of the repeating unit represented by formula (II-AB1) or (II-AB2) include the following specific examples, but the present invention is not limited to these specific examples.
脂環炭化水素系酸分解性樹脂は、ラクトン基を有することが好ましい。ラクトン基としては、ラクトン構造を含有していればいずれの基でも用いることができるが、好ましくは5〜7員環ラクトン構造を含有する基であり、5〜7員環ラクトン構造にビシクロ構造、スピロ構造を形成する形で他の環構造が縮環しているものが好ましい。下記一般式(LC1−1)〜(LC1−16)のいずれかで表されるラクトン構造を有する基を有する繰り返し単位を有することがより好ましい。また、ラクトン構造を有する基が主鎖に直接結合していてもよい。好ましいラクトン構造としては、一般式(LC1−1)、(LC1−4)、(LC1−5)、(LC1−6)、(LC1−13)、(LC1−14)で表される基であり、特定のラクトン構造を用いることでラインエッジラフネス、現像欠陥が良好になる。 The alicyclic hydrocarbon-based acid-decomposable resin preferably has a lactone group. As the lactone group, any group can be used as long as it contains a lactone structure, but preferably a group containing a 5- to 7-membered ring lactone structure, and a bicyclo structure in the 5- to 7-membered ring lactone structure, Those in which other ring structures are condensed to form a spiro structure are preferred. It is more preferable to have a repeating unit having a group having a lactone structure represented by any of the following general formulas (LC1-1) to (LC1-16). Further, a group having a lactone structure may be directly bonded to the main chain. Preferred lactone structures are groups represented by general formulas (LC1-1), (LC1-4), (LC1-5), (LC1-6), (LC1-13), and (LC1-14). By using a specific lactone structure, line edge roughness and development defects are improved.
ラクトン構造部分は、置換基(Rb2)を有していても有していなくてもよい。好まし
い置換基(Rb2)としては、炭素数1〜8のアルキル基、炭素数4〜7のシクロアルキ
ル基、炭素数1〜8のアルコキシ基、炭素数1〜8のアルコキシカルボニル基、カルボキシル基、ハロゲン原子、水酸基、シアノ基、酸分解性基などが挙げられる。n2は、0〜4の整数を表す。n2が2以上の時、複数存在する置換基(Rb2)は、同一でも異なっていてもよく、また、複数存在する置換基(Rb2)同士が結合して環を形成してもよい。
The lactone structure moiety may or may not have a substituent (Rb 2 ). Preferred substituents (Rb 2 ) include an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, a cycloalkyl group having 4 to 7 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 8 carbon atoms, an alkoxycarbonyl group having 1 to 8 carbon atoms, and a carboxyl group. , Halogen atom, hydroxyl group, cyano group, acid-decomposable group and the like. n2 represents an integer of 0 to 4. When n2 is 2 or more, a plurality of substituents (Rb 2 ) may be the same or different, and a plurality of substituents (Rb 2 ) may be bonded to form a ring.
一般式(LC1−1)〜(LC1−16)のいずれかで表されるラクトン構造を有する基を有する繰り返し単位としては、上記一般式(II−AB1)又は(II−AB2)中のR13'〜R16'のうち少なくとも1つが一般式(LC1−1)〜(LC1−16)で表される基を有するもの(例えば−COOR5のR5が一般式(LC1−1)〜(LC1−16)で表されるラクトン構造を有する基を表す)又は下記一般式(AI)で表される繰り返し単位等を挙げることができる。 As the repeating unit having a group having a lactone structure represented by any of the general formulas (LC1-1) to (LC1-16), R 13 in the above general formula (II-AB1) or (II-AB2) may be used. Wherein at least one of 'to R 16 ' has a group represented by the general formulas (LC1-1) to (LC1-16) (for example, R 5 of -COOR 5 is represented by the general formulas (LC1-1) to (LC1) -16) represents a group having a lactone structure) or a repeating unit represented by the following general formula (AI).
一般式(AI)に於いて、
Rb0は、水素原子、ハロゲン原子又はアルキル基(好ましくは炭素数1〜4)を表す。
Rb0のアルキル基が有していてもよい好ましい置換基としては、水酸基、ハロゲン原
子が挙げられる。
Rb0のハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、沃素原子を挙げる
ことができる。
Rb0は、水素原子又はメチル基が好ましい。
Abは、単結合、アルキレン基、単環若しくは多環の脂環炭化水素構造を有する2価の連結基、エーテル基、エステル基、カルボニル基又はこれらを組み合わせた2価の基を表す。好ましくは、単結合又は−Ab1−CO2−で表される連結基である。Ab1は、直鎖若しくは分岐アルキレン基又は単環若しくは多環のシクロアルキレン基であり、好ま
しくは、メチレン基、エチレン基、シクロヘキシレン基、アダマンチレン基、ノルボルニレン基である。
Vは、一般式(LC1−1)〜(LC1−16)のうちのいずれかで示されるラクトン構造を有する基を表す。
In general formula (AI),
Rb 0 represents a hydrogen atom, a halogen atom or an alkyl group (preferably having 1 to 4 carbon atoms).
Preferred substituents that the alkyl group represented by Rb 0 may have include a hydroxyl group and a halogen atom.
Examples of the halogen atom for Rb 0 include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom.
Rb 0 is preferably a hydrogen atom or a methyl group.
Ab represents a single bond, an alkylene group, a divalent linking group having a monocyclic or polycyclic alicyclic hydrocarbon structure, an ether group, an ester group, a carbonyl group, or a divalent group obtained by combining these. Preferably, it is a linking group represented by a single bond or -Ab 1 -CO 2- . Ab 1 is a linear or branched alkylene group or a monocyclic or polycyclic cycloalkylene group, preferably a methylene group, an ethylene group, a cyclohexylene group, an adamantylene group or a norbornylene group.
V represents a group having a lactone structure represented by any one of the general formulas (LC1-1) to (LC1-16).
ラクトン構造を有する繰り返し単位は通常光学異性体が存在するが、いずれの光学異性体を用いてもよい。また、1種の光学異性体を単独で用いても、複数の光学異性体混合して用いてもよい。1種の光学異性体を主に用いる場合、その光学純度(ee)が90以上のものが好ましく、より好ましくは95以上である。 The repeating unit having a lactone structure usually has an optical isomer, but any optical isomer may be used. One optical isomer may be used alone, or a plurality of optical isomers may be mixed and used. When one kind of optical isomer is mainly used, the optical purity (ee) thereof is preferably 90 or more, more preferably 95 or more.
ラクトン構造を有する基を有する繰り返し単位の具体例を以下に挙げるが、本発明はこれらに限定されない。 Specific examples of the repeating unit having a group having a lactone structure are given below, but the present invention is not limited thereto.
脂環炭化水素系酸分解性樹脂は、極性基を有する有機基を含有する繰り返し単位、特に、極性基で置換された脂環炭化水素構造を有する繰り返し単位を有していることが好ましい。これにより基板密着性、現像液親和性が向上する。極性基で置換された脂環炭化水素構造の脂環炭化水素構造としては、アダマンチル基、ジアマンチル基、ノルボルナン基が好ましい。極性基としては水酸基、シアノ基が好ましい。
極性基で置換された脂環炭化水素構造としては、下記一般式(VIIa)〜(VIId)で表される部分構造が好ましい。
The alicyclic hydrocarbon-based acid-decomposable resin preferably has a repeating unit containing an organic group having a polar group, particularly a repeating unit having an alicyclic hydrocarbon structure substituted with a polar group. This improves the substrate adhesion and developer compatibility. The alicyclic hydrocarbon structure of the alicyclic hydrocarbon structure substituted with a polar group is preferably an adamantyl group, a diamantyl group, or a norbornane group. The polar group is preferably a hydroxyl group or a cyano group.
As the alicyclic hydrocarbon structure substituted with a polar group, partial structures represented by the following general formulas (VIIa) to (VIId) are preferable.
一般式(VIIa)〜(VIIc)に於いて、
R2c〜R4cは、各々独立に、水素原子、水酸基又はシアノ基を表す。ただし、R2c〜R4cのうち少なくとも1つは水酸基又はシアノ基を表す。好ましくはR2c〜R4cのうち1つ又は2つが水酸基で、残りが水素原子である。
一般式(VIIa)において、更に好ましくはR2c〜R4cのうち2つが水酸基で、残りが水素原子である。
In general formulas (VIIa) to (VIIc),
R 2c to R 4c each independently represents a hydrogen atom, a hydroxyl group or a cyano group. However, at least one of R 2c to R 4c represents a hydroxyl group or a cyano group. Preferably, one or two of R 2c to R 4c are hydroxyl groups and the rest are hydrogen atoms.
In general formula (VIIa), it is more preferable that two members out of R 2c to R 4c are hydroxyl groups and the remaining are hydrogen atoms.
一般式(VIIa)〜(VIId)で表される基を有する繰り返し単位としては、上記一般式(II−AB1)又は(II−AB2)中のR13'〜R16'のうち少なくとも1つが上記一般式(VIIa)〜(VIId)で表される基を有するもの(例えば、−COOR5におけるR5が一般式(VIIa)〜(VIId)で表される基を表す)、又は下記一般
式(AIIa)〜(AIId)で表される繰り返し単位を挙げることができる。
As the repeating unit having a group represented by the general formulas (VIIa) to (VIId), at least one of R 13 ′ to R 16 ′ in the general formula (II-AB1) or (II-AB2) is the above. Those having groups represented by general formulas (VIIa) to (VIId) (for example, R 5 in —COOR 5 represents groups represented by general formulas (VIIa) to (VIId)), or the following general formula ( A repeating unit represented by AIIa) to (AIId) can be exemplified.
一般式(AIIa)〜(AIId)に於いて、
R1cは、水素原子、メチル基、トリフロロメチル基又はヒドロキメチル基を表す。
R2c〜R4cは、一般式(VIIa)〜(VIIc)におけるR2c〜R4cと同義である。
In the general formulas (AIIa) to (AIId),
R 1c represents a hydrogen atom, a methyl group, a trifluoromethyl group or a hydroxymethyl group.
R 2c to R 4c have the same meanings as R 2c to R 4c in formulas (VIIa) ~ (VIIc).
一般式(AIIa)〜(AIId)で表される構造を有する繰り返し単位の具体例を以下に挙げるが、本発明はこれらに限定されない。 Although the specific example of the repeating unit which has a structure represented by general formula (AIIa)-(AIId) is given to the following, this invention is not limited to these.
脂環炭化水素系酸分解性樹脂は、下記一般式(VIII)で表される繰り返し単位を有してもよい。 The alicyclic hydrocarbon-based acid-decomposable resin may have a repeating unit represented by the following general formula (VIII).
一般式(VIII)に於いて、
Z2は、−O−又は−N(R41)−を表す。R41は、水素原子、水酸基、アルキル基又
は−OSO2−R42を表す。R42は、アルキル基、シクロアルキル基又は樟脳残基を表す。R41及びR42のアルキル基は、ハロゲン原子(好ましくはフッ素原子)等で置換されていてもよい。
In general formula (VIII):
Z 2 represents —O— or —N (R 41 ) —. R 41 represents a hydrogen atom, a hydroxyl group, an alkyl group, or —OSO 2 —R 42 . R 42 represents an alkyl group, a cycloalkyl group or a camphor residue. The alkyl group of R 41 and R 42 may be substituted with a halogen atom (preferably a fluorine atom) or the like.
一般式(VIII)で表される繰り返し単位として、以下の具体例が挙げられるが、本発明はこれらに限定されない。 Examples of the repeating unit represented by the general formula (VIII) include the following specific examples, but the present invention is not limited thereto.
脂環炭化水素系酸分解性樹脂は、アルカリ可溶性基を有する繰り返し単位を有することが好ましく、カルボキシル基を有する繰り返し単位を有することがより好ましい。これらを有することによりコンタクトホール用途での解像性が増す。カルボキシル基を有する繰り返し単位としては、アクリル酸、メタクリル酸による繰り返し単位のような樹脂の主鎖に直接カルボキシル基が結合している繰り返し単位、あるいは連結基を介して樹脂の主鎖にカルボキシル基が結合している繰り返し単位、さらにはアルカリ可溶性基を有する重合開始剤や連鎖移動剤を重合時に用いてポリマー鎖の末端に導入、のいずれも好ましく、連結基は単環若しくは多環の環状炭化水素構造を有していてもよい。特に好ましくはアクリル酸、メタクリル酸による繰り返し単位である。 The alicyclic hydrocarbon-based acid-decomposable resin preferably has a repeating unit having an alkali-soluble group, and more preferably has a repeating unit having a carboxyl group. By having these, the resolution in contact hole applications increases. The repeating unit having a carboxyl group includes a repeating unit in which a carboxyl group is directly bonded to the main chain of the resin, such as a repeating unit of acrylic acid or methacrylic acid, or a carboxyl group in the main chain of the resin through a linking group. Either a repeating unit that is bonded, or a polymerization initiator or chain transfer agent having an alkali-soluble group is introduced at the end of the polymer chain during polymerization, and the linking group is a monocyclic or polycyclic hydrocarbon. You may have a structure. Particularly preferred are repeating units of acrylic acid or methacrylic acid.
脂環炭化水素系酸分解性樹脂は、更に一般式(F1)で表される基を1〜3個有する繰り返し単位を有していてもよい。これによりラインエッジラフネス性能が向上する。 The alicyclic hydrocarbon-based acid-decomposable resin may further have a repeating unit having 1 to 3 groups represented by the general formula (F1). This improves line edge roughness performance.
一般式(F1)中、
R50〜R55は、それぞれ独立に、水素原子、フッ素原子又はアルキル基を表す。但し、R50〜R55の内、少なくとも1つは、フッ素原子又は少なくとも1つの水素原子がフッ素原子で置換されたアルキル基を表す。
Rxaは、水素原子又は有機基(好ましくは酸分解性保護基、アルキル基、シクロアルキル基、アシル基、アルキルカルボニル基、アルコキシカルボニル基、アルコキシカルボニルメチル基、アルコキシメチル基、1−アルコキシエチル基)を表す。
In general formula (F1),
R 50 to R 55 each independently represents a hydrogen atom, a fluorine atom or an alkyl group. However, at least one of R 50 to R 55 represents a fluorine atom or an alkyl group in which at least one hydrogen atom is substituted with a fluorine atom.
Rxa represents a hydrogen atom or an organic group (preferably an acid-decomposable protective group, alkyl group, cycloalkyl group, acyl group, alkylcarbonyl group, alkoxycarbonyl group, alkoxycarbonylmethyl group, alkoxymethyl group, 1-alkoxyethyl group). Represents.
R50〜R55のアルキル基は、フッ素原子等のハロゲン原子、シアノ基等で置換されていてもよく、好ましくは炭素数1〜3のアルキル基、例えば、メチル基、トリフルオロメチル基を挙げることができる。
R50〜R55は、すべてフッ素原子であることが好ましい。
The alkyl group of R 50 to R 55 may be substituted with a halogen atom such as a fluorine atom, a cyano group, etc., preferably an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, such as a methyl group or a trifluoromethyl group. be able to.
R 50 to R 55 are preferably all fluorine atoms.
Rxaが表わす有機基としては、酸分解性保護基、置換基を有していてもよい、アルキル基、シクロアルキル基、アシル基、アルキルカルボニル基、アルコキシカルボニル基、アルコキシカルボニルメチル基、アルコキシメチル基、1−アルコキシエチル基が好ましい。 Examples of the organic group represented by Rxa include an acid-decomposable protecting group and an optionally substituted alkyl group, cycloalkyl group, acyl group, alkylcarbonyl group, alkoxycarbonyl group, alkoxycarbonylmethyl group, alkoxymethyl group. , 1-alkoxyethyl group is preferable.
一般式(F1)で表される基を有する繰り返し単位として、好ましくは下記一般式(F2)で表される繰り返し単位である。 The repeating unit having a group represented by the general formula (F1) is preferably a repeating unit represented by the following general formula (F2).
一般式(F2)に於いて、
Rxは、水素原子、ハロゲン原子又はアルキル基(好ましくは炭素数1〜4)を表す。Rxのアルキル基が有していてもよい好ましい置換基としては、水酸基、ハロゲン原子が挙げられる。
Faは、単結合又は直鎖若しくは分岐のアルキレン基(好ましくは単結合)を表す。
Fbは、単環若しくは多環の環状炭化水素基を表す。
Fcは、単結合又は直鎖若しくは分岐のアルキレン基(好ましくは、単結合又はメチレン基)を表す。
F1は、一般式(F1)で表される基を表す。
p1は、1〜3を表す。
Fbにおける環状炭化水素基としてはシクロペンチレン基、シクロヘキシレン基、ノルボルニレン基が好ましい。
In general formula (F2),
Rx represents a hydrogen atom, a halogen atom or an alkyl group (preferably having 1 to 4 carbon atoms). Preferable substituents that the alkyl group of Rx may have include a hydroxyl group and a halogen atom.
Fa represents a single bond or a linear or branched alkylene group (preferably a single bond).
Fb represents a monocyclic or polycyclic hydrocarbon group.
Fc represents a single bond or a linear or branched alkylene group (preferably a single bond or a methylene group).
F 1 represents a group represented by the general formula (F1).
p 1 is an integer of 1 to 3.
The cyclic hydrocarbon group in Fb is preferably a cyclopentylene group, a cyclohexylene group, or a norbornylene group.
一般式(F1)で表される基を有する繰り返し単位の具体例を示すが、本発明は、これに限定されるものではない。 Specific examples of the repeating unit having a group represented by the general formula (F1) are shown below, but the present invention is not limited thereto.
脂環炭化水素系酸分解性樹脂は、更に、脂環炭化水素構造を有し、酸分解性を示さない繰り返し単位を有してもよい。これにより液浸露光時にレジスト膜から液浸液への低分子成分の溶出が低減できる。このような繰り返し単位として、例えば1−アダマンチル(メタ)アクリレート、トリシクロデカニル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート等による繰り返し単位が挙げられる。 The alicyclic hydrocarbon-based acid-decomposable resin may further have a repeating unit that has an alicyclic hydrocarbon structure and does not exhibit acid-decomposability. This can reduce the elution of low molecular components from the resist film to the immersion liquid during immersion exposure. Examples of such a repeating unit include a repeating unit of 1-adamantyl (meth) acrylate, tricyclodecanyl (meth) acrylate, cyclohexyl (meth) acrylate, and the like.
脂環炭化水素系酸分解性樹脂は、上記の繰り返し構造単位以外に、ドライエッチング耐性や標準現像液適性、基板密着性、レジストプロファイル、さらにレジストの一般的な必要な特性である解像力、耐熱性、感度等を調節する目的で様々な繰り返し構造単位を含有することができる。 In addition to the above repeating structural units, the alicyclic hydrocarbon-based acid-decomposable resin has dry etching resistance, standard developer suitability, substrate adhesion, resist profile, and general required properties of resist, resolving power and heat resistance. In order to adjust sensitivity and the like, various repeating structural units can be contained.
このような繰り返し構造単位としては、下記の単量体に相当する繰り返し構造単位を挙げることができるが、これらに限定されるものではない。 Examples of such repeating structural units include, but are not limited to, repeating structural units corresponding to the following monomers.
これにより、脂環炭化水素系酸分解性樹脂に要求される性能、特に、
(1)塗布溶剤に対する溶解性、
(2)製膜性(ガラス転移温度)、
(3)ポジ型現像液及びネガ型現像液に対する溶解性、
(4)膜べり(親疎水性、アルカリ可溶性基選択)、
(5)未露光部の基板への密着性、
(6)ドライエッチング耐性、
等の微調整が可能となる。
Thereby, performance required for the alicyclic hydrocarbon-based acid-decomposable resin, in particular,
(1) Solubility in coating solvent,
(2) Film formability (glass transition temperature),
(3) Solubility in positive developer and negative developer,
(4) Membrane slip (hydrophobic, alkali-soluble group selection),
(5) Adhesion of unexposed part to substrate,
(6) Dry etching resistance,
Etc. can be finely adjusted.
このような単量体として、例えばアクリル酸エステル類、メタクリル酸エステル類、アクリルアミド類、メタクリルアミド類、アリル化合物、ビニルエーテル類、ビニルエステル類等から選ばれる付加重合性不飽和結合を1個有する化合物等を挙げることができる。 As such a monomer, for example, a compound having one addition polymerizable unsaturated bond selected from acrylic acid esters, methacrylic acid esters, acrylamides, methacrylamides, allyl compounds, vinyl ethers, vinyl esters, etc. Etc.
その他にも、上記種々の繰り返し構造単位に相当する単量体と共重合可能である付加重合性の不飽和化合物であれば、共重合されていてもよい。 In addition, any addition-polymerizable unsaturated compound that can be copolymerized with monomers corresponding to the above various repeating structural units may be copolymerized.
脂環炭化水素系酸分解性樹脂において、各繰り返し構造単位の含有モル比はレジストのドライエッチング耐性や標準現像液適性、基板密着性、レジストプロファイル、さらにはレジストの一般的な必要性能である解像力、耐熱性、感度等を調節するために適宜設定される。 In alicyclic hydrocarbon-based acid-decomposable resins, the molar ratio of each repeating structural unit is the resist's dry etching resistance, standard developer suitability, substrate adhesion, resist profile, and resolution that is a general required performance of resists. In order to adjust heat resistance, sensitivity, etc., it is set appropriately.
脂環炭化水素系酸分解性樹脂の好ましい態様としては、以下のものが挙げられる。
(1) 上記一般式(pI)〜(pV)で表される脂環式炭化水素を含む部分構造を有する繰り返し単位を有するもの(側鎖型)。
好ましくは一般式(pI)〜(pV)で表される脂環式炭化水素を含む部分構造を有する(メタ)アクリレート系繰り返し単位を有するもの。
(2) 一般式(II-AB)で表される繰り返し単位を有するもの(主鎖型)。
但し、(2)においては例えば、更に以下のものが挙げられる。
(3) 一般式(II-AB)で表される繰り返し単位、無水マレイン酸誘導体系繰り返し単位及び(メタ)アクリレート系繰り返し単位を有するもの(ハイブリッド型)。
Preferred embodiments of the alicyclic hydrocarbon-based acid-decomposable resin include the following.
(1) What has a repeating unit which has a partial structure containing the alicyclic hydrocarbon represented by the said general formula (pI)-(pV) (side chain type).
Preferably, those having a (meth) acrylate repeating unit having a partial structure containing an alicyclic hydrocarbon represented by general formulas (pI) to (pV).
(2) Those having a repeating unit represented by formula (II-AB) (main chain type).
However, in (2), for example, the following can be further mentioned.
(3) Those having a repeating unit represented by the general formula (II-AB), a maleic anhydride derivative-based repeating unit and a (meth) acrylate-based repeating unit (hybrid type).
脂環炭化水素系酸分解性樹脂中、酸分解性基を有する繰り返し単位の含有量は、全繰り返し構造単位中10〜60モル%が好ましく、より好ましくは20〜50モル%、更に好ましくは25〜40モル%である。 In the alicyclic hydrocarbon-based acid-decomposable resin, the content of the repeating unit having an acid-decomposable group is preferably 10 to 60 mol%, more preferably 20 to 50 mol%, still more preferably 25 in all repeating structural units. -40 mol%.
脂環炭化水素系酸分解性樹脂においては、酸分解性基は、一般式(pI)〜(pV)で示される脂環式炭化水素を含む部分構造を有する繰り返し単位、一般式(II−AB)で表される繰り返し単位及び共重合成分の繰り返し単位のうち少なくとも1種の繰り返し単位に含有することができる。酸分解性基は、一般式(pI)〜一般式(pV)で示される脂環式炭化水素を含む部分構造を有する繰り返し単位に含まれることが好ましい。 In the alicyclic hydrocarbon-based acid-decomposable resin, the acid-decomposable group is a repeating unit having a partial structure containing an alicyclic hydrocarbon represented by the general formulas (pI) to (pV), a general formula (II-AB). ) And at least one repeating unit among the repeating units of the copolymer component. The acid-decomposable group is preferably contained in a repeating unit having a partial structure containing an alicyclic hydrocarbon represented by general formula (pI) to general formula (pV).
脂環炭化水素系酸分解性樹脂中、一般式(pI)〜(pV)で表される脂環式炭化水素を含む部分構造を有する繰り返し単位の含有量は、全繰り返し構造単位中20〜70モル%が好ましく、より好ましくは20〜50モル%、更に好ましくは25〜40モル%である。 In the alicyclic hydrocarbon-based acid-decomposable resin, the content of the repeating unit having a partial structure containing the alicyclic hydrocarbon represented by the general formulas (pI) to (pV) is 20 to 70 in all the repeating structural units. The mol% is preferable, more preferably 20 to 50 mol%, still more preferably 25 to 40 mol%.
脂環炭化水素系酸分解性樹脂中、一般式(II−AB)で表される繰り返し単位の含有量は、全繰り返し構造単位中10〜60モル%が好ましく、より好ましくは15〜55モル%、更に好ましくは20〜50モル%である。 In the alicyclic hydrocarbon-based acid-decomposable resin, the content of the repeating unit represented by the general formula (II-AB) is preferably 10 to 60 mol%, more preferably 15 to 55 mol% in all repeating structural units. More preferably, it is 20-50 mol%.
脂環炭化水素系酸分解性樹脂中、ラクトン構造を有する基を有する繰り返し単位の含有量は、全繰り返し構造単位中10〜70モル%が好ましく、より好ましくは20〜60モル%、更に好ましくは25〜40モル%である。 In the alicyclic hydrocarbon-based acid-decomposable resin, the content of the repeating unit having a group having a lactone structure is preferably from 10 to 70 mol%, more preferably from 20 to 60 mol%, still more preferably from all repeating structural units. It is 25-40 mol%.
脂環炭化水素系酸分解性樹脂中、極性基を有する有機基を有する繰り返し単位の含有量は、全繰り返し構造単位中1〜40モル%が好ましく、より好ましくは5〜30モル%、更に好ましくは5〜20モル%である。 In the alicyclic hydrocarbon-based acid-decomposable resin, the content of the repeating unit having an organic group having a polar group is preferably 1 to 40 mol%, more preferably 5 to 30 mol%, still more preferably in all repeating structural units. Is 5 to 20 mol%.
また、上記更なる共重合成分の単量体に基づく繰り返し構造単位の樹脂中の含有量も、所望のレジストの性能に応じて適宜設定することができるが、一般的に、一般式(pI)〜(pV)で表される脂環式炭化水素を含む部分構造を有する繰り返し構造単位と一般式(II−AB)で表される繰り返し単位の合計した総モル数に対して99モル%以下が好ましく、より好ましくは90モル%以下、さらに好ましくは80モル%以下である。 Further, the content of the repeating structural unit based on the monomer of the further copolymer component in the resin can be appropriately set according to the performance of the desired resist. Generally, the general formula (pI) 99 mol% or less based on the total number of moles of the repeating structural unit having a partial structure containing an alicyclic hydrocarbon represented by (pV) and the repeating unit represented by the general formula (II-AB). More preferably, it is 90 mol% or less, More preferably, it is 80 mol% or less.
本発明のレジスト組成物がArF露光用であるとき、ArF光への透明性の点から樹脂は芳香族基を有さないことが好ましい。 When the resist composition of the present invention is for ArF exposure, the resin preferably has no aromatic group from the viewpoint of transparency to ArF light.
脂環炭化水素系酸分解性樹脂として好ましくは、繰り返し単位のすべてが(メタ)アクリレート系繰り返し単位で構成されたものである。この場合、繰り返し単位のすべてがメタクリレート系繰り返し単位、繰り返し単位のすべてがアクリレート系繰り返し単位、繰り返し単位のすべてがメタクリレート系繰り返し単位/アクリレート系繰り返し単位の混合のいずれのものでも用いることができるが、アクリレート系繰り返し単位が全繰り返し単位の50mol%以下であることが好ましい。 The alicyclic hydrocarbon-based acid-decomposable resin is preferably one in which all of the repeating units are composed of (meth) acrylate-based repeating units. In this case, all of the repeating units may be methacrylate repeating units, all of the repeating units may be acrylate repeating units, and all of the repeating units may be any mixture of methacrylate repeating units / acrylate repeating units, It is preferable that the acrylate repeating unit is 50 mol% or less of the entire repeating unit.
脂環炭化水素系酸分解性樹脂は、少なくとも、ラクトン構造を有する基を有する(メタ)アクリレート系繰り返し単位、水酸基及びシアノ基の少なくともいずれかで置換された有機基を有する(メタ)アクリレート系繰り返し単位、並びに、酸分解性基を有する(メタ)アクリレート系繰り返し単位の3種類の繰り返し単位を有する共重合体であることが好ましい。 The alicyclic hydrocarbon-based acid-decomposable resin has at least a (meth) acrylate-based repeating unit having a group having a lactone structure, an organic group substituted with at least one of a hydroxyl group and a cyano group. It is preferable that it is a copolymer which has a unit and three types of repeating units of the (meth) acrylate type repeating unit which has an acid-decomposable group.
好ましくは一般式(pI)〜(pV)で表される脂環式炭化水素を含む部分構造を有する繰り返し単位20〜50モル%、ラクトン構造を有する基を有する繰り返し単位20〜50モル%、極性基で置換された脂環炭化水素構造を有する繰り返し単位5〜30%含有する3元共重合ポリマー、または更にその他の繰り返し単位を0〜20%含む4元共重合ポリマーである。 Preferably, 20 to 50 mol% of repeating units having a partial structure containing an alicyclic hydrocarbon represented by general formulas (pI) to (pV), 20 to 50 mol% of repeating units having a group having a lactone structure, and polarity It is a ternary copolymer containing 5 to 30% of repeating units having an alicyclic hydrocarbon structure substituted with a group, or a quaternary copolymer containing 0 to 20% of other repeating units.
特に好ましい樹脂としては、下記一般式(ARA−1)〜(ARA−7)で表される酸分解性基を有する繰り返し単位20〜50モル%、下記一般式(ARL−1)〜(ARL−7)で表されるラクトン構造を有する基を有する繰り返し単位20〜50モル%、下記一般式(ARH−1)〜(ARH−3)で表される極性基で置換された脂環炭化水素構造を有する繰り返し単位5〜30モル%有する3元共重合ポリマー、または更にカルボキシル基、一般式(F1)で表される構造を有する繰り返し単位又は脂環炭化水素構造を有し酸分解性を示さない繰り返し単位を5〜20モル%含む4元共重合ポリマーである。 Particularly preferable resins include 20 to 50 mol% of repeating units having an acid-decomposable group represented by the following general formulas (ARA-1) to (ARA-7), and the following general formulas (ARL-1) to (ARL- 7) The alicyclic hydrocarbon structure substituted with 20 to 50 mol% of repeating units having a group having a lactone structure represented by formula (ARH-1) to (ARH-3) shown below. A terpolymer having 5 to 30 mol% of repeating units having a carboxylic acid group, a repeating unit having a structure represented by the general formula (F1) or an alicyclic hydrocarbon structure, and not exhibiting acid decomposability It is a quaternary copolymer containing 5 to 20 mol% of repeating units.
(式中、Rxy1は、水素原子又はメチル基を表し、Rxa1及びRxb1は、各々独立に、メチル基又はエチル基を表し、Rxc1は、水素原子又はメチル基を表す。) (In the formula, Rxy 1 represents a hydrogen atom or a methyl group, Rxa 1 and Rxb 1 each independently represent a methyl group or an ethyl group, and Rxc 1 represents a hydrogen atom or a methyl group.)
(式中、Rxy1は、水素原子又はメチル基を表し、Rxd1は、水素原子又はメチル基を表し、Rxe1は、トリフルオロメチル基、水酸基又はシアノ基を表す。) (In the formula, Rxy 1 represents a hydrogen atom or a methyl group, Rxd 1 represents a hydrogen atom or a methyl group, and Rxe 1 represents a trifluoromethyl group, a hydroxyl group, or a cyano group.)
(式中、Rxy1は、水素原子又はメチル基を表す。) (In the formula, Rxy 1 represents a hydrogen atom or a methyl group.)
脂環炭化水素系酸分解性樹脂は、常法に従って(例えばラジカル重合)合成することができる。例えば、一般的合成方法としては、モノマー種および開始剤を溶剤に溶解させ、加熱することにより重合を行う一括重合法、加熱溶剤にモノマー種と開始剤の溶液を1〜10時間かけて滴下して加える滴下重合法などが挙げられ、滴下重合法が好ましい。反応溶媒としては、例えばテトラヒドロフラン、1,4−ジオキサン、ジイソプロピルエーテルなどのエーテル類やメチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンのようなケトン類、酢酸エチルのようなエステル溶媒、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミドなどのアミド溶剤、さらには後述のプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテル、シクロヘキサノンのような本発明の組成物を溶解する溶媒が挙げられる。より好ましくは本発明のレジスト組成物に用いられる溶剤と同一の溶剤を用いて重合することが好ましい。これにより保存時のパーティクルの発生が抑制できる。 The alicyclic hydrocarbon-based acid-decomposable resin can be synthesized according to a conventional method (for example, radical polymerization). For example, as a general synthesis method, a monomer polymerization method in which a monomer species and an initiator are dissolved in a solvent and the polymerization is performed by heating, and a solution of the monomer species and the initiator is dropped into the heating solvent over 1 to 10 hours. The dropping polymerization method is added, and the dropping polymerization method is preferable. Examples of the reaction solvent include ethers such as tetrahydrofuran, 1,4-dioxane, diisopropyl ether, ketones such as methyl ethyl ketone and methyl isobutyl ketone, ester solvents such as ethyl acetate, amide solvents such as dimethylformamide and dimethylacetamide, Furthermore, the solvent which melt | dissolves the composition of this invention like the below-mentioned propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monomethyl ether, and cyclohexanone is mentioned. More preferably, the polymerization is performed using the same solvent as that used in the resist composition of the present invention. Thereby, the generation of particles during storage can be suppressed.
重合反応は窒素やアルゴンなど不活性ガス雰囲気下で行われることが好ましい。重合開始剤としては市販のラジカル開始剤(アゾ系開始剤、パーオキサイドなど)を用いて重合
を開始させる。ラジカル開始剤としてはアゾ系開始剤が好ましく、エステル基、シアノ基、カルボキシル基を有するアゾ系開始剤が好ましい。好ましい開始剤としては、アゾビスイソブチロニトリル、アゾビスジメチルバレロニトリル、ジメチル2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオネート)などが挙げられる。所望により開始剤を追加、あるいは分割で添加し、反応終了後、溶剤に投入して粉体あるいは固形回収等の方法で所望のポリマーを回収する。反応の濃度は5〜50質量%であり、好ましくは10〜30質量%である。反応温度は、通常10℃〜150℃であり、好ましくは30℃〜120℃、さらに好ましくは60〜100℃である。
精製は、後述の樹脂(D)と同様の方法を用いることができ、水洗や適切な溶媒を組み合わせることにより残留単量体やオリゴマー成分を除去する液液抽出法、特定の分子量以下のもののみを抽出除去する限外ろ過等の溶液状態での精製方法や、樹脂溶液を貧溶媒へ滴下することで樹脂を貧溶媒中に凝固させることにより残留単量体等を除去する再沈殿法や、濾別した樹脂スラリーを貧溶媒で洗浄する等の固体状態での精製方法等の通常の方法を適用できる。
The polymerization reaction is preferably performed in an inert gas atmosphere such as nitrogen or argon. As a polymerization initiator, a commercially available radical initiator (azo initiator, peroxide, etc.) is used to initiate the polymerization. As the radical initiator, an azo initiator is preferable, and an azo initiator having an ester group, a cyano group, or a carboxyl group is preferable. Preferred examples of the initiator include azobisisobutyronitrile, azobisdimethylvaleronitrile,
For purification, the same method as that for the resin (D) described later can be used, and a liquid-liquid extraction method that removes residual monomers and oligomer components by combining water washing and an appropriate solvent, only those having a specific molecular weight or less. A purification method in a solution state such as ultrafiltration to extract and remove the residual monomer by coagulating the resin in the poor solvent by dropping the resin solution into the poor solvent, A usual method such as a purification method in a solid state, such as washing the filtered resin slurry with a poor solvent, can be applied.
樹脂(A)の重量平均分子量は、GPC法によりポリスチレン換算値として、好ましくは1,000〜200,000であり、更に好ましくは1,000〜20,000、特に好ましくは1,000〜15,000である。重量平均分子量を、1,000〜200,000とすることにより、耐熱性やドライエッチング耐性の劣化を防ぐことができ、且つ現像性が劣化したり、粘度が高くなって製膜性が劣化することを防ぐことができる。
分散度(分子量分布)は、通常1〜5であり、好ましくは1〜3、更に好ましくは1.2〜3.0、特に好ましくは1.2〜2.0の範囲である。分散度の小さいものほど、解像度、レジスト形状が優れ、且つレジストパターンの側壁がスムーズであり、ラフネス性に優れる。
The weight average molecular weight of the resin (A) is preferably 1,000 to 200,000, more preferably 1,000 to 20,000, and particularly preferably 1,000 to 15, as a polystyrene-converted value by the GPC method. 000. By setting the weight average molecular weight to 1,000 to 200,000, deterioration of heat resistance and dry etching resistance can be prevented, developability is deteriorated, and viscosity is increased, resulting in deterioration of film forming property. Can be prevented.
The degree of dispersion (molecular weight distribution) is usually 1 to 5, preferably 1 to 3, more preferably 1.2 to 3.0, and particularly preferably 1.2 to 2.0. The smaller the degree of dispersion, the better the resolution and the resist shape, the smoother the side wall of the resist pattern, and the better the roughness.
本発明のレジスト組成物において、樹脂(A)の組成物全体中の配合量は、全固形分中50〜99.9質量%が好ましく、より好ましくは60〜99.0質量%である。
また、本発明において、樹脂(A)は、1種で使用してもよいし、複数併用してもよい。
In the resist composition of the present invention, the blending amount of the resin (A) in the entire composition is preferably 50 to 99.9% by mass, more preferably 60 to 99.0% by mass in the total solid content.
In the present invention, the resin (A) may be used alone or in combination.
本発明のネガ型現像用レジスト組成物が後述する樹脂(D)を含有する場合、樹脂(A)は、樹脂(D)との相溶性の観点から、フッ素原子及び珪素原子を有さないことが好ましい。 When the negative developing resist composition of the present invention contains the resin (D) described later, the resin (A) does not have a fluorine atom and a silicon atom from the viewpoint of compatibility with the resin (D). Is preferred.
(B)活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物
本発明のレジスト組成物は、活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物(「光酸発生剤」又は「(B)成分」ともいう)を含有する。
そのような光酸発生剤としては、光カチオン重合の光開始剤、光ラジカル重合の光開始剤、色素類の光消色剤、光変色剤、あるいはマイクロレジスト等に使用されている活性光線又は放射線の照射により酸を発生する公知の化合物及びそれらの混合物を適宜に選択して使用することができる。
(B) Compound that generates acid upon irradiation with actinic ray or radiation The resist composition of the present invention comprises a compound that generates acid upon irradiation with actinic ray or radiation (also referred to as “photoacid generator” or “component (B)”). Contain).
Examples of such photoacid generators include photoinitiators for photocationic polymerization, photoinitiators for photoradical polymerization, photodecolorants for dyes, photochromic agents, actinic rays used in microresists, etc. Known compounds that generate an acid upon irradiation with radiation and mixtures thereof can be appropriately selected and used.
たとえば、ジアゾニウム塩、ホスホニウム塩、スルホニウム塩、ヨードニウム塩、イミドスルホネート、オキシムスルホネート、ジアゾジスルホン、ジスルホン、o−ニトロベンジルスルホネートを挙げることができる。 Examples thereof include diazonium salts, phosphonium salts, sulfonium salts, iodonium salts, imide sulfonates, oxime sulfonates, diazodisulfones, disulfones, and o-nitrobenzyl sulfonates.
また、これらの活性光線又は放射線の照射により酸を発生する基、あるいは化合物をポリマーの主鎖又は側鎖に導入した化合物、たとえば、米国特許第3,849,137号、独国特許第3914407号、特開昭63−26653号、特開昭55−164824号、特開昭62−69263号、特開昭63−146038号、特開昭63−163452
号、特開昭62−153853号、特開昭63−146029号等に記載の化合物を用いることができる。
Further, a group that generates an acid upon irradiation with these actinic rays or radiation, or a compound in which a compound is introduced into the main chain or side chain of the polymer, for example, US Pat. No. 3,849,137, German Patent No. 3914407. JP, 63-26653, JP, 55-164824, JP, 62-69263, JP, 63-146038, JP, 63-163452.
, JP-A-62-153853, JP-A-63-146029, and the like can be used.
さらに米国特許第3,779,778号、欧州特許第126,712号等に記載の光によ
り酸を発生する化合物も使用することができる。
Furthermore, compounds capable of generating an acid by light described in US Pat. No. 3,779,778, European Patent 126,712 and the like can also be used.
活性光線又は放射線の照射により分解して酸を発生する化合物の内で好ましい化合物として、下記一般式(ZI)、(ZII)、(ZIII)で表される化合物を挙げることができる。 Among the compounds that decompose upon irradiation with actinic rays or radiation to generate an acid, compounds represented by the following general formulas (ZI), (ZII), and (ZIII) can be exemplified.
一般式(ZI)において、
R201、R202及びR203は、各々独立に、有機基を表す。
X-は、非求核性アニオンを表し、好ましくは、スルホン酸アニオン、カルボン酸アニオン、ビス(アルキルスルホニル)アミドアニオン、トリス(アルキルスルホニル)メチドアニオン、BF4 -、PF6 -、SbF6 -などが挙げられ、好ましくは炭素原子を含有する有機アニオンである。
In general formula (ZI):
R 201 , R 202 and R 203 each independently represents an organic group.
X − represents a non-nucleophilic anion, preferably a sulfonate anion, a carboxylate anion, a bis (alkylsulfonyl) amide anion, a tris (alkylsulfonyl) methide anion, BF 4 − , PF 6 − , SbF 6 − and the like. Preferably, it is an organic anion containing a carbon atom.
好ましい有機アニオンとしては下記一般式に示す有機アニオンが挙げられる。 Preferable organic anions include organic anions represented by the following general formula.
式中、
Rc1は、有機基を表す。
Rc1における有機基として炭素数1〜30のものが挙げられ、好ましくは置換していてもよいアルキル基、アリール基、またはこれらの複数が、単結合、−O−、−CO2−、−S−、−SO3−、−SO2N(Rd1)−などの連結基で連結された基を挙げることができる。Rd1は、水素原子又はアルキル基を表す。
Rc3、Rc4、Rc5は、各々独立に、有機基を表す。Rc3、Rc4、Rc5の有機基として好ましくはRc1における好ましい有機基と同じものを挙げることができ、特に好ま
しくは炭素数1〜4のパーフロロアルキル基である。
Rc3とRc4が結合して環を形成していてもよい。Rc3とRc4が結合して形成される基としてはアルキレン基、アリーレン基が挙げられる。好ましくは炭素数2〜4のパーフロロアルキレン基である。
Rc1、Rc3〜Rc5の有機基として、特に好ましくは1位がフッ素原子またはフロロアルキル基で置換されたアルキル基、フッ素原子またはフロロアルキル基で置換されたフ
ェニル基である。フッ素原子またはフロロアルキル基を有することにより、光照射によって発生した酸の酸性度が上がり、感度が向上する。また、Rc3とRc4が結合して環を形成することにより光照射によって発生した酸の酸性度が上がり、感度が向上する。
Where
Rc 1 represents an organic group.
Examples of the organic group in Rc 1 include those having 1 to 30 carbon atoms, and preferably an alkyl group, an aryl group, or a plurality thereof, which may be substituted, is a single bond, —O—, —CO 2 —, — Examples include groups connected by a connecting group such as S-, -SO 3- , and -SO 2 N (Rd 1 )-. Rd 1 represents a hydrogen atom or an alkyl group.
Rc 3 , Rc 4 and Rc 5 each independently represents an organic group. Preferred examples of the organic group for Rc 3 , Rc 4 , and Rc 5 include the same organic groups as those for Rc 1, and a perfluoroalkyl group having 1 to 4 carbon atoms is particularly preferred.
Rc 3 and Rc 4 may combine to form a ring. Examples of the group formed by combining Rc 3 and Rc 4 include an alkylene group and an arylene group. Preferably, it is a C2-C4 perfluoroalkylene group.
The organic group represented by Rc 1 and Rc 3 to Rc 5 is particularly preferably an alkyl group substituted at the 1-position with a fluorine atom or a fluoroalkyl group, or a phenyl group substituted with a fluorine atom or a fluoroalkyl group. By having a fluorine atom or a fluoroalkyl group, the acidity of the acid generated by light irradiation is increased and the sensitivity is improved. Further, when Rc 3 and Rc 4 are combined to form a ring, the acidity of the acid generated by light irradiation is increased, and the sensitivity is improved.
R201、R202及びR203としての有機基の炭素数は、一般的に1〜30、好ましくは1〜20である。
また、R201〜R203のうち2つが結合して環構造を形成してもよく、環内に酸素原子、硫黄原子、エステル結合、アミド結合、カルボニル基を含んでいてもよい。R201〜R203の内の2つが結合して形成する基としては、アルキレン基(例えば、ブチレン基、ペンチレン基)を挙げることができる。
R201、R202及びR203としての有機基の具体例としては、後述する化合物(ZI−1)、(ZI−2)、(ZI−3)における対応する基を挙げることができる。
The carbon number of the organic group as R 201 , R 202 and R 203 is generally 1-30, preferably 1-20.
Two of R 201 to R 203 may be bonded to form a ring structure, and the ring may contain an oxygen atom, a sulfur atom, an ester bond, an amide bond, or a carbonyl group. The two of the group formed by bonding of the R 201 to R 203, there can be mentioned an alkylene group (e.g., butylene, pentylene).
Specific examples of the organic group as R 201 , R 202 and R 203 include corresponding groups in the compounds (ZI-1), (ZI-2) and (ZI-3) described later.
尚、一般式(ZI)で表される構造を複数有する化合物であってもよい。例えば、一般
式(ZI)で表される化合物のR201〜R203の少なくともひとつが、一般式(ZI)で表されるもうひとつの化合物のR201〜R203の少なくともひとつと結合した構造を有する化合物であってもよい。
In addition, the compound which has two or more structures represented by general formula (ZI) may be sufficient. For example, the general formula at least one of R 201 to R 203 of a compound represented by (ZI) is, at least one bond with structure of R 201 to R 203 of another compound represented by formula (ZI) It may be a compound.
更に好ましい(ZI)成分として、以下に説明する化合物(ZI−1)、(ZI−2)及び(ZI−3)を挙げることができる。 More preferred (ZI) components include compounds (ZI-1), (ZI-2) and (ZI-3) described below.
化合物(ZI−1)は、上記一般式(ZI)のR201〜R203の少なくとも1つがアリール基である、アリールスルホニム化合物、即ち、アリールスルホニウムをカチオンとする化合物である。
アリールスルホニウム化合物は、R201〜R203の全てがアリール基でもよいし、R201〜R203の一部がアリール基で、残りがアルキル基、シクロアルキル基でもよい。
アリールスルホニウム化合物としては、例えば、トリアリールスルホニウム化合物、ジアリールアルキルスルホニウム化合物、アリールジアルキルスルホニウム化合物、ジアリールシクロアルキルスルホニウム化合物、アリールジシクロアルキルスルホニウム化合物を挙げることができる。
アリールスルホニウム化合物のアリール基としては、フェニル基、ナフチル基などのアリール基、インドール残基、ピロール残基、などのヘテロアリール基が好ましく、更に好ましくはフェニル基、インドール残基である。アリールスルホニム化合物が2つ以上のアリール基を有する場合に、2つ以上あるアリール基は同一であっても異なっていてもよい。
アリールスルホニウム化合物が必要に応じて有しているアルキル基は、炭素数1〜15の直鎖若しくは分岐状アルキル基が好ましく、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル基、t−ブチル基等を挙げることができる。
アリールスルホニウム化合物が必要に応じて有しているシクロアルキル基は、炭素数3〜15のシクロアルキル基が好ましく、例えば、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロヘキシル基等を挙げることができる。
R201〜R203のアリール基、アルキル基、シクロアルキル基は、アルキル基(例えば炭素数1〜15)、シクロアルキル基(例えば炭素数3〜15)、アリール基(例えば炭素数6〜14)、アルコキシ基(例えば炭素数1〜15)、ハロゲン原子、水酸基、フェニルチオ基を置換基として有してもよい。好ましい置換基としては、炭素数1〜12の直鎖又は分岐状アルキル基、炭素数3〜12のシクロアルキル基、炭素数1〜12の直鎖、分岐又は環状のアルコキシ基であり、特に好ましくは炭素数1〜4のアルキル基、炭素数1〜4のアルコキシ基である。置換基は、3つのR201〜R203のうちのいずれか1つに置換していてもよいし、3つ全てに置換していてもよい。また、R201〜R203がアリール基の場合に、置換基はアリール基のp−位に置換していることが好ましい。
The compound (ZI-1) is at least one of the aryl groups R 201 to R 203 in formula (ZI), arylsulfonium compound, i.e., a compound having arylsulfonium as a cation.
In the arylsulfonium compound, all of R 201 to R 203 may be an aryl group, or a part of R 201 to R 203 may be an aryl group, and the rest may be an alkyl group or a cycloalkyl group.
Examples of the arylsulfonium compound include triarylsulfonium compounds, diarylalkylsulfonium compounds, aryldialkylsulfonium compounds, diarylcycloalkylsulfonium compounds, and aryldicycloalkylsulfonium compounds.
The aryl group of the arylsulfonium compound is preferably an aryl group such as a phenyl group or a naphthyl group, or a heteroaryl group such as an indole residue or a pyrrole residue, and more preferably a phenyl group or an indole residue. When the arylsulfonium compound has two or more aryl groups, the two or more aryl groups may be the same or different.
The alkyl group that the arylsulfonium compound has as necessary is preferably a linear or branched alkyl group having 1 to 15 carbon atoms, such as a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an n-butyl group, sec- Examples thereof include a butyl group and a t-butyl group.
The cycloalkyl group that the arylsulfonium compound has as necessary is preferably a cycloalkyl group having 3 to 15 carbon atoms, and examples thereof include a cyclopropyl group, a cyclobutyl group, and a cyclohexyl group.
Aryl group, alkyl group of R 201 to R 203, cycloalkyl group, an alkyl group (for example, 1 to 15 carbon atoms), a cycloalkyl group (for example, 3 to 15 carbon atoms), an aryl group (for example, 6 to 14 carbon atoms) , An alkoxy group (for example, having 1 to 15 carbon atoms), a halogen atom, a hydroxyl group, or a phenylthio group may be substituted. Preferred substituents are linear or branched alkyl groups having 1 to 12 carbon atoms, cycloalkyl groups having 3 to 12 carbon atoms, and linear, branched or cyclic alkoxy groups having 1 to 12 carbon atoms, and particularly preferable. Is an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms and an alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms. The substituent may be substituted with any one of the three R 201 to R 203 , or may be substituted with all three. When R 201 to R 203 are an aryl group, the substituent is preferably substituted at the p-position of the aryl group.
次に、化合物(ZI−2)について説明する。化合物(ZI−2)は、式(ZI)におけるR201〜R203が、各々独立に、芳香環を含有しない有機基を表す場合の化合物である。ここで芳香環とは、ヘテロ原子を含有する芳香族環も包含するものである。
R201〜R203としての芳香環を含有しない有機基は、一般的に炭素数1〜30、好ましくは炭素数1〜20である。
R201〜R203は、各々独立に、好ましくはアルキル基、シクロアルキル基、アリル基、ビニル基であり、更に好ましくは直鎖、分岐、環状2−オキソアルキル基、アルコキシカルボニルメチル基、特に好ましくは直鎖、分岐2−オキソアルキル基である。
Next, the compound (ZI-2) will be described. Compound (ZI-2) is a compound in the case where R 201 to R 203 in formula (ZI) each independently represents an organic group containing no aromatic ring. Here, the aromatic ring includes an aromatic ring containing a hetero atom.
The organic group having no aromatic ring as R 201 to R 203 generally has 1 to 30 carbon atoms, preferably 1 to 20 carbon atoms.
R 201 to R 203 are each independently preferably an alkyl group, a cycloalkyl group, an allyl group, or a vinyl group, more preferably a linear, branched, cyclic 2-oxoalkyl group, or an alkoxycarbonylmethyl group, particularly preferably Is a linear, branched 2-oxoalkyl group.
R201〜R203としてのアルキル基は、直鎖状、分岐状のいずれであってもよく、好ましくは、炭素数1〜10の直鎖又は分岐アルキル基(例えば、メチル基、エチル基、プロピ
ル基、ブチル基、ペンチル基)を挙げることができる。R201〜R203としてのアルキル基
は、直鎖若しくは分岐状2−オキソアルキル基、アルコキシカルボニルメチル基であることが好ましい。
R201〜R203としてのシクロアルキル基は、好ましくは、炭素数3〜10のシクロアルキル基(シクロペンチル基、シクロヘキシル基、ノルボニル基)を挙げることができる。R201〜R203としてのシクロアルキル基は、環状2−オキソアルキル基であることが好ましい。
R201〜R203としての直鎖、分岐、環状の2−オキソアルキル基は、好ましくは、上記のアルキル基、シクロアルキル基の2位に>C=Oを有する基を挙げることができる。
R201〜R203としてのアルコキシカルボニルメチル基におけるアルコキシ基としては、好ましくは炭素数1〜5のアルコキシ基(メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基、ペントキシ基)を挙げることができる。
R201〜R203は、ハロゲン原子、アルコキシ基(例えば炭素数1〜5)、水酸基、シアノ基、ニトロ基によって更に置換されていてもよい。
The alkyl group as R 201 to R 203 may be linear, it may be either branched, preferably a straight-chain or branched alkyl group (e.g., methyl group having 1 to 10 carbon atoms, an ethyl group, a propyl Group, butyl group, pentyl group). The alkyl group as R 201 to R 203 is a straight-chain or branched 2-oxoalkyl group is preferably an alkoxycarbonyl methyl group.
The cycloalkyl group as R 201 to R 203 is preferably, and a cycloalkyl group having 3 to 10 carbon atoms (e.g., cyclopentyl, cyclohexyl, norbornyl). The cycloalkyl group as R 201 to R 203 is preferably a cyclic 2-oxoalkyl group.
Linear as R 201 to R 203, branched or cyclic 2-oxoalkyl group may preferably be a group having a 2-position> C = O in the above-described alkyl or cycloalkyl group.
The alkoxy group in the alkoxycarbonylmethyl group as R 201 to R 203, preferably may be mentioned alkoxy groups having 1 to 5 carbon atoms (a methoxy group, an ethoxy group, a propoxy group, a butoxy group, a pentoxy group).
R 201 to R 203 may be further substituted with a halogen atom, an alkoxy group (for example, having 1 to 5 carbon atoms), a hydroxyl group, a cyano group, or a nitro group.
化合物(ZI−3)とは、以下の一般式(ZI−3)で表される化合物であり、フェナシルスルフォニウム塩構造を有する化合物である。 The compound (ZI-3) is a compound represented by the following general formula (ZI-3), and is a compound having a phenacylsulfonium salt structure.
一般式(ZI−3)に於いて、
R1c〜R5cは、各々独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、又はハロゲン原子を表す。
R6c及びR7cは、各々独立に、水素原子、アルキル基又はシクロアルキル基を表す。
Rx及びRyは、各々独立に、アルキル基、シクロアルキル基、アリル基、又はビニル基を表す。
R1c〜R7c中のいずれか2つ以上、及びRxとRyは、それぞれ結合して環構造を形成しても良く、この環構造は、酸素原子、硫黄原子、エステル結合、アミド結合を含んでいてもよい。R1c〜R7c中のいずれか2つ以上、及びRxとRyが結合して形成する基としては、ブチレン基、ペンチレン基等を挙げることができる。
X-は、非求核性アニオンを表し、一般式(ZI)に於けるX-の非求核性アニオンと同様のものを挙げることができる。
In general formula (ZI-3),
R 1c to R 5c each independently represents a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkoxy group, or a halogen atom.
R 6c and R 7c each independently represents a hydrogen atom, an alkyl group or a cycloalkyl group.
Rx and Ry each independently represents an alkyl group, a cycloalkyl group, an allyl group, or a vinyl group.
Any two or more of R 1c to R 7c, and R x and R y may be bonded to each other to form a ring structure, the ring structure may contain an oxygen atom, a sulfur atom, an ester bond, an amide bond May be included. Examples of the group formed by combining any two or more of R 1c to R 7c and R x and R y include a butylene group and a pentylene group.
X − represents a non-nucleophilic anion, and examples thereof include the same non-nucleophilic anion as X − in formula (ZI).
R1c〜R7cとしてのアルキル基は、直鎖状、分岐状のいずれであってもよく、例えば、炭素数1〜20個の直鎖又は分岐状アルキル基、好ましくは炭素数1〜12個の直鎖又は分岐状アルキル基(例えば、メチル基、エチル基、直鎖又は分岐プロピル基、直鎖又は分岐ブチル基、直鎖又は分岐ペンチル基)を挙げることができる。
R1c〜R7cとしてのシクロアルキル基は、好ましくは炭素数3〜8個のシクロアルキル基(例えば、シクロペンチル基、シクロヘキシル基)を挙げることができる。
R1c〜R5cとしてのアルコキシ基は、直鎖、分岐、環状のいずれであってもよく、例えば炭素数1〜10のアルコキシ基、好ましくは、炭素数1〜5の直鎖及び分岐アルコキシ基(例えば、メトキシ基、エトキシ基、直鎖又は分岐プロポキシ基、直鎖又は分岐ブトキシ基、直鎖又は分岐ペントキシ基)、炭素数3〜8の環状アルコキシ基(例えば、シクロペンチルオキシ基、シクロヘキシルオキシ基)を挙げることができる。
好ましくはR1c〜R5cのうちいずれかが直鎖又は分岐状アルキル基、シクロアルキル基又は直鎖、分岐、環状アルコキシ基であり、更に好ましくはR1c〜R5cの炭素数の和が2〜15である。これにより、より溶剤溶解性が向上し、保存時にパーティクルの発生が抑制される。
The alkyl group as R 1c to R 7c may be either linear or branched, for example, a linear or branched alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, preferably 1 to 12 carbon atoms. Or a linear or branched alkyl group (for example, a methyl group, an ethyl group, a linear or branched propyl group, a linear or branched butyl group, or a linear or branched pentyl group).
The cycloalkyl group as R 1c to R 7c is preferably a cycloalkyl group having 3 to 8 carbon atoms (for example, a cyclopentyl group or a cyclohexyl group).
The alkoxy group as R 1c to R 5c may be linear, branched or cyclic, for example, an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms, preferably a linear or branched alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms. (For example, methoxy group, ethoxy group, linear or branched propoxy group, linear or branched butoxy group, linear or branched pentoxy group), C3-C8 cyclic alkoxy group (for example, cyclopentyloxy group, cyclohexyloxy group) ).
Preferably, any one of R 1c to R 5c is a linear or branched alkyl group, a cycloalkyl group, or a linear, branched or cyclic alkoxy group, and more preferably the sum of the carbon number of R 1c to R 5c is 2 ~ 15. Thereby, solvent solubility improves more and generation | occurrence | production of a particle is suppressed at the time of a preservation | save.
Rx及びRyとしてのアルキル基は、R1c〜R7cとしてのアルキル基と同様のものを挙げることができる。Rx及びRyとしてのアルキル基は、直鎖又は分岐状2−オキソアルキル基、アルコキシカルボニルメチル基であることが好ましい。
Rx及びRyとしてのシクロアルキル基は、R1c〜R7cとしてのシクロアルキル基と同様のものを挙げることができる。Rx及びRyとしてのシクロアルキル基は、環状2−オキソアルキル基であることが好ましい。
直鎖、分岐、環状2−オキソアルキル基は、R1c〜R7cとしてのアルキル基、シクロアルキル基の2位に>C=Oを有する基を挙げることができる。
アルコキシカルボニルメチル基におけるアルコキシ基については、R1c〜R5cとしてのアルコキシ基と同様のものを挙げることができる。
Rx、Ryは、好ましくは炭素数4個以上のアルキル基であり、より好ましくは6個以上、更に好ましくは8個以上のアルキル基である。
Examples of the alkyl group as R x and R y include the same alkyl groups as R 1c to R 7c . The alkyl group as R x and R y is preferably a linear or branched 2-oxoalkyl group or an alkoxycarbonylmethyl group.
The cycloalkyl group as R x and R y may be the same as the cycloalkyl group as R 1c to R 7c. The cycloalkyl group as R x and R y is preferably a cyclic 2-oxoalkyl group.
Examples of the linear, branched, or cyclic 2-oxoalkyl group include a group having> C═O at the 2-position of the alkyl group or cycloalkyl group as R 1c to R 7c .
Examples of the alkoxy group in the alkoxycarbonylmethyl group include the same alkoxy groups as R 1c to R 5c .
R x and R y are preferably an alkyl group having 4 or more carbon atoms, more preferably 6 or more, and still more preferably 8 or more.
前記一般式(ZII)、(ZIII)に於いて、
R204〜R207は、各々独立に、アリール基、アルキル基又はシクロアルキル基を表す。
R204〜R207のアリール基としてはフェニル基、ナフチル基が好ましく、更に好ましくはフェニル基である。
R204〜R207としてのアルキル基は、直鎖状、分岐状のいずれであってもよく、好ましくは、炭素数1〜10の直鎖又は分岐アルキル基(例えば、メチル基、エチル基、プロピ
ル基、ブチル基、ペンチル基)を挙げることができる。
R204〜R207としてのシクロアルキル基は、好ましくは、炭素数3〜10のシクロアルキル基(シクロペンチル基、シクロヘキシル基、ノルボニル基)を挙げることができる。
R204〜R207は、置換基を有していてもよい。R204〜R207が有していてもよい置換基としては、例えば、アルキル基(例えば炭素数1〜15)、シクロアルキル基(例えば炭素数3〜15)、アリール基(例えば炭素数6〜15)、アルコキシ基(例えば炭素数1〜15)、ハロゲン原子、水酸基、フェニルチオ基等を挙げることができる。
X-は、非求核性アニオンを表し、一般式(ZI)に於けるX-の非求核性アニオンと同様のものを挙げることができる。
In the general formulas (ZII) and (ZIII),
R 204 to R 207 each independently represents an aryl group, an alkyl group or a cycloalkyl group.
Phenyl group and a naphthyl group are preferred as the aryl group of R 204 to R 207, more preferably a phenyl group.
The alkyl group as R 204 to R 207 may be linear, it may be either branched, preferably a straight-chain or branched alkyl group (e.g., methyl group having 1 to 10 carbon atoms, an ethyl group, a propyl Group, butyl group, pentyl group).
The cycloalkyl group as R 204 to R 207 is preferably, and a cycloalkyl group having 3 to 10 carbon atoms (e.g., cyclopentyl, cyclohexyl, norbornyl).
R 204 to R 207 may have a substituent. The R 204 to R 207 are substituents which may have, for example, an alkyl group (for example, 1 to 15 carbon atoms), a cycloalkyl group (for example, 3 to 15 carbon atoms), an aryl group (e.g., 6 carbon atoms 15), alkoxy groups (for example, having 1 to 15 carbon atoms), halogen atoms, hydroxyl groups, phenylthio groups and the like.
X − represents a non-nucleophilic anion, and examples thereof include the same non-nucleophilic anion as X − in formula (ZI).
活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物の内で好ましい化合物として、更
に、下記一般式(ZIV)、(ZV)、(ZVI)で表される化合物を挙げることができる。
Among the compounds that generate an acid upon irradiation with actinic rays or radiation, compounds represented by the following general formulas (ZIV), (ZV), and (ZVI) can be further exemplified.
一般式(ZIV)〜(ZVI)に於いて、
Ar3及びAr4は、各々独立に、アリール基を表す。
R226は、アルキル基又はアリール基を表す。
R227及びR228は、各々独立に、アルキル基、アリール基又は電子吸引性基を表す。R227は、好ましくはアリール基である。R228は、好ましくは電子吸引性基であり、より好ましくはシアノ基又はフロロアルキル基である。
Aは、アルキレン基、アルケニレン基又はアリーレン基を表す。
In the general formulas (ZIV) to (ZVI),
Ar 3 and Ar 4 each independently represents an aryl group.
R 226 represents an alkyl group or an aryl group.
R 227 and R 228 each independently represents an alkyl group, an aryl group, or an electron-withdrawing group. R 227 is preferably an aryl group. R 228 is preferably an electron-withdrawing group, more preferably a cyano group or a fluoroalkyl group.
A represents an alkylene group, an alkenylene group or an arylene group.
活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物として、一般式(ZI)〜(ZIII)で表される化合物が好ましい。 As the compound that generates an acid upon irradiation with actinic rays or radiation, compounds represented by general formulas (ZI) to (ZIII) are preferable.
化合物(B)は、活性光線または放射線の照射によりフッ素原子を有する脂肪族スルホン酸又はフッ素原子を有するベンゼンスルホン酸を発生する化合物であることが好ましい。 The compound (B) is preferably a compound that generates an aliphatic sulfonic acid having a fluorine atom or a benzenesulfonic acid having a fluorine atom upon irradiation with actinic rays or radiation.
化合物(B)は、トリフェニルスルホニウム構造を有することが好ましい。 The compound (B) preferably has a triphenylsulfonium structure.
化合物(B)は、カチオン部にフッ素置換されていないアルキル基若しくはシクロアルキル基を有するトリフェニルスルホニウム塩化合物であることが好ましい。 The compound (B) is preferably a triphenylsulfonium salt compound having an alkyl group or a cycloalkyl group not substituted with fluorine in the cation moiety.
活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物の中で、特に好ましいものの例を以下に挙げる。 Among the compounds that generate an acid upon irradiation with actinic rays or radiation, examples of particularly preferable compounds are listed below.
光酸発生剤は、1種単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。2種以上を組み合わせて使用する際には、水素原子を除く全原子数が2以上異なる2種の有機酸を発生する化合物を組み合わせることが好ましい。光酸発生剤の含量は、レジスト組成物の全固形分を基準として、0.1〜20質量%が好ましく、より好ましくは0.5〜10質量%、更に好ましくは1〜7質量%である。光酸発生剤の含量をこの範囲とすることで、レジストパターンを形成したときの露光ラチチュードの向上や架橋層形成材料との架橋反応性が向上する。 A photo-acid generator can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types. When two or more types are used in combination, it is preferable to combine two types of compounds that generate two types of organic acids that differ in the total number of atoms excluding hydrogen atoms by two or more. The content of the photoacid generator is preferably 0.1 to 20% by mass, more preferably 0.5 to 10% by mass, and further preferably 1 to 7% by mass, based on the total solid content of the resist composition. . By setting the content of the photoacid generator within this range, the exposure latitude when the resist pattern is formed and the crosslinking reactivity with the crosslinked layer forming material are improved.
(C)溶剤
前記各成分を溶解させてレジスト組成物を調製する際に使用することができる溶剤としては、例えば、アルキレングリコールモノアルキルエーテルカルボキシレート、アルキレングリコールモノアルキルエーテル、乳酸アルキルエステル、アルコキシプロピオン酸アルキル、環状ラクトン(好ましくは炭素数4〜10)、環を含有しても良いモノケトン化合物(好ましくは炭素数4〜10)、アルキレンカーボネート、アルコキシ酢酸アルキル、ピルビン酸アルキル等の有機溶剤を挙げることができる。
(C) Solvent Solvents that can be used when preparing the resist composition by dissolving the above components include, for example, alkylene glycol monoalkyl ether carboxylate, alkylene glycol monoalkyl ether, lactate alkyl ester, and alkoxypropion. Organic solvents such as alkyl acid, cyclic lactone (preferably having 4 to 10 carbon atoms), monoketone compound (preferably having 4 to 10 carbon atoms) which may contain a ring, alkylene carbonate, alkyl alkoxyacetate, alkyl pyruvate, etc. be able to.
アルキレングリコールモノアルキルエーテルカルボキシレートとしては、例えば、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノプロピルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノブチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルプロピオネート、プロピレングリコールモノエチルエーテルプロピオネート、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテートが好ましく挙げられる。
アルキレングリコールモノアルキルエーテルとしては、例えば、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、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を好ましく挙げられる。
Examples of the alkylene glycol monoalkyl ether carboxylate include propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monoethyl ether acetate, propylene glycol monopropyl ether acetate, propylene glycol monobutyl ether acetate, propylene glycol monomethyl ether propionate, propylene glycol monoethyl Preferred examples include ether propionate, ethylene glycol monomethyl ether acetate, and ethylene glycol monoethyl ether acetate.
Preferred examples of the alkylene glycol monoalkyl ether include propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, propylene glycol monopropyl ether, propylene glycol monobutyl ether, ethylene glycol monomethyl ether, and ethylene glycol monoethyl ether.
乳酸アルキルエステルとしては、例えば、乳酸メチル、乳酸エチル、乳酸プロピル、乳酸ブチルを好ましく挙げられる。
アルコキシプロピオン酸アルキルとしては、例えば、3−エトキシプロピオン酸エチル、3−メトキシプロピオン酸メチル、3−エトキシプロピオン酸メチル、3−メトキシプロピオン酸エチルを好ましく挙げられる。
Preferred examples of the alkyl lactate include methyl lactate, ethyl lactate, propyl lactate and butyl lactate.
Preferable examples of the alkyl alkoxypropionate include ethyl 3-ethoxypropionate, methyl 3-methoxypropionate, methyl 3-ethoxypropionate, and ethyl 3-methoxypropionate.
環状ラクトンとしては、例えば、β−プロピオラクトン、β−ブチロラクトン、γ−ブチロラクトン、α−メチル−γ−ブチロラクトン、β−メチル−γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、γ−カプロラクトン、γ−オクタノイックラクトン、α−ヒドロキシ−γ−ブチロラクトンが好ましく挙げられる。 Examples of the cyclic lactone include β-propiolactone, β-butyrolactone, γ-butyrolactone, α-methyl-γ-butyrolactone, β-methyl-γ-butyrolactone, γ-valerolactone, γ-caprolactone, and γ-octano. Preferred are iclactone and α-hydroxy-γ-butyrolactone.
環を含有しても良いモノケトン化合物としては、例えば、2−ブタノン、3−メチルブ
タノン、ピナコロン、2−ペンタノン、3−ペンタノン、3−メチル
−2−ペンタノン、4−メチル−2−ペンタノン、2−メチル−3−ペンタノン、4,4−ジメチル−2−ペンタノン、2,4−ジメチル−3−ペンタノン、2,2,4,4−テトラメチル−3−ペンタノン、2−ヘキサノン、3−ヘキサノン、5−メチル−3−ヘキサノン、2−ヘプタノン、3−ヘプタノン、4−ヘプタノン、2−メチル−3−ヘプタノン、5−メチル−3−ヘプタノン、2,6−ジメチル−4−ヘプタノン、2−オクタノン、3−オクタノン、2−ノナノン、3−ノナノン、5−ノナノン、2−デカノン、3−デカノン、、4−デカノン、5−ヘキセン−2−オン、3−ペンテン−2−オン、シクロペンタノン、2−メチルシクロペンタノン、3−メチルシクロペンタノン、2,2−ジメチルシクロペンタノン、2,4,4−トリメチルシクロペンタノン、シクロヘキサノン、3−メチルシクロヘキサノン、4−メチルシクロヘキサノン、4−エチルシクロヘキサノン、2,2−ジメチルシクロヘキサノン、2,6−ジメチルシクロヘキサノン、2,2,6−トリメチルシクロヘキサノン、シクロヘプタノン、2−メチルシクロヘプタノン、3−メチルシクロヘプタノンが好ましく挙げられる。
Examples of the monoketone compound which may contain a ring include 2-butanone, 3-methylbutanone, pinacolone, 2-pentanone, 3-pentanone, 3-methyl-2-pentanone, 4-methyl-2-pentanone, 2 -Methyl-3-pentanone, 4,4-dimethyl-2-pentanone, 2,4-dimethyl-3-pentanone, 2,2,4,4-tetramethyl-3-pentanone, 2-hexanone, 3-hexanone, 5-methyl-3-hexanone, 2-heptanone, 3-heptanone, 4-heptanone, 2-methyl-3-heptanone, 5-methyl-3-heptanone, 2,6-dimethyl-4-heptanone, 2-octanone, 3-octanone, 2-nonanone, 3-nonanone, 5-nonanone, 2-decanone, 3-decanone, 4-decanone, 5-hexen-2-one 3-penten-2-one, cyclopentanone, 2-methylcyclopentanone, 3-methylcyclopentanone, 2,2-dimethylcyclopentanone, 2,4,4-trimethylcyclopentanone, cyclohexanone, 3- Methylcyclohexanone, 4-methylcyclohexanone, 4-ethylcyclohexanone, 2,2-dimethylcyclohexanone, 2,6-dimethylcyclohexanone, 2,2,6-trimethylcyclohexanone, cycloheptanone, 2-methylcycloheptanone, 3-methyl Preferred is cycloheptanone.
アルキレンカーボネートとしては、例えば、プロピレンカーボネート、ビニレンカーボネート、エチレンカーボネート、ブチレンカーボネートが好ましく挙げられる。
アルコキシ酢酸アルキルとしては、例えば、酢酸−2−メトキシエチル、酢酸−2−エトキシエチル、酢酸−2−(2−エトキシエトキシ)エチル、酢酸−3−メトキシ−3−メチルブチル、酢酸−1−メトキシ−2−プロピルが好ましく挙げられる。
ピルビン酸アルキルとしては、例えば、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル、ピルビン酸プロピルが好ましく挙げられる。
好ましく使用できる溶剤としては、常温常圧下で、沸点130℃以上の溶剤が挙げられる。具体的には、シクロペンタノン、γ−ブチロラクトン、シクロヘキサノン、乳酸エチル、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、3−エトキシプロピオン酸エチル、ピルビン酸エチル、酢酸−2−エトキシエチル、酢酸−2−(2−エトキシエトキシ)エチル、プロピレンカーボネートが挙げられる。
本発明に於いては、上記溶剤を単独で使用してもよいし、2種類以上を併用してもよい。
Preferred examples of the alkylene carbonate include propylene carbonate, vinylene carbonate, ethylene carbonate, and butylene carbonate.
Examples of the alkyl alkoxyacetate include 2-methoxyethyl acetate, 2-ethoxyethyl acetate, 2- (2-ethoxyethoxy) ethyl acetate, 3-methoxy-3-methylbutyl acetate, and 1-methoxy-acetate. 2-propyl is preferred.
Preferred examples of the alkyl pyruvate include methyl pyruvate, ethyl pyruvate, and propyl pyruvate.
As a solvent which can be preferably used, a solvent having a boiling point of 130 ° C. or higher under normal temperature and normal pressure can be mentioned. Specifically, cyclopentanone, γ-butyrolactone, cyclohexanone, ethyl lactate, ethylene glycol monoethyl ether acetate, propylene glycol monomethyl ether acetate, ethyl 3-ethoxypropionate, ethyl pyruvate, 2-ethoxyethyl acetate, acetic acid -2- (2-ethoxyethoxy) ethyl and propylene carbonate are mentioned.
In the present invention, the above solvents may be used alone or in combination of two or more.
本発明においては、有機溶剤として構造中に水酸基を有する溶剤と、水酸基を有さない溶剤とを混合した混合溶剤を使用してもよい。
水酸基を有する溶剤としては、例えば、エチレングリコール、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、プロピレングリコール、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、乳酸エチル等を挙げることができ、これらの内でプロピレングリコールモノメチルエーテル、乳酸エチルが特に好ましい。
水酸基を有さない溶剤としては、例えば、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチルエトキシプロピオネート、2−ヘプタノン、γ−ブチロラクトン、シクロヘキサノン、酢酸ブチル、N−メチルピロリドン、N,N−ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド等を挙げることができ、これらの内で、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチルエトキシプロピオネート、2−ヘプタノン、γ−ブチロラクトン、シクロヘキサノン、酢酸ブチルがより好ましく、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチルエトキシプロピオネート、2−ヘプタノンが特に好ましい。
水酸基を有する溶剤と水酸基を有さない溶剤との混合比(質量)は、1/99〜99/1、好ましくは10/90〜90/10、更に好ましくは20/80〜60/40である。水酸基を有さない溶剤を50質量%以上含有する混合溶剤が塗布均一性の点で特に好ましい。
In this invention, you may use the mixed solvent which mixed the solvent which has a hydroxyl group in a structure, and the solvent which does not have a hydroxyl group as an organic solvent.
Examples of the solvent having a hydroxyl group include ethylene glycol, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, propylene glycol, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, ethyl lactate, and the like. Propylene glycol monomethyl ether and ethyl lactate are particularly preferred.
Examples of the solvent having no hydroxyl group include propylene glycol monomethyl ether acetate, ethyl ethoxypropionate, 2-heptanone, γ-butyrolactone, cyclohexanone, butyl acetate, N-methylpyrrolidone, N, N-dimethylacetamide, dimethyl sulfoxide. Of these, propylene glycol monomethyl ether acetate, ethyl ethoxypropionate, 2-heptanone, γ-butyrolactone, cyclohexanone, and butyl acetate are more preferable, and propylene glycol monomethyl ether acetate, ethyl ethoxypropio Nate and 2-heptanone are particularly preferred.
The mixing ratio (mass) of the solvent having a hydroxyl group and the solvent having no hydroxyl group is from 1/99 to 99/1, preferably from 10/90 to 90/10, more preferably from 20/80 to 60/40. . A mixed solvent containing 50% by mass or more of a solvent having no hydroxyl group is particularly preferable from the viewpoint of coating uniformity.
溶剤は、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートを含有する2種類以上の混合溶剤であることが好ましい。 The solvent is preferably a mixed solvent of two or more containing propylene glycol monomethyl ether acetate.
本発明のレジスト組成物の固形分濃度は、通常1.0〜10質量%であり、好ましくは、2.0〜5.7質量%、更に好ましくは2.0〜5.3質量%である。 The solid content concentration of the resist composition of the present invention is usually 1.0 to 10% by mass, preferably 2.0 to 5.7% by mass, and more preferably 2.0 to 5.3% by mass. .
(D)フッ素原子及び珪素原子の少なくともいずれかを有する樹脂
本発明のネガ型現像用レジスト組成物は、フッ素原子及び珪素原子の少なくともいずれかを有する樹脂(D)を含有することが好ましい。
樹脂(D)におけるフッ素原子または珪素原子は、樹脂の主鎖中に有していても、側鎖に置換していてもよい。
(D) Resin having at least one of fluorine atom and silicon atom The negative developing resist composition of the present invention preferably contains a resin (D) having at least one of fluorine atom and silicon atom.
The fluorine atom or silicon atom in the resin (D) may be present in the main chain of the resin or may be substituted with a side chain.
樹脂(D)は、フッ素原子を有する部分構造として、フッ素原子を有するアルキル基、フッ素原子を有するシクロアルキル基、または、フッ素原子を有するアリール基を有する樹脂であることが好ましい。
フッ素原子を有するアルキル基(好ましくは炭素数1〜10、より好ましくは炭素数1〜4)は、少なくとも1つの水素原子がフッ素原子で置換された直鎖又は分岐アルキル基であり、さらに他の置換基を有していてもよい。
フッ素原子を有するシクロアルキル基は、少なくとも1つの水素原子がフッ素原子で置換された単環または多環のシクロアルキル基であり、さらに他の置換基を有していてもよい。
フッ素原子を有するアリール基としては、フェニル基、ナフチル基などのアリール基の少なくとも1つの水素原子がフッ素原子で置換されたものが挙げられ、さらに他の置換基を有していてもよい。
The resin (D) is preferably a resin having an alkyl group having a fluorine atom, a cycloalkyl group having a fluorine atom, or an aryl group having a fluorine atom as a partial structure having a fluorine atom.
The alkyl group having a fluorine atom (preferably having 1 to 10 carbon atoms, more preferably 1 to 4 carbon atoms) is a linear or branched alkyl group in which at least one hydrogen atom is substituted with a fluorine atom, It may have a substituent.
The cycloalkyl group having a fluorine atom is a monocyclic or polycyclic cycloalkyl group in which at least one hydrogen atom is substituted with a fluorine atom, and may further have another substituent.
Examples of the aryl group having a fluorine atom include those in which at least one hydrogen atom of an aryl group such as a phenyl group or a naphthyl group is substituted with a fluorine atom, and may further have another substituent.
フッ素原子を有するアルキル基、フッ素原子を有するシクロアルキル基、または、フッ素原子を有するアリール基の具体例を以下に示すが、本発明は、これに限定されるものではない。 Specific examples of the alkyl group having a fluorine atom, the cycloalkyl group having a fluorine atom, or the aryl group having a fluorine atom are shown below, but the present invention is not limited thereto.
一般式(F2a)〜(F4a)中、
R57〜R68は、それぞれ独立に、水素原子、フッ素原子又はアルキル基を表す。但し、R57〜R61、R62〜R64およびR65〜R68の内、少なくとも1つは、フッ素原子又は少な
くとも1つの水素原子がフッ素原子で置換されたアルキル基(好ましくは炭素数1〜4)を表す。R57〜R61及びR65〜R67は、全てがフッ素原子であることが好ましい。R62、R63及びR68は、少なくとも1つの水素原子がフッ素原子で置換されたアルキル基(好ましくは炭素数1〜4)が好ましく、炭素数1〜4のパーフルオロアルキル基であることがさらに好ましい。R62とR63は、互いに連結して環を形成してもよい。
In general formulas (F2a) to (F4a),
R 57 to R 68 each independently represents a hydrogen atom, a fluorine atom or an alkyl group. However, at least one of R 57 to R 61 , R 62 to R 64 and R 65 to R 68 is a fluorine atom or an alkyl group in which at least one hydrogen atom is substituted with a fluorine atom (preferably having a carbon number of 1 ~ 4). R 57 to R 61 and R 65 to R 67 are preferably all fluorine atoms. R 62 , R 63 and R 68 are preferably an alkyl group (preferably having 1 to 4 carbon atoms) in which at least one hydrogen atom is substituted with a fluorine atom, and preferably a perfluoroalkyl group having 1 to 4 carbon atoms. Further preferred. R 62 and R 63 may be connected to each other to form a ring.
一般式(F2a)で表される基の具体例としては、例えば、p−フルオロフェニル基、ペンタフルオロフェニル基、3,5-ジ(トリフルオロメチル)フェニル基等が挙げられる。
一般式(F3a)で表される基の具体例としては、トリフルオロエチル基、ペンタフルオロプロピル基、ペンタフルオロエチル基、ヘプタフルオロブチル基、ヘキサフルオロイソプロピル基、ヘプタフルオロイソプロピル基、ヘキサフルオロ(2−メチル)イソプロピル基、ノナフルオロブチル基、オクタフルオロイソブチル基、ノナフルオロヘキシル基、ノナフルオロ−t−ブチル基、パーフルオロイソペンチル基、パーフルオロオクチル基、パーフルオロ(トリメチル)ヘキシル基、2,2,3,3-テトラフルオロシクロブチル基、パーフルオロシクロヘキシル基などが挙げられる。ヘキサフルオロイソプロピル基、ヘプタフルオロイソプロピル基、ヘキサフルオロ(2−メチル)イソプロピル基、オクタフルオロイソブチル基、ノナフルオロ−t−ブチル基、パーフルオロイソペンチル基が好ましく、ヘキサフルオロイソプロピル基、ヘプタフルオロイソプロピル基が更に好ましい。
一般式(F4a)で表される基の具体例としては、例えば、−C(CF3)2OH、−C(C2F5)2OH、−C(CF3)(CH3)OH、−CH(CF3)OH等が挙げられ、−C(CF3)2OHが好ましい。
Specific examples of the group represented by the general formula (F2a) include a p-fluorophenyl group, a pentafluorophenyl group, and a 3,5-di (trifluoromethyl) phenyl group.
Specific examples of the group represented by the general formula (F3a) include trifluoroethyl group, pentafluoropropyl group, pentafluoroethyl group, heptafluorobutyl group, hexafluoroisopropyl group, heptafluoroisopropyl group, hexafluoro (2 -Methyl) isopropyl group, nonafluorobutyl group, octafluoroisobutyl group, nonafluorohexyl group, nonafluoro-t-butyl group, perfluoroisopentyl group, perfluorooctyl group, perfluoro (trimethyl) hexyl group, 2,2 1,3,3-tetrafluorocyclobutyl group, perfluorocyclohexyl group and the like. Hexafluoroisopropyl group, heptafluoroisopropyl group, hexafluoro (2-methyl) isopropyl group, octafluoroisobutyl group, nonafluoro-t-butyl group and perfluoroisopentyl group are preferable, and hexafluoroisopropyl group and heptafluoroisopropyl group are preferable. Further preferred.
Specific examples of the group represented by the general formula (F4a) include, for example, —C (CF 3 ) 2 OH, —C (C 2 F 5 ) 2 OH, —C (CF 3 ) (CH 3 ) OH, -CH (CF 3) OH and the like, -C (CF 3) 2 OH is preferred.
樹脂(D)は、珪素原子を有する部分構造として、アルキルシリル構造(好ましくはトリアルキルシリル基)、または環状シロキサン構造を有する樹脂であることが好ましい。
アルキルシリル構造、または環状シロキサン構造としては、具体的には、下記一般式(CS−1)〜(CS−3)で表される基などが挙げられる。
The resin (D) is preferably a resin having an alkylsilyl structure (preferably a trialkylsilyl group) or a cyclic siloxane structure as a partial structure having a silicon atom.
Specific examples of the alkylsilyl structure or the cyclic siloxane structure include groups represented by the following general formulas (CS-1) to (CS-3).
一般式(CS−1)〜(CS−3)に於いて、
R12〜R26は、各々独立に、直鎖もしくは分岐アルキル基(好ましくは炭素数1〜20)またはシクロアルキル基(好ましくは炭素数3〜20)を表す。
L3〜L5は、単結合又は2価の連結基を表す。2価の連結基としては、アルキレン基、フェニル基、エーテル基、チオエーテル基、カルボニル基、エステル基、アミド基、ウレタン基、またはウレア基よりなる群から選択される単独あるいは2つ以上の基の組み合わせを挙げられる。
nは、1〜5の整数を表す。
In general formulas (CS-1) to (CS-3),
R 12 to R 26 each independently represents a linear or branched alkyl group (preferably having 1 to 20 carbon atoms) or a cycloalkyl group (preferably having 3 to 20 carbon atoms).
L < 3 > -L < 5 > represents a single bond or a bivalent coupling group. As the divalent linking group, an alkylene group, a phenyl group, an ether group, a thioether group, a carbonyl group, an ester group, an amide group, a urethane group, or a urea group is used alone or in combination of two or more groups. A combination is mentioned.
n represents an integer of 1 to 5.
樹脂(D)として、下記一般式(C−I)〜(C−IV)で示される繰り返し単位の群から選択される少なくとも1種を有する樹脂が挙げられる。 Examples of the resin (D) include resins having at least one selected from the group of repeating units represented by the following general formulas (CI) to (C-IV).
一般式(C−I)〜(C−IV)中、
R1〜R3は、各々独立に、水素原子、フッ素原子、炭素数1〜4個の、直鎖もしくは分岐のアルキル基、または炭素数1〜4個の、直鎖もしくは分岐のフッ素化アルキル基を表す。
W1〜W2は、フッ素原子および珪素原子の少なくともいずれかを有する有機基を表す。
R4〜R7は、各々独立に、水素原子、フッ素原子、炭素数1〜4個の、直鎖もしくは分岐のアルキル基、または炭素数1〜4個の、直鎖もしくは分岐のフッ素化アルキル基を表す。ただし、R4〜R7の少なくとも1つはフッ素原子を表す。R4とR5もしくはR6とR7は環を形成していてもよい。
R8は、水素原子、または炭素数1〜4個の、直鎖もしくは分岐のアルキル基を表す。
R9は、炭素数1〜4個の、直鎖もしくは分岐のアルキル基、または炭素数1〜4個の、直鎖もしくは分岐のフッ素化アルキル基を表す。
L1〜L2は、単結合又は2価の連結基を表し、上記L3〜L5と同様のものである。
Qは、単環または多環の環状脂肪族基を表す。すなわち、結合した2つの炭素原子(C−C)を含み、脂環式構造を形成するための原子団を表す。
In the general formulas (CI) to (C-IV),
R 1 to R 3 each independently represents a hydrogen atom, a fluorine atom, a linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, or a linear or branched fluorinated alkyl group having 1 to 4 carbon atoms. Represents a group.
W 1 to W 2 represent an organic group having at least one of a fluorine atom and a silicon atom.
R 4 to R 7 are each independently a hydrogen atom, a fluorine atom, a linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, or a linear or branched fluorinated alkyl group having 1 to 4 carbon atoms. Represents a group. However, at least one of R 4 to R 7 represents a fluorine atom. R 4 and R 5 or R 6 and R 7 may form a ring.
R 8 represents a hydrogen atom or a linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms.
R 9 represents a linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, or a linear or branched fluorinated alkyl group having 1 to 4 carbon atoms.
L < 1 > -L < 2 > represents a single bond or a bivalent coupling group, and is the same as said L < 3 > -L < 5 >.
Q represents a monocyclic or polycyclic cyclic aliphatic group. That is, it represents an atomic group that contains two bonded carbon atoms (C—C) and forms an alicyclic structure.
樹脂(D)は、一般式(C−I)で表される繰り返し単位を有することが好ましく、下記一般式(C−Ia)〜(C−Id)で表される繰り返し単位を有することがさらに好ましい。 The resin (D) preferably has a repeating unit represented by the general formula (CI), and further has a repeating unit represented by the following general formulas (C-Ia) to (C-Id). preferable.
一般式(C−Ia)〜(C−Id)に於いて、
R10及びR11は、水素原子、フッ素原子、炭素数1〜4個の、直鎖もしくは分岐のアルキル基、または炭素数1〜4個の、直鎖もしくは分岐のフッ素化アルキル基を表す。
W3、W5及びW6は、フッ素原子及び珪素原子の少なくともいずれかを1つ以上有する
有機基を表す。
W4は、フッ素原子、又は、フッ素原子及び珪素原子の少なくともいずれかを1つ以上有する有機基を表す。
mは、1〜5の整数を表す。
nは、0又は1を表す。
In the general formulas (C-Ia) to (C-Id),
R 10 and R 11 represent a hydrogen atom, a fluorine atom, a linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, or a linear or branched fluorinated alkyl group having 1 to 4 carbon atoms.
W 3 , W 5 and W 6 each represents an organic group having at least one of a fluorine atom and a silicon atom.
W 4 represents a fluorine atom or an organic group having at least one of a fluorine atom and a silicon atom.
m represents an integer of 1 to 5.
n represents 0 or 1.
W1〜W6が、フッ素原子を有する有機基であるとき、炭素数1〜20のフッ素化された、直鎖、分岐アルキル基もしくはシクロアルキル基、または、炭素数1〜20のフッ素化された直鎖、分岐、または環状のアルキルエーテル基であることが好ましい。 When W 1 to W 6 are organic groups having a fluorine atom, they are fluorinated, straight chain, branched alkyl group or cycloalkyl group having 1 to 20 carbon atoms, or fluorinated having 1 to 20 carbon atoms. It is preferably a linear, branched, or cyclic alkyl ether group.
W1〜W6のフッ素化アルキル基としては、トリフルオロエチル基、ペンタフルオロプロピル基、ヘキサフルオロイソプロピル基、ヘキサフルオロ(2−メチル)イソプロピル基、ヘプタフルオロブチル基、ヘプタフルオロイソプロピル基、オクタフルオロイソブチル基、ノナフルオロヘキシル基、ノナフルオロ−t−ブチル基、パーフルオロイソペンチル基、パーフルオロオクチル基、パーフルオロ(トリメチル)ヘキシル基などが挙げられる。 Examples of the fluorinated alkyl group for W 1 to W 6 include trifluoroethyl group, pentafluoropropyl group, hexafluoroisopropyl group, hexafluoro (2-methyl) isopropyl group, heptafluorobutyl group, heptafluoroisopropyl group, octafluoro Examples thereof include an isobutyl group, a nonafluorohexyl group, a nonafluoro-t-butyl group, a perfluoroisopentyl group, a perfluorooctyl group, and a perfluoro (trimethyl) hexyl group.
W1〜W6が、珪素原子を有する有機基であるとき、アルキルシリル構造、または環状シロキサン構造であることが好ましい。具体的には、前記一般式(CS−1)〜(CS−3)で表される基などが挙げられる。 When W 1 to W 6 are an organic group having a silicon atom, an alkylsilyl structure or a cyclic siloxane structure is preferable. Specific examples include groups represented by the general formulas (CS-1) to (CS-3).
以下、一般式(C−I)で表される繰り返し単位の具体例を示す。Xは、水素原子、−CH3、−F、又は、−CF3を表す。 Specific examples of the repeating unit represented by the general formula (CI) are shown below. X represents a hydrogen atom, —CH 3 , —F, or —CF 3 .
樹脂(D)は、下記の(D−1)〜(D−6)から選ばれるいずれかの樹脂であることが好ましい。
(D−1)フルオロアルキル基(好ましくは炭素数1〜4)を有する繰り返し単位(a)を有する樹脂、より好ましくは繰り返し単位(a)のみを有する樹脂。
(D−2)トリアルキルシリル基又は環状シロキサン構造を有する繰り返し単位(b)を有する樹脂、より好ましくは繰り返し単位(b)のみを有する樹脂。
(D−3)フルオロアルキル基(好ましくは炭素数1〜4)を有する繰り返し単位(a)と、分岐状のアルキル基(好ましくは炭素数4〜20)、シクロアルキル基(好ましくは炭素数4〜20)、分岐状のアルケニル基(好ましくは炭素数4〜20)、シクロアルケニル基(好ましくは炭素数4〜20)又はアリール基(好ましくは炭素数4〜20)を有する繰り返し単位(c)とを有する樹脂、より好ましくは繰り返し単位(a)及び繰り返し単位(c)の共重合樹脂。
(D−4)トリアルキルシリル基又は環状シロキサン構造を有する繰り返し単位(b)と、分岐状のアルキル基(好ましくは炭素数4〜20)、シクロアルキル基(好ましくは炭素数4〜20)、分岐状のアルケニル基(好ましくは炭素数4〜20)、シクロアルケニル基(好ましくは炭素数4〜20)又はアリール基(好ましくは炭素数4〜20)を有する繰り返し単位(c)とを有する樹脂、より好ましくは繰り返し単位(b)及び繰り返
し単位(c)の共重合樹脂。
(D−5)フルオロアルキル基(好ましくは炭素数1〜4)を有する繰り返し単位(a)と、トリアルキルシリル基又は環状シロキサン構造を有する繰り返し単位(b)とを有する樹脂、より好ましくは繰り返し単位(a)及び繰り返し単位(b)の共重合樹脂。
(D−6)フルオロアルキル基(好ましくは炭素数1〜4)を有する繰り返し単位(a)と、トリアルキルシリル基又は環状シロキサン構造を有する繰り返し単位(b)と、分岐状のアルキル基(好ましくは炭素数4〜20)、シクロアルキル基(好ましくは炭素数4〜20)、分岐状のアルケニル基(好ましくは炭素数4〜20)、シクロアルケニル基(好ましくは炭素数4〜20)又はアリール基(好ましくは炭素数4〜20)を有する繰り返し単位(c)とを有する樹脂、より好ましくは繰り返し単位(a)、繰り返し単位(b)及び繰り返し単位(c)の共重合樹脂。
樹脂(D−3)、(D−4)、(D−6)における、分岐状のアルキル基、シクロアルキル基、分岐状のアルケニル基、シクロアルケニル基、またはアリール基を有する繰り返し単位(c)としては、親疎水性、相互作用性などを考慮し、適当な官能基を導入することができるが、液浸液追随性、後退接触角の観点から、極性基を有さない官能基である方が好ましい。
樹脂(D−3)、(D−4)、(D−6)において、フルオロアルキル基を有する繰り返し単位(a)および/またはトリアルキルシリル基、または環状シロキサン構造を有する繰り返し単位(b)は、20〜99モル%であることが好ましい。
The resin (D) is preferably any resin selected from the following (D-1) to (D-6).
(D-1) A resin having a repeating unit (a) having a fluoroalkyl group (preferably having 1 to 4 carbon atoms), more preferably a resin having only a repeating unit (a).
(D-2) A resin having a repeating unit (b) having a trialkylsilyl group or a cyclic siloxane structure, more preferably a resin having only a repeating unit (b).
(D-3) a repeating unit (a) having a fluoroalkyl group (preferably having 1 to 4 carbon atoms), a branched alkyl group (preferably having 4 to 20 carbon atoms), a cycloalkyl group (preferably having 4 carbon atoms) To 20), a repeating unit (c) having a branched alkenyl group (preferably having 4 to 20 carbon atoms), a cycloalkenyl group (preferably having 4 to 20 carbon atoms) or an aryl group (preferably having 4 to 20 carbon atoms). More preferably, a copolymer resin of the repeating unit (a) and the repeating unit (c).
(D-4) a repeating unit (b) having a trialkylsilyl group or a cyclic siloxane structure, a branched alkyl group (preferably having 4 to 20 carbon atoms), a cycloalkyl group (preferably having 4 to 20 carbon atoms), Resin having a repeating unit (c) having a branched alkenyl group (preferably having 4 to 20 carbon atoms), a cycloalkenyl group (preferably having 4 to 20 carbon atoms) or an aryl group (preferably having 4 to 20 carbon atoms) More preferably, a copolymer resin of the repeating unit (b) and the repeating unit (c).
(D-5) A resin having a repeating unit (a) having a fluoroalkyl group (preferably having 1 to 4 carbon atoms) and a repeating unit (b) having a trialkylsilyl group or a cyclic siloxane structure, more preferably a repeating unit Copolymer resin of unit (a) and repeating unit (b).
(D-6) a repeating unit (a) having a fluoroalkyl group (preferably having 1 to 4 carbon atoms), a repeating unit (b) having a trialkylsilyl group or a cyclic siloxane structure, and a branched alkyl group (preferably Is a C4-20), cycloalkyl group (preferably C4-20), branched alkenyl group (preferably C4-20), cycloalkenyl group (preferably C4-20) or aryl. A resin having a repeating unit (c) having a group (preferably having 4 to 20 carbon atoms), more preferably a copolymer resin of repeating unit (a), repeating unit (b) and repeating unit (c).
Repeating unit (c) having a branched alkyl group, cycloalkyl group, branched alkenyl group, cycloalkenyl group, or aryl group in resins (D-3), (D-4), and (D-6) In consideration of hydrophilicity / hydrophobicity, interaction, etc., appropriate functional groups can be introduced, but from the viewpoint of immersion liquid follow-up and receding contact angle, functional groups that do not have polar groups Is preferred.
In the resins (D-3), (D-4), and (D-6), the repeating unit (a) having a fluoroalkyl group and / or the repeating unit (b) having a trialkylsilyl group or a cyclic siloxane structure is It is preferable that it is 20-99 mol%.
樹脂(D)は、下記一般式(Ia)で表される繰り返し単位を有する樹脂であることが好ましい。 The resin (D) is preferably a resin having a repeating unit represented by the following general formula (Ia).
一般式(Ia)に於いて、
Rfは、フッ素原子又は少なくとも1つの水素原子がフッ素原子で置換されたアルキル基を表す。
R1は、アルキル基を表す。
R2は、水素原子又はアルキル基を表す。
In general formula (Ia):
Rf represents a fluorine atom or an alkyl group in which at least one hydrogen atom is substituted with a fluorine atom.
R 1 represents an alkyl group.
R 2 represents a hydrogen atom or an alkyl group.
一般式(Ia)に於ける、Rfの少なくとも1つの水素原子がフッ素原子で置換されたアルキル基は、炭素数1〜3であることが好ましく、トリフルオロメチル基がより好ましい。
R1のアルキル基は、炭素数3〜10の直鎖若しくは分岐状のアルキル基が好ましく、
炭素数3〜10の分岐状のアルキル基がより好ましい。
R2のアルキル基は、炭素数1〜10の直鎖若しくは分岐状のアルキル基が好ましい。
In general formula (Ia), the alkyl group in which at least one hydrogen atom of Rf is substituted with a fluorine atom preferably has 1 to 3 carbon atoms, and more preferably a trifluoromethyl group.
The alkyl group for R 1 is preferably a linear or branched alkyl group having 3 to 10 carbon atoms,
A branched alkyl group having 3 to 10 carbon atoms is more preferable.
The alkyl group for R 2 is preferably a linear or branched alkyl group having 1 to 10 carbon atoms.
以下、一般式(Ia)で表される繰り返し単位の具体例を挙げるが、本発明は、これに限定されるものではない。式中、Xは、水素原子、フッ素原子又はCF3基を表す。 Hereinafter, although the specific example of the repeating unit represented by general formula (Ia) is given, this invention is not limited to this. In the formula, X represents a hydrogen atom, a fluorine atom or a CF 3 group.
一般式(Ia)で表される繰り返し単位は、下記一般式(I)で表される化合物を重合させることにより形成させることができる。 The repeating unit represented by the general formula (Ia) can be formed by polymerizing a compound represented by the following general formula (I).
一般式(I)に於いて、
Rfは、フッ素原子又は少なくとも1つの水素原子がフッ素原子で置換されたアルキル基を表す。
R1は、アルキル基を表す。
R2は、水素原子又はアルキル基を表す。
In general formula (I),
Rf represents a fluorine atom or an alkyl group in which at least one hydrogen atom is substituted with a fluorine atom.
R 1 represents an alkyl group.
R 2 represents a hydrogen atom or an alkyl group.
一般式(I)に於ける、Rf、R1及びR2は、一般式(Ia)に於ける、Rf、R1及
びR2と同義である。
一般式(I)で表される化合物は、市販品を使用してもよいし、合成したものを使用してもよい。合成する場合は、2−トリフルオロメチルメタクリル酸を酸クロリド化後、エステル化することにより得ることができる。
In the general formula (I), Rf, R 1 and R 2 are in the general formula (Ia), Rf, R 1 and R 2 synonymous.
As the compound represented by the general formula (I), a commercially available product may be used, or a synthesized product may be used. In the case of synthesis, 2-trifluoromethylmethacrylic acid can be obtained by acidification and then esterification.
樹脂(D)は、下記一般式(II)で表される繰り返し単位及び/又は下記一般式(I
II)で表される繰り返し単位を有する樹脂であることが好ましい。
Resin (D) is a repeating unit represented by the following general formula (II) and / or the following general formula (I
It is preferable that it is resin which has a repeating unit represented by II).
一般式(II)及び(III)に於いて、
Rfは、フッ素原子又は少なくとも1つの水素原子がフッ素原子で置換されたアルキル基を表す。
R3は、アルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基若しくはシクロアルケニル基又
はこれらの2つ以上が結合して形成される基を表す。
R4は、アルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、シクロアルケニル基、トリア
ルキルシリル基若しくは環状シロキサン構造を有する基又はこれらの2つ以上が結合して形成される基を表す。
R3及びR4のアルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、シクロアルケニル基、トリアルキルシリル基は、官能基を導入することができるが、液浸液追随性の観点から、極性基を有さない官能基である方が好ましく、無置換であることがより好ましい。
L6は、単結合又は2価の連結基を表す。
m及びnは、繰り返し単位のモル比を表し、0≦m≦100、0≦n≦100である。
In general formulas (II) and (III):
Rf represents a fluorine atom or an alkyl group in which at least one hydrogen atom is substituted with a fluorine atom.
R 3 represents an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkenyl group, a cycloalkenyl group, or a group formed by combining two or more thereof.
R 4 represents an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkenyl group, a cycloalkenyl group, a trialkylsilyl group, a group having a cyclic siloxane structure, or a group formed by combining two or more thereof.
The alkyl group, cycloalkyl group, alkenyl group, cycloalkenyl group, and trialkylsilyl group of R 3 and R 4 can introduce a functional group, but have a polar group from the viewpoint of immersion liquid followability. The functional group is preferably not substituted, and more preferably unsubstituted.
L 6 represents a single bond or a divalent linking group.
m and n represent a molar ratio of repeating units, and 0 ≦ m ≦ 100 and 0 ≦ n ≦ 100.
一般式(II)に於ける、Rfは、一般式(Ia)に於ける、Rfと同様のものである。
R3のアルキル基は、炭素数3〜20の直鎖若しくは分岐状アルキル基が好ましい。
シクロアルキル基は、炭素数3〜20のシクロアルキル基が好ましい。
アルケニル基は、炭素数3〜20のアルケニル基が好ましい。
シクロアルケニル基は、炭素数3〜20のシクロアルケニル基が好ましい。
L6は、単結合、メチレン基、エチレン基、エーテル基が好ましい。
m=30〜70、n=30〜70であることが好ましく、m=40〜60、n=40〜60であることがより好ましい。
Rf in the general formula (II) is the same as Rf in the general formula (Ia).
The alkyl group represented by R 3 is preferably a linear or branched alkyl group having 3 to 20 carbon atoms.
The cycloalkyl group is preferably a cycloalkyl group having 3 to 20 carbon atoms.
The alkenyl group is preferably an alkenyl group having 3 to 20 carbon atoms.
The cycloalkenyl group is preferably a cycloalkenyl group having 3 to 20 carbon atoms.
L 6 is preferably a single bond, a methylene group, an ethylene group or an ether group.
m = 30 to 70 and n = 30 to 70 are preferable, and m = 40 to 60 and n = 40 to 60 are more preferable.
一般式(III)に於ける、R4のアルキル基は、炭素数3〜20の直鎖若しくは分岐状アルキル基が好ましい。
シクロアルキル基は、炭素数3〜20のシクロアルキル基が好ましい。
アルケニル基は、炭素数3〜20のアルケニル基が好ましい。
シクロアルケニル基は、炭素数3〜20のシクロアルケニル基が好ましい。
トリアルキルシリル基は、炭素数3〜20のトリアルキルシリル基が好ましい。
環状シロキサン構造を有する基は、炭素数3〜20の環状シロキサン構造を有する基が好ましい。
L6の2価の連結基は、アルキレン基(好ましくは炭素数1〜5)、オキシ基が好ましい。
In general formula (III), the alkyl group represented by R 4 is preferably a linear or branched alkyl group having 3 to 20 carbon atoms.
The cycloalkyl group is preferably a cycloalkyl group having 3 to 20 carbon atoms.
The alkenyl group is preferably an alkenyl group having 3 to 20 carbon atoms.
The cycloalkenyl group is preferably a cycloalkenyl group having 3 to 20 carbon atoms.
The trialkylsilyl group is preferably a trialkylsilyl group having 3 to 20 carbon atoms.
The group having a cyclic siloxane structure is preferably a group having a cyclic siloxane structure having 3 to 20 carbon atoms.
The divalent linking group of L 6 is preferably an alkylene group (preferably having 1 to 5 carbon atoms) or an oxy group.
以下、一般式(II)で表される繰り返し単位及び/又は一般式(III)で表される
繰り返し単位を有する樹脂(D)の具体例を挙げるが、本発明は、これに限定されるものではない。
Hereinafter, specific examples of the resin (D) having the repeating unit represented by the general formula (II) and / or the repeating unit represented by the general formula (III) will be described, but the present invention is limited to this. is not.
樹脂(D)は、下記一般式(VIII)で表される繰り返し単位を有してもよい。 Resin (D) may have a repeating unit represented by the following general formula (VIII).
一般式(VIII)に於いて、
Z2は、−O−又は−N(R41)−を表す。R41は、水素原子、アルキル基、又は−O
SO2−R42を表す。R42は、アルキル基、シクロアルキル基又は樟脳残基を表す。R41及びR42のアルキル基は、ハロゲン原子(好ましくはフッ素原子)等で置換されていてもよい。
In general formula (VIII):
Z 2 represents —O— or —N (R 41 ) —. R 41 represents a hydrogen atom, an alkyl group, or —O
It represents an SO 2 -R 42. R 42 represents an alkyl group, a cycloalkyl group or a camphor residue. The alkyl group of R 41 and R 42 may be substituted with a halogen atom (preferably a fluorine atom) or the like.
樹脂(D)は、酸に対して安定で、アルカリ現像液に不溶であることが好ましい。また、ネガ型現像液に可溶な樹脂であることが好ましい。 The resin (D) is preferably stable to an acid and insoluble in an alkaline developer. Moreover, it is preferable that it is resin soluble in a negative developing solution.
樹脂(D)は、酸に対して安定で、アルカリ現像液に不溶な樹脂であることが好ましい。具体的には、アルカリ可溶性基、及び酸やアルカリの作用により現像液に対する溶解度が増大する基を有さない方が、液浸液の追随性の点で好ましい。
樹脂(D)中のアルカリ可溶性基又は酸やアルカリの作用により現像液に対する溶解度が増大する基を有する繰り返し単位の総量は、好ましくは、樹脂(D)を構成する全繰り返し単位に対して、20モル%以下、より好ましくは0〜10モル%、更により好ましくは0〜5モル%である。
また、樹脂(D)が親水的な極性基を含有すると、液浸水の追随性が低下する傾向があるため、水酸基、アルキレングリコール類、エーテル基、スルホン基から選択される極性基を有さない方がより好ましい。
The resin (D) is preferably a resin that is stable to acids and insoluble in an alkaline developer. Specifically, it is preferable from the viewpoint of the followability of the immersion liquid that it does not have an alkali-soluble group and a group whose solubility in a developing solution is increased by the action of acid or alkali.
The total amount of repeating units having an alkali-soluble group in the resin (D) or a group whose solubility in a developer is increased by the action of an acid or an alkali is preferably 20 with respect to all the repeating units constituting the resin (D). It is not more than mol%, more preferably 0 to 10 mol%, still more preferably 0 to 5 mol%.
In addition, if the resin (D) contains a hydrophilic polar group, the followability of immersion water tends to decrease, and therefore does not have a polar group selected from a hydroxyl group, an alkylene glycol, an ether group, and a sulfone group. Is more preferable.
(x)アルカリ可溶性基としては、たとえば、フェノール性水酸基、カルボン酸基、フッ素化アルコール基、スルホン酸基、スルホンアミド基、スルホニルイミド基、(アルキルスルホニル)(アルキルカルボニル)メチレン基、(アルキルスルホニル)(アルキルカルボニル)イミド基、ビス(アルキルカルボニル)メチレン基、ビス(アルキルカルボニル)イミド基、ビス(アルキルスルホニル)メチレン基、ビス(アルキルスルホニル)イミド基、トリス(アルキルカルボニル)メチレン基、トリス(アルキルスルホニル)メチレン基を有する基等が挙げられる。 (X) Examples of alkali-soluble groups include phenolic hydroxyl groups, carboxylic acid groups, fluorinated alcohol groups, sulfonic acid groups, sulfonamido groups, sulfonylimide groups, (alkylsulfonyl) (alkylcarbonyl) methylene groups, and (alkylsulfonyl). ) (Alkylcarbonyl) imide group, bis (alkylcarbonyl) methylene group, bis (alkylcarbonyl) imide group, bis (alkylsulfonyl) methylene group, bis (alkylsulfonyl) imide group, tris (alkylcarbonyl) methylene group, tris ( And a group having an alkylsulfonyl) methylene group.
(y)アルカリ(アルカリ現像液)の作用により分解し、アルカリ現像液中での溶解度が増大する基としては、例えば、ラクトン基、エステル基、スルホンアミド基、酸無水物、酸イミド基などが挙げられる。 (Y) Examples of the group that decomposes by the action of an alkali (alkaline developer) and increases the solubility in the alkali developer include a lactone group, an ester group, a sulfonamide group, an acid anhydride, and an acid imide group. Can be mentioned.
(z)酸の作用により分解し、現像液に対する溶解度が増大する基としては、樹脂(A)における酸分解性基と同様の基が挙げられる。 (Z) Examples of the group that decomposes by the action of an acid and increases the solubility in a developer include the same groups as the acid-decomposable groups in the resin (A).
ただし、下記一般式(pA−C)で表される繰り返し単位は、樹脂(A)の酸分解性基と比較して酸の作用による分解性が無いかまたは極めて小さく、実質的に非酸分解性と同等と見なす。 However, the repeating unit represented by the following general formula (pA-C) has no or very little decomposability due to the action of acid as compared with the acid-decomposable group of the resin (A), and is substantially non-acid-decomposable. Considered equivalent to gender.
一般式(pA−c)に於いて、
Rp2は、式中の酸素原子に結合している3級炭素原子を有する炭化水素基を表す。
In the general formula (pA-c),
Rp 2 represents a hydrocarbon group having a tertiary carbon atom bonded to the oxygen atom in the formula.
樹脂(D)が珪素原子を有する場合、珪素原子の含有量は、樹脂(D)の分子量に対し、2〜50質量%であることが好ましく、2〜30質量%であることがより好ましい。また、珪素原子を含む繰り返し単位が、樹脂(D)中10〜100質量%であることが好ましく、20〜100質量%であることがより好ましい。 When the resin (D) has a silicon atom, the content of the silicon atom is preferably 2 to 50% by mass and more preferably 2 to 30% by mass with respect to the molecular weight of the resin (D). Moreover, it is preferable that the repeating unit containing a silicon atom is 10-100 mass% in resin (D), and it is more preferable that it is 20-100 mass%.
樹脂(D)がフッ素原子を有する場合、フッ素原子の含有量は、樹脂(D)の分子量に対し、5〜80質量%であることが好ましく、10〜80質量%であることがより好ましい。また、フッ素原子を含む繰り返し単位が、樹脂(D)中10〜100質量%であることが好ましく、30〜100質量%であることがより好ましい。 When resin (D) has a fluorine atom, the fluorine atom content is preferably 5 to 80% by mass and more preferably 10 to 80% by mass with respect to the molecular weight of resin (D). Moreover, it is preferable that the repeating unit containing a fluorine atom is 10-100 mass% in resin (D), and it is more preferable that it is 30-100 mass%.
樹脂(D)の標準ポリスチレン換算の重量平均分子量は、好ましくは1,000〜100,000で、より好ましくは1,000〜50,000、更により好ましくは2,000〜15,000、特に好ましくは3,000〜15,000である。 The weight average molecular weight in terms of standard polystyrene of the resin (D) is preferably 1,000 to 100,000, more preferably 1,000 to 50,000, still more preferably 2,000 to 15,000, and particularly preferably. Is 3,000 to 15,000.
樹脂(D)の分散度(分子量分布)は、通常1〜5であり、好ましくは1〜3、更に好ましくは1〜2、特に好ましくは1〜1.7の範囲のものが使用される。分散度の小さいものほど、解像度、レジスト形状、レジストパターンの側壁、ラフネスなどに優れる。 The degree of dispersion (molecular weight distribution) of the resin (D) is usually 1 to 5, preferably 1 to 3, more preferably 1 to 2, particularly preferably 1 to 1.7. The smaller the degree of dispersion, the better the resolution, resist shape, resist pattern sidewall, roughness, and the like.
樹脂(D)は、残存モノマー量が0〜10質量%であることが好ましく、より好ましくは0〜5質量%、0〜1質量%が更により好ましい。 The resin (D) preferably has a residual monomer amount of 0 to 10% by mass, more preferably 0 to 5% by mass, and still more preferably 0 to 1% by mass.
ネガ型現像用レジスト組成物中の樹脂(D)の添加量は、レジスト組成物の全固形分を基準として、0.1〜5質量%であることが好ましく、より好ましくは0.2〜3.0質量%であり、さらに好ましくは0.3〜2.0質量%である。 The addition amount of the resin (D) in the negative developing resist composition is preferably 0.1 to 5% by mass, more preferably 0.2 to 3%, based on the total solid content of the resist composition. It is 0.0 mass%, More preferably, it is 0.3-2.0 mass%.
樹脂(D)は、樹脂(A)同様、金属等の不純物が少ないのは当然のことながら、残留単量体やオリゴマー成分が既定値以下、例えばHPLCで0.1質量%等であることが好ましく、それによりレジストとしての感度、解像度、プロセス安定性、パターン形状等をさらに改善することができるだけでなく、液中異物や感度等の経時変化のないレジストが得られる。 The resin (D), like the resin (A), naturally has few impurities such as metals, but the residual monomer and oligomer components are not more than predetermined values, for example, 0.1% by mass or the like by HPLC. Preferably, this not only can further improve the sensitivity, resolution, process stability, pattern shape, and the like as a resist, but also provides a resist that does not change with time, such as foreign matter in liquid or sensitivity.
樹脂(D)は、各種市販品を利用することもできるし、常法に従って(例えばラジカル重合)合成することができる。例えば、一般的合成方法としては、モノマー種および開始剤を溶剤に溶解させ、加熱することにより重合を行う一括重合法、加熱溶剤にモノマー種と開始剤の溶液を1〜10時間かけて滴下して加える滴下重合法などが挙げられ、滴下重合法が好ましい。反応溶媒としては、例えばテトラヒドロフラン、1,4−ジオキサン、ジイソプロピルエーテルなどのエーテル類やメチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンのようなケトン類、酢酸エチルのようなエステル溶媒、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミドなどのアミド溶剤、さらには後述のプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテル、シクロヘキサノンのような本発明の組成物を溶解する溶媒が挙げられる。より好ましくは本発明のレジスト組成物に用いられる溶剤と同一の溶剤を用いて重合することが好ましい。これにより保存時のパーティクルの発生が抑制できる。 As the resin (D), various commercially available products can be used, or they can be synthesized according to a conventional method (for example, radical polymerization). For example, as a general synthesis method, a monomer polymerization method in which a monomer species and an initiator are dissolved in a solvent and the polymerization is performed by heating, and a solution of the monomer species and the initiator is dropped into the heating solvent over 1 to 10 hours. The dropping polymerization method is added, and the dropping polymerization method is preferable. Examples of the reaction solvent include ethers such as tetrahydrofuran, 1,4-dioxane, diisopropyl ether, ketones such as methyl ethyl ketone and methyl isobutyl ketone, ester solvents such as ethyl acetate, amide solvents such as dimethylformamide and dimethylacetamide, Furthermore, the solvent which melt | dissolves the composition of this invention like the below-mentioned propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monomethyl ether, and cyclohexanone is mentioned. More preferably, the polymerization is performed using the same solvent as that used in the resist composition of the present invention. Thereby, the generation of particles during storage can be suppressed.
重合反応は窒素やアルゴンなど不活性ガス雰囲気下で行われることが好ましい。重合開始剤としては市販のラジカル開始剤(アゾ系開始剤、パーオキサイドなど)を用いて重合を開始させる。ラジカル開始剤としてはアゾ系開始剤が好ましく、エステル基、シアノ基、カルボキシル基を有するアゾ系開始剤が好ましい。好ましい開始剤としては、アゾビスイソブチロニトリル、アゾビスジメチルバレロニトリル、ジメチル2,2'−アゾビス(2−メチルプロピオネート)などが挙げられる。必要に応じて連鎖移動剤を使用することもできる。反応の濃度は、通常5〜50質量%であり、好ましくは20〜50質量%、より好ましくは30〜50質量%である。反応温度は、通常10℃〜150℃であり、好ましくは30℃〜120℃、さらに好ましくは60〜100℃である。
The polymerization reaction is preferably performed in an inert gas atmosphere such as nitrogen or argon. As a polymerization initiator, a commercially available radical initiator (azo initiator, peroxide, etc.) is used to initiate the polymerization. As the radical initiator, an azo initiator is preferable, and an azo initiator having an ester group, a cyano group, or a carboxyl group is preferable. Preferred examples of the initiator include azobisisobutyronitrile, azobisdimethylvaleronitrile,
反応終了後、室温まで放冷し、精製する。精製は、水洗や適切な溶媒を組み合わせることにより残留単量体やオリゴマー成分を除去する液々抽出法、特定の分子量以下のもののみを抽出除去する限外ろ過等の溶液状態での精製方法や、樹脂溶液を貧溶媒へ滴下することで樹脂を貧溶媒中に凝固させることにより残留単量体等を除去する再沈澱法やろ別した樹脂スラリーを貧溶媒で洗浄する等の固体状態での精製方法等の通常の方法を適用できる。たとえば、上記樹脂が難溶あるいは不溶の溶媒(貧溶媒)を、該反応溶液の10倍以下の体積量、好ましくは10〜5倍の体積量で、接触させることにより樹脂を固体として析出させる。 After completion of the reaction, the mixture is allowed to cool to room temperature and purified. Purification can be accomplished by a liquid-liquid extraction method that removes residual monomers and oligomer components by combining water and an appropriate solvent, and a purification method in a solution state such as ultrafiltration that extracts and removes only those having a specific molecular weight or less. , Reprecipitation method that removes residual monomer by coagulating resin in poor solvent by dripping resin solution into poor solvent and purification in solid state such as washing filtered resin slurry with poor solvent A normal method such as a method can be applied. For example, the resin is precipitated as a solid by contacting a solvent (poor solvent) in which the resin is hardly soluble or insoluble in a volume amount of 10 times or less, preferably 10 to 5 times that of the reaction solution.
ポリマー溶液からの沈殿又は再沈殿操作の際に用いる溶媒(沈殿又は再沈殿溶媒)としては、該ポリマーの貧溶媒であればよく、ポリマーの種類に応じて、例えば、炭化水素(ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタンなどの脂肪族炭化水素;シクロヘキサン、メチルシクロヘキサンなどの脂環式炭化水素;ベンゼン、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素)、ハロゲン化炭化水素(塩化メチレン、クロロホルム、四塩化炭素などのハロゲン化脂肪族炭化水素;クロロベンゼン、ジクロロベンゼンなどのハロゲン化芳香族炭化水素など)、ニトロ化合物(ニトロメタン、ニトロエタンなど)、ニトリル(アセトニトリル、ベンゾニトリルなど)、エーテル(ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、ジメトキシエタンなどの鎖状エーテル;テトラヒドロフラン、ジオキサンなどの環状エーテル)、ケトン(アセトン、メチルエチルケトン、ジイソブチルケトンなど)、エステル(酢酸エチル、酢酸ブチルなど)、カーボネート(ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネートなど)、アルコール(メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロピルアルコール、ブタノールなど)、カルボン酸(酢酸など)、水、これらの溶媒を含む混合溶媒等の中から適宜選択して使用できる。これらの中でも、沈殿又は再沈殿溶媒として、少なくともアルコール(特に、メタノールなど)または水を含む溶媒が好ましい。このような少なくとも炭化水素を含む溶媒において、アルコール(特に、メタノールなど)と他の溶媒(例えば、酢酸エチルなどのエステル、テトラヒドロフランなどのエーテル類等)との比率は、例えば前者/後者(体積比;25℃)=10/90〜99/1、好ましくは前者/後者(体積比;25℃)=30/70〜98/2、さらに好ましくは前者/後者(体積比;25℃)=50/50〜97/3程度である。 The solvent (precipitation or reprecipitation solvent) used in the precipitation or reprecipitation operation from the polymer solution may be a poor solvent for the polymer. For example, hydrocarbon (pentane, hexane, Aliphatic hydrocarbons such as heptane and octane; alicyclic hydrocarbons such as cyclohexane and methylcyclohexane; aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene and xylene), halogenated hydrocarbons (methylene chloride, chloroform, carbon tetrachloride, etc.) Halogenated aliphatic hydrocarbons; halogenated aromatic hydrocarbons such as chlorobenzene and dichlorobenzene), nitro compounds (nitromethane, nitroethane, etc.), nitriles (acetonitrile, benzonitrile, etc.), ethers (diethyl ether, diisopropyl ether, dimethoxyethane) Chain A Cyclic ethers such as tetrahydrofuran and dioxane), ketones (acetone, methyl ethyl ketone, diisobutyl ketone, etc.), esters (ethyl acetate, butyl acetate, etc.), carbonates (dimethyl carbonate, diethyl carbonate, ethylene carbonate, propylene carbonate, etc.), alcohols ( (Methanol, ethanol, propanol, isopropyl alcohol, butanol, etc.), carboxylic acid (acetic acid, etc.), water, a mixed solvent containing these solvents, and the like. Among these, as a precipitation or reprecipitation solvent, a solvent containing at least an alcohol (particularly methanol or the like) or water is preferable. In such a solvent containing at least hydrocarbon, the ratio of alcohol (particularly methanol) and other solvent (for example, ester such as ethyl acetate, ethers such as tetrahydrofuran) is, for example, the former / the latter (volume ratio). 25 ° C.) = 10/90 to 99/1, preferably the former / the latter (volume ratio; 25 ° C.) = 30/70 to 98/2, more preferably the former / the latter (volume ratio; 25 ° C.) = 50 / It is about 50 to 97/3.
沈殿又は再沈殿溶媒の使用量は、効率や収率等を考慮して適宜選択できるが、一般には、ポリマー溶液100質量部に対して、100〜10000質量部、好ましくは200〜2000質量部、さらに好ましくは300〜1000質量部である。 The amount of the precipitation or reprecipitation solvent used can be appropriately selected in consideration of efficiency, yield, and the like, but generally 100 to 10000 parts by mass, preferably 200 to 2000 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the polymer solution, More preferably, it is 300-1000 mass parts.
ポリマー溶液を沈殿又は再沈殿溶媒(貧溶媒)中に供給する際のノズルの口径は、好ましくは4mmφ以下(例えば0.2〜4mmφ)である。また、ポリマー溶液の貧溶媒中への供給速度(滴下速度)は、線速度として、例えば0.1〜10m/秒、好ましくは0.3〜5m/秒程度である。 The nozzle diameter at the time of supplying the polymer solution to the precipitation or reprecipitation solvent (poor solvent) is preferably 4 mmφ or less (for example, 0.2 to 4 mmφ). Moreover, the supply speed (dropping speed) of the polymer solution into the poor solvent is, for example, about 0.1 to 10 m / second, preferably about 0.3 to 5 m / second, as the linear speed.
沈殿又は再沈殿操作は攪拌下で行うのが好ましい。攪拌に用いる攪拌翼として、例えば、デスクタービン、ファンタービン(パドルを含む)、湾曲羽根タービン、矢羽根タービン、ファウドラー型、ブルマージン型、角度付き羽根ファンタービン、プロペラ、多段型、アンカー型(又は馬蹄型)、ゲート型、二重リボン、スクリューなどを使用できる。攪拌は、ポリマー溶液の供給終了後も、さらに10分以上、特に20分以上行うのが好ましい。攪拌時間が少ない場合には、ポリマー粒子中のモノマー含有量を充分低減できない場合が生じる。また、攪拌翼の代わりにラインミキサーを用いてポリマー溶液と貧溶媒とを混合攪拌することもできる。 The precipitation or reprecipitation operation is preferably performed with stirring. As a stirring blade used for stirring, for example, a desk turbine, a fan turbine (including a paddle), a curved blade turbine, an arrow blade turbine, a fiddler type, a bull margin type, an angled blade fan turbine, a propeller, a multistage type, an anchor type (or Horseshoe type), gate type, double ribbon, screw, etc. can be used. Stirring is preferably further performed for 10 minutes or more, particularly 20 minutes or more after the supply of the polymer solution. When the stirring time is short, the monomer content in the polymer particles may not be sufficiently reduced. Further, the polymer solution and the poor solvent can be mixed and stirred using a line mixer instead of the stirring blade.
沈殿又は再沈殿する際の温度としては、効率や操作性を考慮して適宜選択できるが、通常0〜50℃程度、好ましくは室温付近(例えば20〜35℃程度)である。沈殿又は再沈殿操作は、攪拌槽などの慣用の混合容器を用い、バッチ式、連続式等の公知の方法により行うことができる。 The temperature for precipitation or reprecipitation can be appropriately selected in consideration of efficiency and operability, but is usually about 0 to 50 ° C., preferably around room temperature (for example, about 20 to 35 ° C.). The precipitation or reprecipitation operation can be performed by a known method such as a batch method or a continuous method using a conventional mixing vessel such as a stirring tank.
沈殿又は再沈殿した粒子状ポリマーは、通常、濾過、遠心分離等の慣用の固液分離に付し、乾燥して使用に供される。濾過は、耐溶剤性の濾材を用い、好ましくは加圧下で行われる。乾燥は、常圧又は減圧下(好ましくは減圧下)、30〜100℃程度、好ましくは30〜50℃程度の温度で行われる。 The precipitated or re-precipitated particulate polymer is usually subjected to conventional solid-liquid separation such as filtration and centrifugation, and dried before use. Filtration is performed using a solvent-resistant filter medium, preferably under pressure. Drying is performed at a temperature of about 30 to 100 ° C., preferably about 30 to 50 ° C. under normal pressure or reduced pressure (preferably under reduced pressure).
尚、一度、樹脂を析出させて、分離した後に、再び溶媒に溶解させ、該樹脂が難溶あるいは不溶の溶媒と接触させてもよい。
即ち、上記ラジカル重合反応終了後、該ポリマーが難溶あるいは不溶の溶媒を接触させ、樹脂を析出させ(工程a)、樹脂を溶液から分離し(工程b)、改めて溶媒に溶解させ樹脂溶液(A)を調製(工程c)、その後、該樹脂溶液(A)に、該樹脂が難溶あるいは不溶の溶媒を、樹脂溶液(A)の10倍未満の体積量(好ましくは5倍以下の体積量)で、接触させることにより樹脂固体を析出させ(工程d)、析出した樹脂を分離する(工程e)ことを含む方法でもよい。
樹脂溶液(A)の調製に際し使用する溶媒は、重合反応に際しモノマーを溶解させる溶媒と同様の溶媒を使用することができ、重合反応に際し使用した溶媒と同一であっても異なっていてもよい。
The resin may be once deposited and separated, and then dissolved again in a solvent, and the resin may be brought into contact with a hardly soluble or insoluble solvent.
That is, after completion of the radical polymerization reaction, a solvent in which the polymer is hardly soluble or insoluble is contacted to precipitate the resin (step a), the resin is separated from the solution (step b), and dissolved again in the solvent to obtain a resin solution ( A) is prepared (step c), and then a solvent in which the resin is hardly soluble or insoluble is added to the resin solution (A) in a volume amount (preferably 5 times or less) of the resin solution (A). The method may include depositing a resin solid by contacting (step d) and separating the deposited resin (step e).
The solvent used in the preparation of the resin solution (A) can be the same solvent as the solvent that dissolves the monomer in the polymerization reaction, and may be the same as or different from the solvent used in the polymerization reaction.
以下、樹脂(D)の具体例を示すが、本発明は、これに限定されるものではない。 Hereinafter, although the specific example of resin (D) is shown, this invention is not limited to this.
(E)塩基性化合物
本発明のレジスト組成物は、露光から加熱までの経時による性能変化を低減するために、(E)塩基性化合物を含有することが好ましい。
塩基性化合物としては、好ましくは、下記式(A)〜(E)で示される構造を有する化合物を挙げることができる。
(E) Basic compound The resist composition of the present invention preferably contains (E) a basic compound in order to reduce a change in performance over time from exposure to heating.
Preferred examples of the basic compound include compounds having structures represented by the following formulas (A) to (E).
一般式(A)〜(E)中、
R200 、R201及びR202 は、同一でも異なってもよく、水素原子、アルキル基(好ま
しくは炭素数1〜20)、シクロアルキル基(好ましくは炭素数3〜20)又はアリール基(好ましくは炭素数6〜20)を表し、ここで、R201とR202は、互いに結合して環を形成してもよい。
In general formulas (A) to (E),
R 200 , R 201 and R 202 may be the same or different, and are a hydrogen atom, an alkyl group (preferably having 1 to 20 carbon atoms), a cycloalkyl group (preferably having 3 to 20 carbon atoms) or an aryl group (preferably Represents a carbon number of 6 to 20, and R 201 and R 202 may be bonded to each other to form a ring.
上記アルキル基について、置換基を有するアルキル基としては、炭素数1〜20のアミノアルキル基、炭素数1〜20のヒドロキシアルキル基、または炭素数1〜20のシアノアルキル基が好ましい。
R203 、R204、R205及びR206 は、同一でも異なってもよく、炭素数1〜20個のアルキル基を表す。
これら一般式(A)〜(E)中のアルキル基は、無置換であることがより好ましい。
About the said alkyl group, as an alkyl group which has a substituent, a C1-C20 aminoalkyl group, a C1-C20 hydroxyalkyl group, or a C1-C20 cyanoalkyl group is preferable.
R 203 , R 204 , R 205 and R 206 may be the same or different and each represents an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms.
The alkyl groups in these general formulas (A) to (E) are more preferably unsubstituted.
好ましい化合物として、グアニジン、アミノピロリジン、ピラゾール、ピラゾリン、ピペラジン、アミノモルホリン、アミノアルキルモルフォリン、ピペリジン等を挙げることができ、更に好ましい化合物として、イミダゾール構造、ジアザビシクロ構造、オニウムヒドロキシド構造、オニウムカルボキシレート構造、トリアルキルアミン構造、アニリン構造又はピリジン構造を有する化合物、水酸基及び/又はエーテル結合を有するアルキルアミン誘導体、水酸基及び/又はエーテル結合を有するアニリン誘導体等を挙げることができる。 Preferred compounds include guanidine, aminopyrrolidine, pyrazole, pyrazoline, piperazine, aminomorpholine, aminoalkylmorpholine, piperidine and the like, and more preferred compounds include imidazole structure, diazabicyclo structure, onium hydroxide structure, onium carboxylate Examples thereof include a compound having a structure, a trialkylamine structure, an aniline structure or a pyridine structure, an alkylamine derivative having a hydroxyl group and / or an ether bond, and an aniline derivative having a hydroxyl group and / or an ether bond.
イミダゾール構造を有する化合物としてはイミダゾール、2、4、5−トリフェニルイミダゾール、ベンズイミダゾール等が挙げられる。ジアザビシクロ構造を有する化合物としては1、4−ジアザビシクロ[2,2,2]オクタン、1、5−ジアザビシクロ[4,3,0]ノナ−5−エン、1、8−ジアザビシクロ[5,4,0]ウンデカー7−エン等が挙げられる。オニウムヒドロキシド構造を有する化合物としてはトリアリールスルホニウムヒドロキシド、フェナシルスルホニウムヒドロキシド、2−オキソアルキル基を有するスルホニウムヒドロキシド、具体的にはトリフェニルスルホニウムヒドロキシド、トリス(t−ブチルフェニル)スルホニウムヒドロキシド、ビス(t−ブチルフェニル)ヨードニウムヒドロキシド、フェナシルチオフェニウムヒドロキシド、2−オキソプロピルチオフェニウムヒドロキシド等が挙げられる。オニウムカルボキシレート構造を有する化合物としてはオニウムヒドロキシド構造を有する化合物のアニオン部がカルボキシレートになったものであり、例えばアセテート、アダマンタンー1−カルボキシレート、パーフロロアルキルカルボキシレート等が挙げられる。トリアルキルアミン構造を有する化合物としては、トリ(n−ブチル)アミン、トリ(n−オクチル)アミン等を挙げることができる。アニリン化合物としては、2,6−ジイソプロピルアニリン、N,N−ジメチルアニリン、N,N−ジブチルアニリン、N,N−ジヘキシルアニリン等を挙げることができる。水酸基及び/又はエーテル結合を有するアルキルアミン誘導体としては、エタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、トリス(メトキシエトキシエチル)アミン等を挙げることができる。水酸基及び/又はエーテル結合を有するアニリン誘導体としては、N,N−ビス(ヒドロキシエチル)アニリン等を挙げることができる。
これらの塩基性化合物は、単独であるいは2種以上一緒に用いられる。
Examples of the compound having an imidazole structure include imidazole, 2,4,5-triphenylimidazole, and benzimidazole. Examples of the compound having a diazabicyclo structure include 1,4-diazabicyclo [2,2,2] octane, 1,5-diazabicyclo [4,3,0] non-5-ene, and 1,8-diazabicyclo [5,4,0. ] Undecar 7-ene etc. are mentioned. Examples of the compound having an onium hydroxide structure include triarylsulfonium hydroxide, phenacylsulfonium hydroxide, sulfonium hydroxide having a 2-oxoalkyl group, specifically triphenylsulfonium hydroxide, tris (t-butylphenyl) sulfonium. Examples thereof include hydroxide, bis (t-butylphenyl) iodonium hydroxide, phenacylthiophenium hydroxide, and 2-oxopropylthiophenium hydroxide. As the compound having an onium carboxylate structure, an anion portion of the compound having an onium hydroxide structure is converted to a carboxylate, and examples thereof include acetate, adamantane-1-carboxylate, and perfluoroalkylcarboxylate. Examples of the compound having a trialkylamine structure include tri (n-butyl) amine and tri (n-octyl) amine. Examples of the aniline compound include 2,6-diisopropylaniline, N, N-dimethylaniline, N, N-dibutylaniline, N, N-dihexylaniline and the like. Examples of the alkylamine derivative having a hydroxyl group and / or an ether bond include ethanolamine, diethanolamine, triethanolamine, and tris (methoxyethoxyethyl) amine. Examples of aniline derivatives having a hydroxyl group and / or an ether bond include N, N-bis (hydroxyethyl) aniline.
These basic compounds are used alone or in combination of two or more.
塩基性化合物の使用量は、レジスト組成物の固形分を基準として、通常、0.001〜10質量%、好ましくは0.01〜5質量%である。 The usage-amount of a basic compound is 0.001-10 mass% normally based on solid content of a resist composition, Preferably it is 0.01-5 mass%.
酸発生剤と塩基性化合物の組成物中の使用割合は、酸発生剤/塩基性化合物(モル比)=2.5〜300であることが好ましい。即ち、感度、解像度の点からモル比が2.5以上が好ましく、露光後加熱処理までの経時でのレジストパターンの太りによる解像度の低下抑制の点から300以下が好ましい。酸発生剤/塩基性化合物(モル比)は、より好ましくは5.0〜200、更に好ましくは7.0〜150である。 The use ratio of the acid generator and the basic compound in the composition is preferably acid generator / basic compound (molar ratio) = 2.5 to 300. In other words, the molar ratio is preferably 2.5 or more from the viewpoint of sensitivity and resolution, and is preferably 300 or less from the viewpoint of suppressing the reduction in resolution due to the thickening of the resist pattern over time until post-exposure heat treatment. The acid generator / basic compound (molar ratio) is more preferably 5.0 to 200, still more preferably 7.0 to 150.
(F)界面活性剤
本発明のレジスト組成物は、更に(F)界面活性剤を含有することが好ましく、フッ素系及び/又はシリコン系界面活性剤(フッ素系界面活性剤、シリコン系界面活性剤、フッ素原子と珪素原子の両方を有する界面活性剤)のいずれか、あるいは2種以上を含有することがより好ましい。
(F) Surfactant The resist composition of the present invention preferably further contains (F) a surfactant, and is a fluorine-based and / or silicon-based surfactant (fluorine-based surfactant, silicon-based surfactant). , A surfactant having both a fluorine atom and a silicon atom), or more preferably two or more.
本発明のレジスト組成物が上記(F)界面活性剤を含有することにより、250nm以下、特に220nm以下の露光光源の使用時に、良好な感度及び解像度で、密着性及び現像欠陥の少ないレジストパターンを与えることが可能となる。
フッ素系及び/又はシリコン系界面活性剤としては、例えば特開昭62−36663号公報、特開昭61−226746号公報、特開昭61−226745号公報、特開昭62−170950号公報、特開昭63−34540号公報、特開平7−230165号公報、特開平8−62834号公報、特開平9−54432号公報、特開平9−5988号公報、特開2002−277862号公報、米国特許第5405720号明細書、同5360692号明細書、同5529881号明細書、同5296330号明細書、同5436098号明細書、同5576143号明細書、同5294511号明細書、同5824451号明細書記載の界面活性剤を挙げることができ、下記市販の界面活性剤をそのまま用いることもできる。
使用できる市販の界面活性剤として、例えばエフトップEF301、EF303、(新
秋田化成(株)製)、フロラードFC430、431、4430(住友スリーエム(株)製)、
メガファックF171、F173、F176、F189、F113、F110、F177、F120、R08(大日本インキ化学工業(株)製)、サーフロンS−382、SC101、102、103、104、105、106(旭硝子(株)製)、トロイゾルS−366(トロイケミカル(株)製)、GF−300、GF−150(東亜合成化学(株)製)、サーフロンS−393(セイミケミカル(株)製)、エフトップEF121、EF122A、EF122B、RF122C、EF125M、EF135M、EF351、352、EF801、EF802、EF601((株)ジェムコ製)、PF636、PF656、PF6320、PF6520(OMNOVA社製)、FTX−204G、208G、218G、230G、204D、208D、212D、218D、222D((株)ネオス製)等のフッ素系界面活性剤又はシリコン系界面活性剤を挙げることができる。またポリシロキサンポリマーKP−341(信越化学工業(株)製)もシリコン系界面活性剤として用いることができる。
When the resist composition of the present invention contains the surfactant (F), when using an exposure light source of 250 nm or less, particularly 220 nm or less, a resist pattern with good sensitivity and resolution and less adhesion and development defects can be obtained. It becomes possible to give.
Examples of the fluorine-based and / or silicon-based surfactant include, for example, JP-A No. 62-36663, JP-A No. 61-226746, JP-A No. 61-226745, JP-A No. 62-170950, JP 63-34540 A, JP 7-230165 A, JP 8-62834 A, JP 9-54432 A, JP 9-5988 A, JP 2002-277862 A, US Patent Nos. 5,405,720, 5,360,692, 5,529,881, 5,296,330, 5,436,098, 5,576,143, 5,294,511, 5,824,451 Surfactant can be mentioned, The following commercially available surfactant can also be used as it is.
Examples of commercially available surfactants that can be used include F-top EF301, EF303 (manufactured by Shin-Akita Kasei Co., Ltd.), Florard FC430, 431, 4430 (manufactured by Sumitomo 3M Co., Ltd.),
Megafuck F171, F173, F176, F189, F113, F110, F177, F120, R08 (manufactured by Dainippon Ink and Chemicals), Surflon S-382, SC101, 102, 103, 104, 105, 106 (Asahi Glass ( Co., Ltd.), Troisol S-366 (manufactured by Troy Chemical Co., Ltd.), GF-300, GF-150 (manufactured by Toagosei Co., Ltd.), Surflon S-393 (manufactured by Seimi Chemical Co., Ltd.), Ftop EF121, EF122A, EF122B, RF122C, EF125M, EF135M, EF351, 352, EF801, EF802, EF601 (manufactured by Gemco), PF636, PF656, PF6320, PF6520 (manufactured by OMNOVA), FTX-204G, 208, 230G, 204 , Mention may be made of 208D, 212D, 218D, the fluorine-based surfactant or silicone-based surfactants such as 222D ((KK) Neos). Polysiloxane polymer KP-341 (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) can also be used as a silicon-based surfactant.
また、界面活性剤としては、上記に示すような公知のものの他に、テロメリゼーション法(テロマー法ともいわれる)もしくはオリゴメリゼーション法(オリゴマー法ともいわれる)により製造されたフルオロ脂肪族化合物から導かれたフルオロ脂肪族基を有する重合体を用いた界面活性剤を用いることが出来る。フルオロ脂肪族化合物は、特開2002−90991号公報に記載された方法によって合成することが出来る。
フルオロ脂肪族基を有する重合体としては、フルオロ脂肪族基を有するモノマーと(ポリ(オキシアルキレン))アクリレート及び/又は(ポリ(オキシアルキレン))メタクリレートとの共重合体が好ましく、不規則に分布しているものでも、ブロック共重合していてもよい。また、ポリ(オキシアルキレン)基としては、ポリ(オキシエチレン)基、ポリ(オキシプロピレン)基、ポリ(オキシブチレン)基などが挙げられ、また、ポリ(オキシエチレンとオキシプロピレンとオキシエチレンとのブロック連結体)やポリ(オキシエチレンとオキシプロピレンとのブロック連結体)など同じ鎖長内に異なる鎖長のアルキレンを有するようなユニットでもよい。さらに、フルオロ脂肪族基を有するモノマーと(ポリ(オキシアルキレン))アクリレート(又はメタクリレート)との共重合体は2元共重合体ばかりでなく、異なる2種以上のフルオロ脂肪族基を有するモノマーや、異なる2種以上の(ポリ(オキシアルキレン))アクリレート(又はメタクリレート)などを同時に共重合した3元系以上の共重合体でもよい。
In addition to the known surfactants described above, the surfactant is derived from a fluoroaliphatic compound produced by a telomerization method (also called telomer method) or an oligomerization method (also called oligomer method). A surfactant using a polymer having a fluoroaliphatic group can be used. The fluoroaliphatic compound can be synthesized by the method described in JP-A-2002-90991.
As the polymer having a fluoroaliphatic group, a copolymer of a monomer having a fluoroaliphatic group and (poly (oxyalkylene)) acrylate and / or (poly (oxyalkylene)) methacrylate is preferable and distributed irregularly. Or may be block copolymerized. Examples of the poly (oxyalkylene) group include a poly (oxyethylene) group, a poly (oxypropylene) group, a poly (oxybutylene) group, and the like, and a poly (oxyethylene, oxypropylene, and oxyethylene group). A unit having different chain lengths in the same chain length, such as a block link) or poly (block link of oxyethylene and oxypropylene) may be used. Furthermore, a copolymer of a monomer having a fluoroaliphatic group and (poly (oxyalkylene)) acrylate (or methacrylate) is not only a binary copolymer but also a monomer having two or more different fluoroaliphatic groups, Further, it may be a ternary or higher copolymer obtained by simultaneously copolymerizing two or more different (poly (oxyalkylene)) acrylates (or methacrylates).
例えば、市販の界面活性剤として、メガファックF178、F−470、F−473、F−475、F−476、F−472(大日本インキ化学工業(株)製)を挙げることができる。さらに、C6F13基を有するアクリレート(又はメタクリレート)と(ポリ(オ
キシアルキレン))アクリレート(又はメタクリレート)との共重合体、C3F7基を有するアクリレート(又はメタクリレート)と(ポリ(オキシエチレン))アクリレート(又はメタクリレート)と(ポリ(オキシプロピレン))アクリレート(又はメタクリレート)との共重合体などを挙げることができる。
Examples of commercially available surfactants include Megafac F178, F-470, F-473, F-475, F-476, and F-472 (Dainippon Ink Chemical Co., Ltd.). Further, a copolymer of an acrylate (or methacrylate) having a C 6 F 13 group and (poly (oxyalkylene)) acrylate (or methacrylate), an acrylate (or methacrylate) having a C 3 F 7 group and (poly (oxy) And a copolymer of (ethylene)) acrylate (or methacrylate) and (poly (oxypropylene)) acrylate (or methacrylate).
また、本発明では、フッ素系及び/又はシリコン系界面活性剤以外の他の界面活性剤を使用することもできる。具体的には、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテル、ポリオキシエチレンセチルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルエーテル等のポリオキシエチレンアルキルエーテル類、ポリオキシエチレンオクチルフェノールエーテル、ポリオキシエチレンノニルフェノールエーテル等のポリオキシエチレンアルキルアリルエーテル類、ポリオキシエチレン・ポリオキシプロピレンブロックコポリマー類、ソルビタンモノラウレート、ソルビタンモノパルミテート、ソルビタンモノステアレート、ソルビタンモノオレエート、ソルビタントリオレエート、ソルビタントリステアレート等のソルビタン脂肪酸エステル類、ポリオキシエチレンソルビタンモノラウレート、ポリオキシエチレンソルビタンモノパルミテ−ト、ポリオキシエチレンソルビタンモノステアレート、ポリオキシエチレンソルビタントリオレエート、ポリオキシエチレンソルビタントリステアレート等のポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル類等のノニオン系界面活性剤等を挙げることができる。 In the present invention, other surfactants other than fluorine-based and / or silicon-based surfactants can also be used. Specifically, polyoxyethylene lauryl ether, polyoxyethylene stearyl ether, polyoxyethylene cetyl ether, polyoxyethylene alkyl ethers such as polyoxyethylene oleyl ether, polyoxyethylene octylphenol ether, polyoxyethylene nonylphenol ether, etc. Sorbitans such as polyoxyethylene alkyl allyl ethers, polyoxyethylene / polyoxypropylene block copolymers, sorbitan monolaurate, sorbitan monopalmitate, sorbitan monostearate, sorbitan monooleate, sorbitan trioleate, sorbitan tristearate Fatty acid esters, polyoxyethylene sorbitan monolaurate, polyoxyethylene sorbitan monopal Te - DOO, polyoxyethylene sorbitan monostearate, polyoxyethylene sorbitan trioleate, may be mentioned polyoxyethylene sorbitan tristearate nonionic surfactants of polyoxyethylene sorbitan fatty acid esters such as such.
これらの界面活性剤は単独で使用してもよいし、また、いくつかの組み合わせで使用してもよい。 These surfactants may be used alone or in several combinations.
(F)界面活性剤の使用量は、レジスト組成物全量(溶剤を除く)に対して、好ましくは0.01〜10質量%、より好ましくは0.1〜5質量%である。 (F) The usage-amount of surfactant becomes like this. Preferably it is 0.01-10 mass% with respect to resist composition whole quantity (except a solvent), More preferably, it is 0.1-5 mass%.
(G)カルボン酸オニウム塩
本発明におけるレジスト組成物は、(G)カルボン酸オニウム塩を含有しても良い。カルボン酸オニウム塩としては、カルボン酸スルホニウム塩、カルボン酸ヨードニウム塩、カルボン酸アンモニウム塩などを挙げることができる。特に、(G)カルボン酸オニウム塩としては、ヨードニウム塩、スルホニウム塩が好ましい。更に、本発明の(H)カルボン酸オニウム塩のカルボキシレート残基が芳香族基、炭素−炭素2重結合を含有しないことが好ましい。特に好ましいアニオン部としては、炭素数1〜30の直鎖、分岐、単環または多環環状アルキルカルボン酸アニオンが好ましい。さらに好ましくはこれらのアルキル基の一部または全てがフッ素置換されたカルボン酸のアニオンが好ましい。アルキル鎖中に酸素原子を含んでいても良い。これにより220nm以下の光に対する透明性が確保され、感度、解像力が向上し、疎密依存性、露光マージンが改良される。
(G) Carboxylic acid onium salt The resist composition in the present invention may contain (G) a carboxylic acid onium salt. Examples of the carboxylic acid onium salt include a carboxylic acid sulfonium salt, a carboxylic acid iodonium salt, and a carboxylic acid ammonium salt. In particular, the (G) carboxylic acid onium salt is preferably an iodonium salt or a sulfonium salt. Furthermore, it is preferable that the carboxylate residue of the (H) carboxylic acid onium salt of the present invention does not contain an aromatic group or a carbon-carbon double bond. As a particularly preferable anion moiety, a linear, branched, monocyclic or polycyclic alkylcarboxylic acid anion having 1 to 30 carbon atoms is preferable. More preferably, an anion of a carboxylic acid in which some or all of these alkyl groups are fluorine-substituted is preferable. The alkyl chain may contain an oxygen atom. This ensures transparency with respect to light of 220 nm or less, improves sensitivity and resolution, and improves density dependency and exposure margin.
フッ素置換されたカルボン酸のアニオンとしては、フロロ酢酸、ジフロロ酢酸、トリフロロ酢酸、ペンタフロロプロピオン酸、ヘプタフロロ酪酸、ノナフロロペンタン酸、パーフロロドデカン酸、パーフロロトリデカン酸、パーフロロシクロヘキサンカルボン酸、2,2−ビストリフロロメチルプロピオン酸のアニオン等が挙げられる。 Fluoro-substituted carboxylic acid anions include fluoroacetic acid, difluoroacetic acid, trifluoroacetic acid, pentafluoropropionic acid, heptafluorobutyric acid, nonafluoropentanoic acid, perfluorododecanoic acid, perfluorotridecanoic acid, perfluorocyclohexanecarboxylic acid, 2 , 2-bistrifluoromethylpropionic acid anion and the like.
これらの(G)カルボン酸オニウム塩は、スルホニウムヒドロキシド、ヨードニウムヒドロキシド、アンモニウムヒドロキシドとカルボン酸を適当な溶剤中酸化銀と反応させることによって合成できる。 These (G) carboxylic acid onium salts can be synthesized by reacting sulfonium hydroxide, iodonium hydroxide, ammonium hydroxide and carboxylic acid with silver oxide in a suitable solvent.
(G)カルボン酸オニウム塩の組成物中の含量は、組成物の全固形分に対し、一般的には0.1〜20質量%、好ましくは0.5〜10質量%、更に好ましくは1〜7質量%である。 The content of the carboxylic acid onium salt in the composition is generally 0.1 to 20% by mass, preferably 0.5 to 10% by mass, and more preferably 1%, based on the total solid content of the composition. -7% by mass.
(H)その他の添加剤
本発明のレジスト組成物には、必要に応じてさらに染料、可塑剤、光増感剤、光吸収剤、アルカリ可溶性樹脂、溶解阻止剤及び現像液に対する溶解性を促進させる化合物(例えば、分子量1000以下のフェノール化合物、カルボキシル基を有する脂環族、又は脂肪族化合物)等を含有させることができる。
(H) Other additives The resist composition of the present invention further promotes solubility in dyes, plasticizers, photosensitizers, light absorbers, alkali-soluble resins, dissolution inhibitors, and developers as necessary. The compound to be made (for example, a phenol compound having a molecular weight of 1000 or less, an alicyclic compound having a carboxyl group, or an aliphatic compound) and the like can be contained.
このような分子量1000以下のフェノール化合物は、例えば、特開平4−122938号、特開平2−28531号、米国特許第4,916,210、欧州特許第219294等に記載の方法を参考にして、当業者において容易に合成することができる。
カルボキシル基を有する脂環族、又は脂肪族化合物の具体例としてはコール酸、デオキシコール酸、リトコール酸などのステロイド構造を有するカルボン酸誘導体、アダマンタンカルボン酸誘導体、アダマンタンジカルボン酸、シクロヘキサンカルボン酸、シクロヘキサンジカルボン酸などが挙げられるがこれらに限定されるものではない。
Such phenolic compounds having a molecular weight of 1000 or less can be obtained by referring to, for example, the methods described in JP-A-4-1222938, JP-A-2-28531, US Pat. No. 4,916,210, European Patent 219294, etc. It can be easily synthesized by those skilled in the art.
Specific examples of alicyclic or aliphatic compounds having a carboxyl group include carboxylic acid derivatives having a steroid structure such as cholic acid, deoxycholic acid, lithocholic acid, adamantane carboxylic acid derivatives, adamantane dicarboxylic acid, cyclohexane carboxylic acid, cyclohexane Examples thereof include, but are not limited to, dicarboxylic acids.
以下、実施例により本発明を説明するが、本発明は、これらに限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention, this invention is not limited to these.
<ネガ型現像液の調製>
下記表1に示すネガ型現像液(ND−1)〜(ND−17)に含有される溶剤について、ネガ型現像液(ND−13)〜(ND−14)についてはイオン交換フィルター(日本ポール社製イオンクリーン、孔径0.1μm)による濾過を2回行い、ネガ型現像液(ND−1)〜(ND−12)については濾過を1回だけ行った。またネガ型現像液(ND−15)〜(ND−17)についてはイオン交換フィルターによる濾過を行わなかった。その後、各溶剤をポリテトラフルオロエチレンフィルター(日本ポール社製エンフロン、孔径0.1μm)で濾過し、ネガ型現像液(ND−1)〜(ND−17)を調製した。
上述の手順で得られたネガ型現像液に含有される金属不純物の含有量(単位ppb)を偏光ゼーマン原子吸光分光光度計(日立製、Z−9000)を用いて、Na、K、Ca、Fe、Cu、Mg、Mn、Znの8元素について測定を実施した。その結果も合わせて下記表1に示す。
<Preparation of negative developer>
Regarding the solvents contained in the negative developers (ND-1) to (ND-17) shown in Table 1 below, ion-exchange filters (Nippon Pole) are used for the negative developers (ND-13) to (ND-14). Filtration with Ion Clean (manufactured by Ion Clean Co., Ltd., pore size: 0.1 μm) was performed twice, and the negative developers (ND-1) to (ND-12) were filtered only once. Further, the negative developers (ND-15) to (ND-17) were not filtered with an ion exchange filter. Then, each solvent was filtered with a polytetrafluoroethylene filter (ENFLON manufactured by Nippon Pole Co., Ltd., pore size: 0.1 μm) to prepare negative developers (ND-1) to (ND-17).
Using a polarized Zeeman atomic absorption spectrophotometer (manufactured by Hitachi, Z-9000), the content (unit ppb) of the metal impurities contained in the negative developer obtained by the above-described procedure was Na, K, Ca, Measurements were performed on eight elements of Fe, Cu, Mg, Mn, and Zn. The results are also shown in Table 1 below.
表1において、括弧内の数値は、ネガ型現像液として2種類の有機溶剤を併用した時の、2種類の溶剤の混合質量比を表す。 In Table 1, the numerical value in parentheses represents a mixing mass ratio of two types of solvents when two types of organic solvents are used in combination as a negative developer.
合成例1(樹脂(A1)の合成)
窒素気流下、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルの6/4(質量比)の混合溶剤20gを3つ口フラスコに入れ、これを80℃に加熱した(溶剤(1))。γ―ブチロラクトンメタクリレート、ヒドロキシアダマンタンメタクリレート、2−メチル−2−アダマンチルメタクリレートをモル比40/25/35の割合でプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピ
レングリコールモノメチルエーテルの6/4(質量比)の混合溶剤に溶解し、22質量%のモノマー溶液(200g)を調製した。更に、重合開始剤V−601(和光純薬工業製)をモノマーに対し8mol%を加え、溶解させた溶液を、上記溶剤(1)に対して6時間かけて滴下した。滴下終了後、さらに80℃で2時間反応させた。反応液を放冷後ヘキサン1800ml/酢酸エチル200mlに注ぎ、析出した紛体をろ取、乾燥すると、樹脂(A1)が37g得られた。得られた樹脂(A1)の標準ポリスチレン換算の重量平均分子量は、5500、分散度(Mw/Mn)は、1.65であった。
Synthesis Example 1 (Synthesis of Resin (A1))
Under a nitrogen stream, 20 g of a 6/4 (mass ratio) mixed solvent of propylene glycol monomethyl ether acetate and propylene glycol monomethyl ether was placed in a three-necked flask and heated to 80 ° C. (solvent (1)). γ-butyrolactone methacrylate, hydroxyadamantane methacrylate and 2-methyl-2-adamantyl methacrylate are mixed into propylene glycol monomethyl ether acetate and 6/4 (mass ratio) of propylene glycol monomethyl ether in a molar ratio of 40/25/35. It melt | dissolved and the 22 mass% monomer solution (200g) was prepared. Furthermore, 8 mol% of polymerization initiator V-601 (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was added to the monomer, and a dissolved solution was added dropwise to the solvent (1) over 6 hours. After completion of dropping, the reaction was further carried out at 80 ° C. for 2 hours. The reaction solution was allowed to cool and then poured into 1800 ml of hexane / 200 ml of ethyl acetate. The precipitated powder was collected by filtration and dried to obtain 37 g of Resin (A1). The weight average molecular weight in terms of standard polystyrene of the obtained resin (A1) was 5500, and the dispersity (Mw / Mn) was 1.65.
同様にして、樹脂(A2)〜(A15)を合成した。 Similarly, resins (A2) to (A15) were synthesized.
以下、樹脂(A2)〜(A15)の構造を示す。樹脂(A1)〜(A15)の組成比(モル比)、重量平均分子量、分散度を、下記表2に示す。 Hereinafter, the structures of the resins (A2) to (A15) are shown. Table 2 below shows the composition ratio (molar ratio), weight average molecular weight, and dispersity of the resins (A1) to (A15).
<レジスト組成物の調製>
下記表3に示すように、各成分を溶剤に溶解させ固形分濃度5.3質量%の溶液を調製し、これを0.05μmのポリエチレンフィルターでろ過してレジスト組成物(Ra1)〜(Ra17)を調製した。
<Preparation of resist composition>
As shown in Table 3 below, each component was dissolved in a solvent to prepare a solution having a solid content concentration of 5.3% by mass, and this was filtered through a 0.05 μm polyethylene filter to form resist compositions (Ra1) to (Ra17). ) Was prepared.
表3における、略号は、次の通りである。 Abbreviations in Table 3 are as follows.
N−1:N,N−ジフェニルアニリン
N−2:ジアザビシクロ[4.3.0]ノネン
N−3:4−ジメチルアミノピリジン
N-1: N, N-diphenylaniline N-2: Diazabicyclo [4.3.0] nonene N-3: 4-Dimethylaminopyridine
W−1: メガファックF176(大日本インキ化学工業(株)製)(フッ素系)
W−2: メガファックR08(大日本インキ化学工業(株)製)(フッ素及びシリコン系)
W−3: ポリシロキサンポリマーKP−341(信越化学工業(株)製)(シリコン系)
W−4: PF6320(OMNOVA社製)(フッ素系)
W-1: MegaFuck F176 (Dainippon Ink Chemical Co., Ltd.) (Fluorine)
W-2: Megafuck R08 (Dainippon Ink Chemical Co., Ltd.) (fluorine and silicon)
W-3: Polysiloxane polymer KP-341 (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) (silicon-based)
W-4: PF6320 (manufactured by OMNOVA) (fluorine-based)
SL−1:プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート
SL−2:プロピレングリコールモノメチルエーテル
SL-1: Propylene glycol monomethyl ether acetate SL-2: Propylene glycol monomethyl ether
下記表4に、表中に記載した樹脂(D)の重量平均分子量、繰り返し単位モル比を示す。 Table 4 below shows the weight average molecular weight and repeating unit molar ratio of the resin (D) described in the table.
上記で調製したレジスト組成物(Ra1)〜(Ra17)を用いて下記の方法で評価を行った。 Evaluation was performed by the following method using the resist compositions (Ra1) to (Ra17) prepared above.
実施例1
シリコンウエハー上に有機反射防止膜ARC29A(日産化学社製)を塗布し、205℃で、60秒間ベークを行い、78nmの反射防止膜を形成した。その上にレジスト組成物(Ra1)をスピン塗布し、120℃で、60秒間ベークを行い、150nmのレジスト膜を形成した。得られたウェハーを、ArFエキシマレーザースキャナーとしてNA0.75のレンズが装備されたASML社製のPAS5500/1100を用いて、パターン形成用のマスクを介して、露光した。露光後、120℃で、60秒間加熱した後、ウェハーを1000rpmの回転数で回転させながら、スプレー法を用いてネガ型現像液(ND−1)で60秒間現像(ネガ型現像)し、回転したままのウェハーにスプレー法を用いて1−ヘキサノールによるリンスを30秒間行った後、4000rpmの回転数で30秒間ウェハーを回転させてリンス液を除去することで、90nm(1:1)のラインアンドスペースのレジストパターンを得た。
Example 1
An organic antireflection film ARC29A (Nissan Chemical Co., Ltd.) was applied on a silicon wafer and baked at 205 ° C. for 60 seconds to form a 78 nm antireflection film. A resist composition (Ra1) was spin-coated thereon and baked at 120 ° C. for 60 seconds to form a 150 nm resist film. The obtained wafer was exposed through a mask for pattern formation using a PAS5500 / 1100 manufactured by ASML equipped with an NA0.75 lens as an ArF excimer laser scanner. After exposure, after heating at 120 ° C. for 60 seconds, while developing the wafer for 60 seconds (negative development) with the negative developer (ND-1) using the spray method while rotating the wafer at a rotation speed of 1000 rpm, rotation The wafer is rinsed with 1-hexanol using a spray method for 30 seconds as it is, and then the wafer is rotated at 4000 rpm for 30 seconds to remove the rinse solution, whereby a 90 nm (1: 1) line is obtained. An andspace resist pattern was obtained.
実施例2
シリコンウエハー上に有機反射防止膜ARC29A(日産化学社製)を塗布し、205℃で、60秒間ベークを行い、78nmの反射防止膜を形成した。その上にレジスト組成物(Ra1)をスピン塗布し、120℃で、60秒間ベークを行い、150nmのレジスト膜を形成した。得られたウェハーを、液浸液として純水を用い、ArFエキシマレーザースキャナーとしてNA0.85のレンズが装備されたASML社製のTWINSCAN/1250iを用いて、パターン形成用のマスクを介して、液浸露光した。露光後、ウェハを2000rpmの回転数で回転させ、水を除去した。その後120℃で、60秒間加熱した後、ウェハーを1000rpmの回転数で回転させながら、スプレー法を用いてネガ型現像液(ND−1)で60秒間現像(ネガ型現像)し、回転したままのウェハーにスプレー法を用いて1−ヘキサノールによるリンスを30秒間行った後、4000rpmの回転数で30秒間ウェハーを回転させてリンス液を除去することで、90nm(1:1)のラインアンドスペースのレジストパターンを得た。
Example 2
An organic antireflection film ARC29A (Nissan Chemical Co., Ltd.) was applied on a silicon wafer and baked at 205 ° C. for 60 seconds to form a 78 nm antireflection film. A resist composition (Ra1) was spin-coated thereon and baked at 120 ° C. for 60 seconds to form a 150 nm resist film. Using the TWINSCAN / 1250i manufactured by ASML equipped with a lens of NA0.85 as an ArF excimer laser scanner, the obtained wafer was passed through a mask for pattern formation using pure water as an immersion liquid. Immersion exposure. After the exposure, the wafer was rotated at 2000 rpm to remove water. Then, after heating at 120 ° C. for 60 seconds, the wafer is rotated at a rotation speed of 1000 rpm and developed with a negative developer (ND-1) for 60 seconds using a spray method (negative development). The wafer was rinsed with 1-hexanol for 30 seconds using a spray method, and then the wafer was rotated at 4000 rpm for 30 seconds to remove the rinse solution, thereby 90 nm (1: 1) line and space. A resist pattern was obtained.
実施例3〜15及び比較例1〜3
レジスト組成物、ネガ型現像液及びネガ型現像用リンス液を下記表5に示す組み合わせに変更した以外は、実施例1の方法と同様にして、90nm(1:1)のラインアンドスペースのレジストパターンを得た。
Examples 3 to 15 and Comparative Examples 1 to 3
A 90 nm (1: 1) line-and-space resist in the same manner as in Example 1 except that the resist composition, negative developer, and negative developer rinse were changed to the combinations shown in Table 5 below. Got a pattern.
実施例16
シリコンウエハー上に有機反射防止膜ARC29A(日産化学社製)を塗布し、205℃で、60秒間ベークを行い、78nmの反射防止膜を形成した。その上にレジスト組成物(Ra1)をスピン塗布し、120℃で、60秒間ベークを行い、150nmのレジスト膜を形成した。得られたウェハーを、ArFエキシマレーザースキャナーとしてNA0.75のレンズが装備されたASML社製のPAS5500/1100を用いて、パターン形成用のマスクを介して、露光した。露光後、120℃で、60秒間加熱した後、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド水溶液(2.38質量%)(ポジ型現像液)で60秒間現像(ポジ型現像)し、純水でリンスし、ピッチ360nm、線幅270nmのパターンを得た。次に、ウェハーを1000rpmの回転数で回転させながら、スプレー法を用いてネガ型現像液(ND−1)で60秒間現像(ネガ型現像)し、回転したままのウェハーにスプレー法を用いて1−ヘキサノールによるリンスを30秒間行った後、4000rpmの回転数で30秒間ウェハーを回転させてリンス液を除去することで、90nm(1:1)のラインアンドスペースのレジストパターンを得た。
Example 16
An organic antireflection film ARC29A (Nissan Chemical Co., Ltd.) was applied on a silicon wafer and baked at 205 ° C. for 60 seconds to form a 78 nm antireflection film. A resist composition (Ra1) was spin-coated thereon and baked at 120 ° C. for 60 seconds to form a 150 nm resist film. The obtained wafer was exposed through a mask for pattern formation using a PAS5500 / 1100 manufactured by ASML equipped with an NA0.75 lens as an ArF excimer laser scanner. After exposure, the film is heated at 120 ° C. for 60 seconds, developed with an aqueous tetramethylammonium hydroxide solution (2.38% by mass) (positive developer) for 60 seconds (positive development), rinsed with pure water, and pitched. A pattern of 360 nm and a line width of 270 nm was obtained. Next, while rotating the wafer at a rotation speed of 1000 rpm, development is performed for 60 seconds with a negative developer (ND-1) using a spray method (negative development), and the wafer is rotated using the spray method. After rinsing with 1-hexanol for 30 seconds, the wafer was rotated at a rotation speed of 4000 rpm for 30 seconds to remove the rinse solution, thereby obtaining a 90 nm (1: 1) line-and-space resist pattern.
実施例17
シリコンウエハー上に有機反射防止膜ARC29A(日産化学社製)を塗布し、205℃で、60秒間ベークを行い、78nmの反射防止膜を形成した。その上にレジスト組成物(Ra1)をスピン塗布し、120℃で、60秒間ベークを行い、150nmのレジスト膜を形成した。得られたウェハーを、ArFエキシマレーザースキャナーとしてNA0.75のレンズが装備されたASML社製のPAS5500/1100を用いて、パターン形成用のマスクを介して、露光した。露光後、120℃で、60秒間加熱した後、ウェハーを1000rpmの回転数で回転させながら、スプレー法を用いてネガ型現像液(ND−1)で60秒間現像(ネガ型現像)し、回転したままのウェハーにスプレー法を用いて1−ヘキサノールによるリンスを30秒間行った後、4000rpmの回転数で30秒間ウェハーを回転させてリンス液を除去することで、ピッチ360nm、線幅270nmのパターンを得た。次に、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド水溶液(2.38質量%)(ポジ型現像液)で60秒間現像(ポジ型現像)し、純水でリンスして、90nm(1:1)のラインアンドスペースのレジストパターンを得た。
Example 17
An organic antireflection film ARC29A (Nissan Chemical Co., Ltd.) was applied on a silicon wafer and baked at 205 ° C. for 60 seconds to form a 78 nm antireflection film. A resist composition (Ra1) was spin-coated thereon and baked at 120 ° C. for 60 seconds to form a 150 nm resist film. The obtained wafer was exposed through a mask for pattern formation using a PAS5500 / 1100 manufactured by ASML equipped with an NA0.75 lens as an ArF excimer laser scanner. After exposure, after heating at 120 ° C. for 60 seconds, while developing the wafer for 60 seconds (negative development) with the negative developer (ND-1) using the spray method while rotating the wafer at a rotation speed of 1000 rpm, rotation The wafer is rinsed with 1-hexanol using a spray method for 30 seconds as it is, and then the wafer is rotated at 4000 rpm for 30 seconds to remove the rinse solution, whereby a pattern with a pitch of 360 nm and a line width of 270 nm is obtained. Got. Next, the film was developed with a tetramethylammonium hydroxide aqueous solution (2.38% by mass) (positive developer) for 60 seconds (positive development), rinsed with pure water, and 90 nm (1: 1) line and space. A resist pattern was obtained.
感度の評価
実施例1〜17及び比較例1〜3で得られた90nm(1:1)のラインアンドスペースのレジストパターンを測長走査型電子顕微鏡(日立社製S−9260)を使用して観察し、線幅90nmのラインアンドスペースのマスクパターンを再現する露光量の値を感度(最適露光量とも云う)とした。値が小さいほど良好な性能であることを示す。結果を表5に示す。
Evaluation of Sensitivity Using a length-measuring scanning electron microscope (S-9260 manufactured by Hitachi, Ltd.), a 90 nm (1: 1) line and space resist pattern obtained in Examples 1 to 17 and Comparative Examples 1 to 3 was used. Observed, the value of exposure amount that reproduces a line-and-space mask pattern with a line width of 90 nm was defined as sensitivity (also referred to as optimum exposure amount). A smaller value indicates better performance. The results are shown in Table 5.
疎密依存性の評価
実施例1〜17及び比較例1〜3で得られた90nm(1:1)のラインアンドスペースのレジストパターンを測長走査型電子顕微鏡(日立社製S−9260)を使用して観察
し、上記90nmのラインアンドスペース1:1を再現する露光量を最適照射量とし、最適露光量に於ける上記密パターン(ライン:スペース=1:1)の線幅と、孤立ラインパターン(ライン:スペース=1:5)の線幅を測定し、その差を疎密依存性の指標とした。この値が小さいほど性能が良好であることを示す。結果を表5に示す。
Evaluation of density dependence Using a length-measuring scanning electron microscope (S-9260 manufactured by Hitachi, Ltd.) for the 90 nm (1: 1) line and space resist pattern obtained in Examples 1 to 17 and Comparative Examples 1 to 3 The exposure dose that reproduces the 90 nm line and space 1: 1 is the optimum dose, and the line width of the dense pattern (line: space = 1: 1) at the optimum exposure dose and the isolated line The line width of the pattern (line: space = 1: 5) was measured, and the difference was used as an index of density dependence. The smaller this value, the better the performance. The results are shown in Table 5.
トレンチパターンの解像性の評価
実施例1〜17及び比較例1〜3で得られた90nm(1:1)のラインアンドスペースレジストパターンを走査型顕微鏡(日立社製S−9260)を用いて観察し、上記90nmのラインアンドスペース1:1を再現する露光量を最適照射量とし、最適露光量から露光量を増やしてトレンチ(スペースのことを示す)線幅を細くした際に隣接したパターン同士が繋がらずに解像する最小トレンチ(スペース)線幅をトレンチパターンの解像性とした。値が小さいほど、より微細なトレンチパターン解像することを表し、解像性が良好であることを表す。結果を表5に示す。
Evaluation of Resolution of Trench Pattern Using a scanning microscope (S-9260 manufactured by Hitachi, Ltd.), the 90 nm (1: 1) line and space resist pattern obtained in Examples 1-17 and Comparative Examples 1-3. Observed, the exposure amount that reproduces the above 90 nm line and space 1: 1 is the optimum irradiation amount, and when the exposure amount is increased from the optimum exposure amount and the trench (indicating the space) line width is narrowed, the adjacent pattern The minimum trench (space) line width that is resolved without being connected to each other is defined as the resolution of the trench pattern. The smaller the value, the finer the trench pattern resolution, and the better the resolution. The results are shown in Table 5.
表5から、本発明のパターン形成方法により、高感度且つトレンチパターンの解像性に優れ、更には疎密依存性の優れた微細パターンを高感度に且つ安定的に形成できることは明らかである。 From Table 5, it is clear that the pattern forming method of the present invention can stably form a fine pattern with high sensitivity and excellent trench pattern resolution and further with high density dependence.
1 照射光
2 露光マスク
3 パターン
4 ウェハ
1
Claims (9)
(イ)露光工程及び
(ウ)金属不純物の含有量が、100ppb以下の有機溶剤を含有するネガ型現像液を用いて現像を行う工程
を含むことを特徴とするパターン形成方法。 (A) A step of applying a negative developing resist composition containing a resin whose polarity is increased by the action of an acid and whose solubility in a negative developing solution decreases.
(A) an exposure step; and (c) a pattern forming method comprising: developing with a negative developer containing an organic solvent having a metal impurity content of 100 ppb or less.
一般式(1)に於いて、
R及びR’は、各々独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシル基、アルコキシカルボニル基、カルボキシル基、ヒドロキシル基、シアノ基又はハロゲン原子を表す。R及びR’は、互いに結合して環を形成してもよい。 (C) The step of developing using a negative developer is a step of developing using a developer containing a solvent represented by the following general formula (1). The pattern formation method in any one of.
In general formula (1),
R and R ′ each independently represents a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkoxyl group, an alkoxycarbonyl group, a carboxyl group, a hydroxyl group, a cyano group or a halogen atom. R and R ′ may be bonded to each other to form a ring.
一般式(2)に於いて、
R’’及びR’’’’は、各々独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシル基、アルコキシカルボニル基、カルボキシル基、ヒドロキシル基、シアノ基又はハロゲン原子を表す。R’’及びR’’’’は、互いに結合して環を形成してもよい。
R’’’は、アルキレン基又はシクロアルキレン基を表す。 (C) The step of developing using a negative developer is a step of developing using a developer containing a solvent represented by the following general formula (2). The pattern formation method in any one of.
In general formula (2),
R ″ and R ″ ″ each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkoxyl group, an alkoxycarbonyl group, a carboxyl group, a hydroxyl group, a cyano group or a halogen atom. R ″ and R ″ ″ may be bonded to each other to form a ring.
R ′ ″ represents an alkylene group or a cycloalkylene group.
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