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JP2009042459A - Resist pattern coating film forming material and resist pattern coating film forming method - Google Patents

Resist pattern coating film forming material and resist pattern coating film forming method Download PDF

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JP2009042459A
JP2009042459A JP2007206679A JP2007206679A JP2009042459A JP 2009042459 A JP2009042459 A JP 2009042459A JP 2007206679 A JP2007206679 A JP 2007206679A JP 2007206679 A JP2007206679 A JP 2007206679A JP 2009042459 A JP2009042459 A JP 2009042459A
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Japan
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group
resist pattern
coating film
aqueous solution
structural unit
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Pending
Application number
JP2007206679A
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Japanese (ja)
Inventor
Shogo Matsumaru
省吾 松丸
Hideo Haneda
英夫 羽田
Shigenori Fujikawa
茂紀 藤川
Hiromi Takemoto
広美 武本
Toyoki Kunitake
豊喜 国武
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tokyo Ohka Kogyo Co Ltd
RIKEN
Original Assignee
Tokyo Ohka Kogyo Co Ltd
RIKEN
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Publication date
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  • Photosensitive Polymer And Photoresist Processing (AREA)

Abstract

【課題】レジストパターン表面に有機の被覆膜を形成できるレジストパターン被覆膜形成用材料、該レジストパターン被覆膜形成用材料を用いたレジストパターン被覆膜形成方法を提供する。
【解決手段】レジストパターン表面に被覆膜を形成するためのレジストパターン被覆膜形成用材料であって、水溶液中で電離して正の電荷を帯びる部位を有する水溶性樹脂(A1)を含有する第一の水溶液と、水溶液中で負の電荷を帯びる部位を有する水溶性樹脂(A2)を含有する第二の水溶液とから構成されるレジストパターン被覆膜形成用材料。
【選択図】なし
A resist pattern coating film forming material capable of forming an organic coating film on a resist pattern surface, and a resist pattern coating film forming method using the resist pattern coating film forming material.
A resist pattern coating film forming material for forming a coating film on a resist pattern surface, comprising a water-soluble resin (A1) having a portion which is ionized in an aqueous solution and has a positive charge. A resist pattern coating film-forming material comprising: a first aqueous solution to be formed; and a second aqueous solution containing a water-soluble resin (A2) having a negatively charged portion in the aqueous solution.
[Selection figure] None

Description

本発明は、レジストパターン表面を被覆するレジストパターン被覆膜形成用材料およびレジストパターン被覆膜形成方法に関する。   The present invention relates to a resist pattern coating film forming material and a resist pattern coating film forming method for coating a resist pattern surface.

半導体デバイス、液晶デバイス等の各種電子デバイスにおける微細構造の製造には、リソグラフィー技術が多用されている。
リソグラフィー技術においては、従来、レジストとよばれる感光性の有機材料が用いられている。レジストとしては、放射線、たとえば真空紫外線等の短波長の光や電子線といった放射線の照射(露光)によりアルカリ現像液に対する溶解性(アルカリ溶解性)が変化するものが一般的に用いられている。かかるレジストは、露光によって、構造の一部が分解したり、架橋を形成する等によってアルカリ溶解性が変化する。そのため、露光部と未露光部との間でアルカリ溶解性に差が生じ、これによってレジストパターンが形成可能となる。つまり、レジストを用いて形成されたレジスト膜に対して選択的露光を行うと、当該レジスト膜のアルカリ溶解性が部分的に変化する。そして、このレジスト膜をアルカリ現像すると、アルカリ溶解性の高い部分が溶解し、除去されてレジストパターンが形成される。
レジストには、露光部のアルカリ溶解性が増大するポジ型と、露光部のアルカリ溶解性が低下するネガ型とがある。
Lithography technology is frequently used to manufacture fine structures in various electronic devices such as semiconductor devices and liquid crystal devices.
In the lithography technique, a photosensitive organic material called a resist is conventionally used. As the resist, a resist whose solubility (alkali solubility) in an alkali developer is changed by irradiation (exposure) of radiation such as light having a short wavelength such as vacuum ultraviolet rays or electron beam is generally used. Such a resist changes its alkali solubility due to, for example, decomposition of a part of the structure or formation of a cross-linkage upon exposure. For this reason, a difference in alkali solubility occurs between the exposed portion and the unexposed portion, whereby a resist pattern can be formed. That is, when selective exposure is performed on a resist film formed using a resist, the alkali solubility of the resist film partially changes. And when this resist film is alkali-developed, a part with high alkali solubility will melt | dissolve and will be removed and a resist pattern will be formed.
There are two types of resists: a positive type in which the alkali solubility in the exposed area increases and a negative type in which the alkali solubility in the exposed area decreases.

近年、半導体素子や液晶表示素子の製造においては、リソグラフィー技術の進歩により急速に微細化が進んでいる。微細化の手段としては露光光の短波長化が一般的に行われており、具体的には、従来は、g線、i線に代表される紫外線が用いられていたが、現在では、KrFエキシマレーザー(248nm)が導入され、さらに、ArFエキシマレーザー(193nm)が導入されている。
かかる短波長の露光光源に対して高い感度を有するレジストの1つとして、放射線の作用により酸を発生する酸発生剤成分と、該酸の作用によりアルカリ溶解性が変化する基材成分とを含有する化学増幅型レジスト組成物が知られている(たとえば特許文献1〜2参照)。
特許第2881969号公報 特開2003−241385号公報
In recent years, in the manufacture of semiconductor elements and liquid crystal display elements, miniaturization has rapidly progressed due to advances in lithography technology. As a means for miniaturization, the wavelength of exposure light is generally shortened. Specifically, conventionally, ultraviolet rays typified by g-line and i-line have been used, but now KrF is used. An excimer laser (248 nm) is introduced, and an ArF excimer laser (193 nm) is further introduced.
As one of resists having high sensitivity to such short-wavelength exposure light sources, it contains an acid generator component that generates acid by the action of radiation and a base material component that changes alkali solubility by the action of the acid. A chemically amplified resist composition is known (see, for example, Patent Documents 1 and 2).
Japanese Patent No. 2881969 JP 2003-241385 A

現在、パターンの微細化に伴い、解像性のさらなる向上のために、レジスト膜を薄膜化する傾向がある。しかしながら、レジスト膜の薄膜化に伴い、当該レジスト膜に形成されるレジストパターンのエッチング耐性が低下する。そのためエッチング耐性の低下は、当該レジストパターンをマスクとしてその下地部分(基板等)のエッチングを行う際に、レジストパターンの形状が崩れたり、エッチングの途中でレジストパターンが消失してしまい、下地部分へのパターンの転写を精度よく行うことができないなどの問題を生じる。かかる問題は、レジストパターンが微細化するほど、また、パターンの密度が高くなるほど生じやすくなる。
また、レジストパターンの微細化に伴い、ラインエッジラフネス(LER)の改善が重要な問題となっている。LERは、レジストパターン側壁の表面に荒れであり、ホールパターンにおけるホール周囲の歪みや、ラインアンドスペースパターンにおけるライン幅のばらつき等の原因となって、微細な半導体素子の形成等に悪影響を与えるおそれがある。
Currently, with the miniaturization of patterns, there is a tendency to reduce the thickness of the resist film in order to further improve the resolution. However, as the resist film becomes thinner, the etching resistance of the resist pattern formed on the resist film decreases. For this reason, the etching resistance is reduced when the underlying portion (substrate or the like) is etched using the resist pattern as a mask, the shape of the resist pattern is lost, or the resist pattern disappears during the etching, and the underlying portion is removed. This causes a problem that the pattern cannot be transferred accurately. Such a problem is more likely to occur as the resist pattern becomes finer and the pattern density increases.
Further, along with the miniaturization of resist patterns, improvement of line edge roughness (LER) has become an important issue. LER is rough on the surface of the resist pattern side wall and may cause adverse effects on the formation of fine semiconductor elements due to distortion around the hole in the hole pattern and variation in line width in the line and space pattern. There is.

上記問題を解決する手段の1つとして、レジストパターン表面に膜(被覆膜)を形成し、その表面の保護することが考えられる。
かかる用途に用いられる被覆膜(レジストパターン被覆膜)を形成するための材料には、レジストパターン表面を選択的に被覆できる選択性の高さが必要となる。すなわち、選択性が低いと、レジストパターン表面にレジストパターン被覆膜を形成する際に、レジストパターンの抜けている部分(スペース部)の基板表面にまで被覆膜が形成されてしまう。また、レジストパターン被覆膜を形成するための材料には、薄膜を形成できることも重要となる。すなわち、薄膜を形成できないと、レジストパターンのスペース部が当該材料で埋まってしまうおそれがあり、このような問題は、レジストパターンが微細化するほど生じやすくなる。
しかしながら、これまで、上記のような要求を満たすレジストパターン被覆膜、特に有機のレジストパターン被覆膜を形成できる材料はほとんど知られていないのが現状である。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、レジストパターン表面に有機の被覆膜を形成できるレジストパターン被覆膜形成用材料、該レジストパターン被覆膜形成用材料を用いたレジストパターン被覆膜形成方法を提供することを目的とする。
As one means for solving the above problem, it is conceivable to form a film (coating film) on the resist pattern surface and protect the surface.
A material for forming a coating film (resist pattern coating film) used for such applications needs to have high selectivity capable of selectively coating the resist pattern surface. That is, when the selectivity is low, when the resist pattern coating film is formed on the resist pattern surface, the coating film is formed even on the substrate surface where the resist pattern is missing (space part). In addition, it is important that a thin film can be formed as a material for forming the resist pattern coating film. That is, if the thin film cannot be formed, the space portion of the resist pattern may be filled with the material, and such a problem is more likely to occur as the resist pattern becomes finer.
However, to date, there are few known materials that can form a resist pattern coating film that satisfies the above requirements, in particular, an organic resist pattern coating film.
The present invention has been made in view of the above circumstances, and is a resist pattern coating film forming material capable of forming an organic coating film on the resist pattern surface, and a resist using the resist pattern coating film forming material It aims at providing the pattern coating film formation method.

これまで、有機薄膜を形成する方法としては、様々な方法が提案されており、その1つとして交互吸着法がある。交互吸着法は、正に帯電する樹脂(カチオン性ポリマー)および負に帯電する樹脂(アニオン性ポリマー)の溶液を、それぞれ交互に材料表面に接触させることにより、それぞれの樹脂を当該材料表面に吸着させ、積層型の有機膜を形成する方法である(たとえば「21世紀版 薄膜作製応用ハンドブック」第520〜524頁(エヌ・ティ・エス社、発行:2003年4月22日)参照。)。これまで、交互吸着法を、レジストパターン表面の被覆用途に用いることは検討されておらず、当該用途に適した材料についても検討されてはいない。
本発明者らは、鋭意検討の結果、交互吸着法により、効果的にレジストパターン被覆膜を形成できることを見出し、本発明を完成させた。
すなわち、本発明の第一の態様は、レジストパターン表面に被覆膜を形成するためのレジストパターン被覆膜形成用材料であって、
水溶液中で正の電荷を帯びる部位を有する水溶性樹脂(A1)を含有する第一の水溶液と、水溶液中で負の電荷を帯びる部位を有する水溶性樹脂(A2)を含有する第二の水溶液とから構成されるレジストパターン被覆膜形成用材料である。
本発明の第二の態様は、支持体上に形成されたレジストパターン表面に、前記第一の態様のレジストパターン被覆膜形成用材料を用いて被覆膜を形成するレジストパターン被覆膜形成方法であって、
前記レジストパターン表面に前記第一の水溶液を接触させる工程と、前記第一の水溶液を接触させた後のレジストパターン表面に前記第二の水溶液を接触させる工程とを含むレジストパターン被覆膜形成方法である。
So far, various methods have been proposed as a method for forming an organic thin film, and one of them is an alternate adsorption method. In the alternate adsorption method, a positively charged resin (cationic polymer) and a negatively charged resin (anionic polymer) solution are alternately brought into contact with the material surface to adsorb each resin to the material surface. (See, for example, “21st Century Thin Film Manufacturing Application Handbook”, pages 520 to 524 (NTS Corporation, published on April 22, 2003)). So far, the use of the alternate adsorption method for coating the resist pattern surface has not been studied, and materials suitable for the use have not been studied.
As a result of intensive studies, the present inventors have found that a resist pattern coating film can be effectively formed by an alternate adsorption method, and have completed the present invention.
That is, the first aspect of the present invention is a resist pattern coating film forming material for forming a coating film on the resist pattern surface,
A first aqueous solution containing a water-soluble resin (A1) having a positively charged site in the aqueous solution and a second aqueous solution containing a water-soluble resin (A2) having a negatively charged site in the aqueous solution And a resist pattern coating film forming material.
According to a second aspect of the present invention, there is provided a resist pattern coating film formation in which a coating film is formed on the resist pattern surface formed on a support using the resist pattern coating film forming material of the first aspect. A method,
A resist pattern coating film forming method, comprising: bringing the first aqueous solution into contact with the resist pattern surface; and bringing the second aqueous solution into contact with the resist pattern surface after contacting the first aqueous solution It is.

なお、本明細書および特許請求の範囲において、「アルキル基」は、特に断りがない限り、直鎖、分岐鎖および環状の1価の飽和炭化水素基を包含するものとする。
「低級アルキル基」は、炭素原子数1〜5のアルキル基である。
「アルキレン基」は、特に断りがない限り、直鎖、分岐鎖および環状の2価の飽和炭化水素基を包含するものとする。
「構成単位」とは、樹脂(重合体)を構成するモノマー単位(単量体単位)を意味する。
「露光」は放射線の照射全般を含む概念とする。
In the present specification and claims, the “alkyl group” includes linear, branched and cyclic monovalent saturated hydrocarbon groups unless otherwise specified.
The “lower alkyl group” is an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms.
The “alkylene group” includes linear, branched and cyclic divalent saturated hydrocarbon groups unless otherwise specified.
“Structural unit” means a monomer unit (monomer unit) constituting a resin (polymer).
“Exposure” is a concept that includes general irradiation of radiation.

本発明により、レジストパターン表面に有機の被覆膜を形成できるレジストパターン被覆膜形成用材料、該レジストパターン被覆膜形成用材料を用いたレジストパターン被覆膜形成方法を提供できる。   The present invention can provide a resist pattern coating film forming material capable of forming an organic coating film on the resist pattern surface, and a resist pattern coating film forming method using the resist pattern coating film forming material.

≪レジストパターン被覆膜形成用材料≫
本発明のレジストパターン被覆膜形成用材料は、水溶液中で正の電荷を帯びる部位を有する水溶性樹脂(A1)を含有する第一の水溶液と、水溶液中で負の電荷を帯びる部位を有する水溶性樹脂(A2)を含有する第二の水溶液とから構成される。
かかるレジストパターン被覆膜形成用材料を用いることにより、レジストパターン表面に有機の被覆膜を形成できる。すなわち、まず、レジストパターン表面に前記第一の水溶液を接触させると、前記第一の水溶液中の水溶性樹脂(A1)が、その正の電荷により、レジストパターン表面に吸着し、これによって、レジストパターン表面に水溶性樹脂(A1)の層(以下、(A1)層ということがある。)が形成される。次いで、その上に前記第二の水溶液を接触させると、該第二の水溶液中の水溶性樹脂(A2)が、(A1)層に吸着し、水溶性樹脂(A2)の層(以下、(A2)層ということがある。)が形成される。これにより、レジストパターン表面に、(A1)層および(A2)層が積層された有機膜(レジストパターン被覆膜)が形成される。
そして、さらにその上に、前記第一の水溶液および前記第二の水溶液を交互に接触させると、(A1)層および(A2)層が交互に積層され、これにより、該レジストパターン被覆膜の膜厚をさらに厚くすることができる。
≪Material for forming resist pattern coating film≫
The resist pattern coating film forming material of the present invention has a first aqueous solution containing the water-soluble resin (A1) having a positive charge in an aqueous solution and a negative charge in the aqueous solution. And a second aqueous solution containing the water-soluble resin (A2).
By using such a resist pattern coating film forming material, an organic coating film can be formed on the resist pattern surface. That is, first, when the first aqueous solution is brought into contact with the resist pattern surface, the water-soluble resin (A1) in the first aqueous solution is adsorbed on the resist pattern surface by the positive charge, thereby A layer of water-soluble resin (A1) (hereinafter sometimes referred to as (A1) layer) is formed on the pattern surface. Next, when the second aqueous solution is brought into contact therewith, the water-soluble resin (A2) in the second aqueous solution is adsorbed on the (A1) layer, and the water-soluble resin (A2) layer (hereinafter referred to as ( A2) layer)) is formed. As a result, an organic film (resist pattern coating film) in which the (A1) layer and the (A2) layer are laminated is formed on the resist pattern surface.
Further, when the first aqueous solution and the second aqueous solution are alternately brought into contact with each other, the (A1) layer and the (A2) layer are alternately laminated, whereby the resist pattern coating film The film thickness can be further increased.

<第一の水溶液>
第一の水溶液は、水溶液中で正の電荷を帯びる部位を有する水溶性樹脂(A1)を含有する。
水溶性樹脂(A1)としては、たとえば、これまで交互吸着法に用いられているカチオン性樹脂を用いることができる。中でも、当該樹脂のポリマー主鎖または側鎖部分に、水溶液中で電離して正の電荷を帯びる塩形成部位を有するものが好ましい。該塩形成部位は、正の電荷を帯びた原子を含む基(以下、正電荷基という。)と、該正電荷基の電荷を中和して塩を形成する対イオンとからなる部位であり、該正電荷基としては、たとえば、Nを有する基、Sを有する基等が挙げられる。
を有する基としては、たとえば、NHから1個の水素原子を除いた基(−NH )、またはその水素原子の一部もしくは全部が置換基で置換された基;NHから2個の水素原子を除いた基(>NH )、またはその水素原子の一部もしくは全部が置換基で置換された基;NHから3個の水素原子を除いた基(≡NH)、またはその水素原子が置換基で置換された基等が挙げられる。前記置換基としては、たとえばアルキル基、アルコキシ基、アリール基等が挙げられ、これらの中でも炭素数1〜5のアルキル基が好ましい。
前記正電荷基の対イオンとしては、前記正電荷基と塩を形成するものであれば特に限定されず、たとえば塩素イオン、臭素イオン、フッ素イオン、ヨウ素イオン等のハロゲンイオン等が挙げられる。これらの中でも、ハロゲンイオンが好ましく、特に塩素イオンまたは臭素イオンが好ましい。
また、上記以外の、水溶液中で電離して正の電荷を帯びる部位としては、−NH、>NH等が挙げられる。
<First aqueous solution>
The first aqueous solution contains a water-soluble resin (A1) having a positively charged portion in the aqueous solution.
As the water-soluble resin (A1), for example, a cationic resin that has been used in the alternate adsorption method so far can be used. Especially, what has the salt formation site | part which is ionized in aqueous solution and has a positive charge in the polymer principal chain or side chain part of the said resin is preferable. The salt-forming site is a site comprising a group containing a positively charged atom (hereinafter referred to as a positively charged group) and a counter ion that forms a salt by neutralizing the charge of the positively charged group. Examples of the positively charged group include a group having N + and a group having S + .
Examples of the group having a N +, for example, (+ -NH 3) NH 4 from one group other than a hydrogen atom, or a group substituted for some or all substituents of the hydrogen atom; from NH 4 A group in which two hydrogen atoms have been removed (> NH 2 + ), or a group in which some or all of the hydrogen atoms have been substituted with substituents; a group in which three hydrogen atoms have been removed from NH 4 (≡NH + Or a group in which the hydrogen atom is substituted with a substituent. As said substituent, an alkyl group, an alkoxy group, an aryl group etc. are mentioned, for example, Among these, a C1-C5 alkyl group is preferable.
The counter ion of the positively charged group is not particularly limited as long as it forms a salt with the positively charged group, and examples thereof include halogen ions such as chlorine ion, bromine ion, fluorine ion and iodine ion. Among these, halogen ions are preferable, and chlorine ions or bromine ions are particularly preferable.
In addition to the above, examples of the site that is ionized in an aqueous solution and has a positive charge include —NH 2 ,> NH, and the like.

水溶性樹脂(A1)として、より具体的には、たとえば下記式(11)〜(19)で表される構成単位のいずれか1種以上を有する樹脂が挙げられる。かかる樹脂の具体例としては、たとえばポリジメチルジアリルアンモニウムクロリド(PDDA−Cl)、ポリジメチルジアリルアンモニウムブロミド(PDDA−Br)等のポリジメチルジアリルアンモニウム塩(PDDA)、ポリアリルアミン(PAH)、ポリエチレンイミン(PEI)、ポリ2−ビニル−1−メチルピリジニウムブロミド(P2VMP)、ポリ4−ビニル−1−メチルピリジニウムブロミド(P4VMP)、ポリ2−メタクリルオキシエチルトリメチルアンモニウムブロミド(PMEA)等が挙げられる。   More specifically, examples of the water-soluble resin (A1) include resins having any one or more of structural units represented by the following formulas (11) to (19). Specific examples of such resins include polydimethyldiallylammonium salts (PDDA) such as polydimethyldiallylammonium chloride (PDDA-Cl) and polydimethyldiallylammonium bromide (PDDA-Br), polyallylamine (PAH), polyethyleneimine ( PEI), poly-2-vinyl-1-methylpyridinium bromide (P2VMP), poly-4-vinyl-1-methylpyridinium bromide (P4VMP), poly-2-methacryloxyethyltrimethylammonium bromide (PMEA), and the like.

Figure 2009042459
Figure 2009042459

上記式中、R101〜R110は、それぞれ独立に炭素数1〜5のアルキル基である。
11〜X18は、それぞれ独立に、ハロゲンイオンまたはアニオン性有機イオンである。ハロゲンイオンとしては、塩素イオン、臭素イオン等が挙げられる。アニオン性有機イオンとしては、パラトルエンスルホン酸などのアニオン性有機イオンが挙げられる。
In said formula, R < 101 > -R < 110 > is a C1-C5 alkyl group each independently.
X 11 to X 18 are each independently a halogen ion or an anionic organic ion. Examples of halogen ions include chlorine ions and bromine ions. Examples of anionic organic ions include anionic organic ions such as paratoluenesulfonic acid.

本発明においては、水溶性樹脂(A1)が、環式基を有するものであることが好ましい。これにより、形成される被覆膜のエッチング耐性が向上し、結果、当該被覆膜で被覆されたレジストパターンのエッチング耐性も向上する。
環式基としては、脂肪族環式基であってもよく、芳香族環式基であってもよい。
ここで、本明細書および特許請求の範囲において、「脂肪族」とは、芳香族に対する相対的な概念であって、芳香族性を持たない基、化合物等を意味するものとする。「脂肪族環式基」は、芳香族性を有する単環式基または多環式基であることを示す。「芳香族環式基」は、芳香族性を有する単環式基または多環式基であることを示す。
脂肪族環式基において、置換基を除いた基本の環の構造としては、炭素および水素からなる基(脂肪族炭化水素基)であってもよく、該脂肪族炭化水素基の環骨格上の炭素原子が窒素原子、硫黄原子等のヘテロ原子で置換された脂肪族複素環式基であってもよい。
脂肪族炭化水素基は、飽和または不飽和のいずれでもよいが、通常は飽和であることが好ましい。脂肪族炭化水素基の具体例としては、モノシクロアルカンから1個以上の水素原子を除いた基;ビシクロアルカン、トリシクロアルカン、テトラシクロアルカンなどのポリシクロアルカンから1個以上の水素原子を除いた基などを例示できる。具体的には、シクロペンタン、シクロヘキサン等のモノシクロアルカンから1個以上の水素原子を除いた基や、アダマンタン、ノルボルナン、イソボルナン、トリシクロデカン、テトラシクロドデカンなどのポリシクロアルカンから1個以上の水素原子を除いた基などが挙げられる。これらの基は、その水素原子の一部または全部が置換基(例えば低級アルキル基、フッ素原子またはフッ素化アルキル基)で置換されていてもよい。
芳香族環式基において、置換基を除いた基本の環の構造は、炭素および水素からなる基(芳香族炭化水素基)であってもよく、その環骨格上の炭素原子が窒素原子、硫黄原子等のヘテロ原子で置換された芳香族複素環式基であってもよい。芳香族炭化水素基としては、炭素数6〜16の芳香族炭化水素基が挙げられ、具体的には、ベンゼン、ナフタレン、アントラセン、フェナントレン、ピレンなどから1個以上の水素原子を除いた基などを例示できる。
In the present invention, the water-soluble resin (A1) preferably has a cyclic group. Thereby, the etching resistance of the coating film to be formed is improved, and as a result, the etching resistance of the resist pattern covered with the coating film is also improved.
The cyclic group may be an aliphatic cyclic group or an aromatic cyclic group.
Here, in the present specification and claims, “aliphatic” is a relative concept with respect to aromatics, and means a group, a compound, or the like that does not have aromaticity. The “aliphatic cyclic group” indicates a monocyclic group or polycyclic group having aromaticity. The “aromatic cyclic group” indicates a monocyclic group or polycyclic group having aromaticity.
In the aliphatic cyclic group, the basic ring structure excluding the substituent may be a group consisting of carbon and hydrogen (aliphatic hydrocarbon group), and on the ring skeleton of the aliphatic hydrocarbon group. It may be an aliphatic heterocyclic group in which a carbon atom is substituted with a heteroatom such as a nitrogen atom or a sulfur atom.
The aliphatic hydrocarbon group may be saturated or unsaturated, but is usually preferably saturated. Specific examples of the aliphatic hydrocarbon group include a group in which one or more hydrogen atoms have been removed from a monocycloalkane; one or more hydrogen atoms have been removed from a polycycloalkane such as a bicycloalkane, tricycloalkane, or tetracycloalkane. The group etc. can be illustrated. Specifically, a group obtained by removing one or more hydrogen atoms from a monocycloalkane such as cyclopentane or cyclohexane, or one or more polycycloalkanes such as adamantane, norbornane, isobornane, tricyclodecane, or tetracyclododecane. Examples include a group excluding a hydrogen atom. In these groups, some or all of the hydrogen atoms may be substituted with a substituent (for example, a lower alkyl group, a fluorine atom or a fluorinated alkyl group).
In the aromatic cyclic group, the basic ring structure excluding the substituent may be a group consisting of carbon and hydrogen (aromatic hydrocarbon group), and the carbon atom on the ring skeleton is a nitrogen atom or sulfur. It may be an aromatic heterocyclic group substituted with a heteroatom such as an atom. Examples of the aromatic hydrocarbon group include an aromatic hydrocarbon group having 6 to 16 carbon atoms, specifically, a group in which one or more hydrogen atoms are removed from benzene, naphthalene, anthracene, phenanthrene, pyrene, or the like. Can be illustrated.

本発明においては、特に、水溶性樹脂(A1)が、ジアリルジアルキルアンモニウム塩から誘導される構成単位を有する樹脂(以下、樹脂(A1−1)という。)であることが好ましい。樹脂(A1−1)は、レジストパターン表面への吸着性が高い。また、該構成単位が環式基を含むことからエッチング耐性にも優れる。
ここで、本明細書および特許請求の範囲において、「ジアリルジアルキルアンモニウム塩から誘導される構成単位」とは、ジアリルジアルキルアンモニウム塩のエチレン性二重結合(アリル基の二重結合)が開裂して形成される構成単位を意味する。
ジアリルジアルキルアンモニウム塩から誘導される構成単位としては、たとえば下記一般式(a−1−1)または(a−1−2)で表される構成単位が挙げられる。
In the present invention, it is particularly preferable that the water-soluble resin (A1) is a resin having a structural unit derived from a diallyldialkylammonium salt (hereinafter referred to as resin (A1-1)). Resin (A1-1) has high adsorptivity to the resist pattern surface. Moreover, since the structural unit contains a cyclic group, the etching resistance is excellent.
Here, in the present specification and claims, the “structural unit derived from diallyldialkylammonium salt” means that an ethylenic double bond (a double bond of an allyl group) of diallyldialkylammonium salt is cleaved. It means the structural unit to be formed.
Examples of the structural unit derived from a diallyldialkylammonium salt include structural units represented by the following general formula (a-1-1) or (a-1-2).

Figure 2009042459
[式中、R〜Rはそれぞれ独立に炭素数1〜5のアルキル基であり;M〜Mはそれぞれ独立に1価のアニオンである。]
Figure 2009042459
[Wherein, R 1 to R 4 are each independently an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms; and M 1 to M 2 are each independently a monovalent anion. ]

〜Rのアルキル基としては、炭素数1〜5の直鎖または分岐鎖のアルキル基が好ましく、メチル基またはエチル基がより好ましく、メチル基が特に好ましい。
〜Mとしては、前記対イオンとして挙げたものと同様のものが挙げられる。
As the alkyl group for R 1 to R 4 , a linear or branched alkyl group having 1 to 5 carbon atoms is preferable, a methyl group or an ethyl group is more preferable, and a methyl group is particularly preferable.
Examples of M 1 to M 2 are the same as those mentioned as the counter ion.

樹脂(A1−1)中、ジアリルジアルキルアンモニウム塩から誘導される構成単位の割合は、樹脂(A1−1)を構成する全構成単位の合計に対し、50〜100モル%が好ましく、75〜100モル%がより好ましい。50モル%以上であると、レジストパターン表面への吸着性が高く、レジストパターン被覆膜の成膜性が向上する。
樹脂(A1−1)は、特に、ジアリルジアルキルアンモニウム塩から誘導される構成単位からなる樹脂、すなわちポリジアリルジアルキルアンモニウム塩であることが最も好ましい。
In the resin (A1-1), the proportion of the structural unit derived from the diallyldialkylammonium salt is preferably 50 to 100 mol% with respect to the total of all the structural units constituting the resin (A1-1), and 75 to 100 Mole% is more preferred. When it is 50 mol% or more, the adsorptivity to the resist pattern surface is high, and the film formability of the resist pattern coating film is improved.
The resin (A1-1) is most preferably a resin composed of structural units derived from a diallyldialkylammonium salt, that is, a polydiallyldialkylammonium salt.

樹脂(A1−1)は、本発明の効果を損なわない範囲で、ジアリルジアルキルアンモニウム塩から誘導される構成単位以外の構成単位を有していてもよい。かかる構成単位としては、ジアリルジアルキルアンモニウム塩と共重合可能なモノマーから誘導されるものであればよい。   The resin (A1-1) may have a structural unit other than the structural unit derived from the diallyldialkylammonium salt as long as the effects of the present invention are not impaired. Such a structural unit may be any one derived from a monomer copolymerizable with a diallyldialkylammonium salt.

樹脂(A1−1)は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
また、水溶性樹脂(A1)として、樹脂(A1−1)と、それ以外の水溶性樹脂との混合樹脂を用いてもよい。
Resin (A1-1) may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.
Further, as the water-soluble resin (A1), a mixed resin of the resin (A1-1) and other water-soluble resins may be used.

水溶性樹脂(A1)は、質量平均分子量(ゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)によるポリスチレン換算質量平均分子量、以下同様。)が、50000〜1000000であることが好ましく、100000〜800000であることがより好ましく、100000〜500000であることがさらに好ましい。上記範囲であると、ドライエッチング耐性レジストパターンとの接着性等が向上する。
水溶性樹脂(A1)は、市販のものを用いてもよく、合成してもよい。
The water-soluble resin (A1) preferably has a mass average molecular weight (polystyrene equivalent weight average molecular weight by gel permeation chromatography (GPC), the same shall apply hereinafter) of 50,000 to 1,000,000, more preferably 100,000 to 800,000. More preferably, it is 100,000 to 500,000. Adhesiveness with a dry etching resistant resist pattern etc. are in the said range.
A commercially available water-soluble resin (A1) may be used or synthesized.

第一の水溶液中、水溶性樹脂(A1)の濃度は、第一の水溶液の総質量に対し、0.01〜50質量%が好ましく、0.05〜10質量%がより好ましく、0.1〜5質量%であることが最も好ましい。上記範囲であると、レジストパターンへの接着性が向上する。   In the first aqueous solution, the concentration of the water-soluble resin (A1) is preferably 0.01 to 50% by mass, more preferably 0.05 to 10% by mass with respect to the total mass of the first aqueous solution, Most preferably, it is -5 mass%. Within the above range, the adhesion to the resist pattern is improved.

第一の水溶液は、水溶性樹脂(A1)以外に、本発明の効果を損なわない範囲で、任意成分として、塗布性を向上させるための界面活性剤、イオン強度調整剤、pH調整剤などを適宜、添加含有させることができる。
イオン強度調整剤としては、NaClなどの無機塩(アルカリ金属イオン)、パラトルエンスルホン酸ナトリウム、テトラメチルブロミドなどの有機塩が挙げられる。
pH調節剤としては、一般的な酸、アルカリ、pH調整用緩衝剤などを使用できる。
第一の水溶液のpHは、0.1〜11が好ましく、0.2〜9がより好ましく、0.1〜7が最も好ましい。
In addition to the water-soluble resin (A1), the first aqueous solution contains, as an optional component, a surfactant, an ionic strength adjusting agent, a pH adjusting agent and the like as optional components as long as the effects of the present invention are not impaired. It can be added and contained as appropriate.
Examples of the ionic strength adjusting agent include inorganic salts (alkali metal ions) such as NaCl, and organic salts such as sodium paratoluenesulfonate and tetramethyl bromide.
As the pH adjusting agent, general acid, alkali, pH adjusting buffer and the like can be used.
The pH of the first aqueous solution is preferably from 0.1 to 11, more preferably from 0.2 to 9, and most preferably from 0.1 to 7.

<第二の水溶液>
第二の水溶液は、水溶液中で負の電荷を帯びる部位を有する水溶性樹脂(A2)を含有する。
水溶性樹脂(A2)としては、たとえば、これまで交互吸着法に用いられているアニオン性樹脂を用いることができる。かかるアニオン性樹脂としては、当該樹脂のポリマー主鎖または側鎖部分に、水溶液中で負に帯電する基(以下、負電荷基という。)を有する樹脂が挙げられる。該負電荷基の具体例としては、たとえば、−SOH、−SO 、−COOH、−COO等が挙げられ、これらの中でも−SOH、−SO が好ましい。式中、Mは1価のカチオンであり、たとえばナトリウムイオン、カリウムイオン等のアルカリ金属イオン等が挙げられる。
水溶性樹脂(A2)として、より具体的には、たとえば下記式(21)〜(29)で表される構成単位のいずれか1種以上を有する樹脂が挙げられる。これらの樹脂はいずれか1種を単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。
水溶性樹脂(A2)の具体例としては、たとえばポリスチレンスルホン酸(PSS)、ポリビニル硫酸、ポリアクリル酸(PAA)、ポリマレイン酸(PMA)、ポリマレイン酸アンモニウム塩(PMAA)、PSSとポリ(2,3−ジハイドロチエノ(3,4−b−1,4−ジオキシン))(PDHD)との混合樹脂(PSS−PDHD)等が挙げられる。PSS−PDHDとしては、たとえば下記式(30)で表されるものが挙げられる。
<Second aqueous solution>
The second aqueous solution contains a water-soluble resin (A2) having a negatively charged portion in the aqueous solution.
As the water-soluble resin (A2), for example, an anionic resin that has been used in the alternate adsorption method so far can be used. Examples of such an anionic resin include resins having a group (hereinafter referred to as a negatively charged group) that is negatively charged in an aqueous solution in the polymer main chain or side chain portion of the resin. Specific examples of the negative charge groups, for example, -SO 3 H, -SO 3 - M 3, -COOH, -COO - M 3 , and the like, -SO 3 H Of these, -SO 3 - M 3 is preferred. In the formula, M 3 is a monovalent cation, and examples thereof include alkali metal ions such as sodium ion and potassium ion.
More specifically, examples of the water-soluble resin (A2) include resins having any one or more of structural units represented by the following formulas (21) to (29). Any one of these resins may be used alone, or two or more thereof may be mixed and used.
Specific examples of the water-soluble resin (A2) include, for example, polystyrene sulfonic acid (PSS), polyvinyl sulfate, polyacrylic acid (PAA), polymaleic acid (PMA), polymaleic acid ammonium salt (PMAA), PSS and poly (2, 3-Dihydrothieno (3,4-b-1,4-dioxin)) (PDHD) and mixed resin (PSS-PDHD) and the like. Examples of PSS-PDHD include those represented by the following formula (30).

Figure 2009042459
Figure 2009042459

本発明においては、水溶性樹脂(A2)が、環式基を有するものであることが好ましい。これにより、形成される被覆膜のエッチング耐性が向上し、結果、当該被覆膜で被覆されたレジストパターンのエッチング耐性も向上する。
環式基としては、前記水溶性樹脂(A2)の項で挙げた環式基と同様のものが挙げられる。
In the present invention, the water-soluble resin (A2) preferably has a cyclic group. Thereby, the etching resistance of the coating film to be formed is improved, and as a result, the etching resistance of the resist pattern covered with the coating film is also improved.
Examples of the cyclic group include those similar to the cyclic group mentioned in the section of the water-soluble resin (A2).

本発明においては、特に、水溶性樹脂(A2)が、スチレンスルホン酸またはその塩から誘導される構成単位を有する樹脂(以下、樹脂(A2−1)という。)であることが好ましい。
ここで、本明細書および特許請求の範囲において、「スチレンスルホン酸またはその塩から誘導される構成単位」とは、スチレンスルホン酸またはその塩のエチレン性二重結合が開裂して構成される構成単位を意味する。
スチレンスルホン酸またはその塩から誘導される構成単位としては、たとえば下記一般式(a−2−1)で表される構成単位が挙げられる。
In the present invention, the water-soluble resin (A2) is particularly preferably a resin having a structural unit derived from styrenesulfonic acid or a salt thereof (hereinafter referred to as resin (A2-1)).
Here, in the present specification and claims, the “structural unit derived from styrene sulfonic acid or a salt thereof” is a component constituted by cleavage of an ethylenic double bond of styrene sulfonic acid or a salt thereof. Means a unit.
Examples of the structural unit derived from styrene sulfonic acid or a salt thereof include a structural unit represented by the following general formula (a-2-1).

Figure 2009042459
[式中、Rは水素原子、炭素数1〜5のアルキル基、ハロゲン原子またはハロゲン化アルキル基であり;Rは炭素数1〜5のアルキル基であり;Mは水素原子または1価のカチオンであり;pは1〜2の整数であり;qは0〜2の整数である。]
Figure 2009042459
[Wherein, R is a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, a halogen atom or a halogenated alkyl group; R 5 is an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms; M 3 is a hydrogen atom or monovalent] P is an integer of 1-2; q is an integer of 0-2. ]

Rのアルキル基として、具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基などの低級の直鎖状または分岐状のアルキル基が挙げられる。Rのハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられる。Rのハロゲン化アルキル基としては、前記炭素数1〜5のアルキル基の水素原子の一部または全部が前記ハロゲン原子で置換された基が挙げられる。
Rとしては、水素原子または低級アルキル基であることが好ましく、工業上の入手の容易さから、水素原子またはメチル基であることが最も好ましい。
のアルキル基としては、Rのアルキル基と同様のものが挙げられる。
のカチオンとしては、特に制限はなく、たとえばナトリウムイオン、カリウムイオン等のアルカリ金属イオン等が挙げられる。
としては、水素原子が最も好ましい。
pは1が最も好ましい。
qは0または1が好ましく、0が最も好ましい。
Specific examples of the alkyl group for R include lower linear chains such as methyl, ethyl, propyl, isopropyl, n-butyl, isobutyl, tert-butyl, pentyl, isopentyl, and neopentyl. Or a branched alkyl group. Examples of the halogen atom for R include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom. Examples of the halogenated alkyl group for R include groups in which some or all of the hydrogen atoms of the alkyl group having 1 to 5 carbon atoms have been substituted with the halogen atoms.
R is preferably a hydrogen atom or a lower alkyl group, and most preferably a hydrogen atom or a methyl group in terms of industrial availability.
As the alkyl group for R 5, the same alkyl groups as those for R can be used.
The cation of M 3, is not particularly limited, such as sodium ions, alkali metal ions such as potassium ions.
M 3 is most preferably a hydrogen atom.
p is most preferably 1.
q is preferably 0 or 1, and most preferably 0.

樹脂(A2−1)中、スチレンスルホン酸から誘導される構成単位の割合は、樹脂(A2−1)を構成する全構成単位の合計に対し、50〜100モル%が好ましく、75〜100モル%がより好ましい。50モル%以上であると、水溶性樹脂(A1)に対する吸着性が高く、レジストパターン被覆膜の成膜性が向上する。
樹脂(A2−1)は、特に、スチレンスルホン酸から誘導される構成単位からなる樹脂、すなわちポリスチレンスルホン酸であることが最も好ましい。
In the resin (A2-1), the proportion of structural units derived from styrene sulfonic acid is preferably 50 to 100 mol%, preferably 75 to 100 mol based on the total of all structural units constituting the resin (A2-1). % Is more preferable. When it is 50 mol% or more, the adsorptivity to the water-soluble resin (A1) is high, and the film formability of the resist pattern coating film is improved.
In particular, the resin (A2-1) is most preferably a resin composed of structural units derived from styrenesulfonic acid, that is, polystyrenesulfonic acid.

樹脂(A2−1)は、本発明の効果を損なわない範囲で、スチレンスルホン酸から誘導される構成単位以外の構成単位を有していてもよい。かかる構成単位としては、スチレンスルホン酸と共重合可能なモノマーから誘導されるものであればよく、該モノマーとしては、たとえばエチレンおよびその誘導体、ビニルアルコールおよびその誘導体、アクリル酸およびその誘導体、アクリルアミドおよびその誘導体、アクリロニトリルおよびその誘導体、メタクリル酸およびその誘導体、スチレンおよびその誘導体などが挙げられる。   The resin (A2-1) may have a structural unit other than the structural unit derived from styrenesulfonic acid as long as the effects of the present invention are not impaired. Such a structural unit may be derived from a monomer copolymerizable with styrene sulfonic acid. Examples of the monomer include ethylene and its derivatives, vinyl alcohol and its derivatives, acrylic acid and its derivatives, acrylamide and Examples thereof include acrylonitrile and derivatives thereof, methacrylic acid and derivatives thereof, styrene and derivatives thereof, and the like.

樹脂(A2−1)は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
また、水溶性樹脂(A2)として、樹脂(A2−1)と、それ以外の水溶性樹脂との混合樹脂を用いてもよい。かかる混合樹脂としては、たとえば上述したPSS−PDHDが挙げられる。
Resin (A2-1) may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.
Further, as the water-soluble resin (A2), a mixed resin of the resin (A2-1) and other water-soluble resins may be used. Examples of such a mixed resin include the above-described PSS-PDHD.

水溶性樹脂(A2)は、質量平均分子量が、500〜1500000であることが好ましく、500〜1200000であることがより好ましく、500〜1000000であることがさらに好ましい。上記範囲であると、レジストパターンへの接着性等に優れる。
水溶性樹脂(A2)は、市販のものを用いてもよく、合成してもよい。
The water-soluble resin (A2) has a mass average molecular weight of preferably 500 to 1500,000, more preferably 500 to 1200000, and further preferably 500 to 1000000. It is excellent in the adhesiveness etc. to a resist pattern as it is the said range.
A commercially available water-soluble resin (A2) may be used or synthesized.

第二の水溶液は、水溶性樹脂(A2)以外に、本発明の効果を損なわない範囲で、任意成分として、塗布性を向上させるための界面活性剤、イオン強度調整剤、pH調整剤などを適宜、添加含有させることができる。
イオン強度調整剤としては、NaClなどの無機塩(アルカリ金属イオン)、パラトルエンスルホン酸ナトリウム、テトラメチルブロミドなどの有機塩が挙げられる。
pH調節剤としては、一般的な酸、アルカリ、pH調整用緩衝剤などを使用できる。
第二の水溶液のpHは、3〜13が好ましく、4〜11がより好ましく、6〜8が最も好ましい。
In addition to the water-soluble resin (A2), the second aqueous solution contains, as an optional component, a surfactant, an ionic strength adjusting agent, a pH adjusting agent and the like as optional components, as long as the effects of the present invention are not impaired. It can be added and contained as appropriate.
Examples of the ionic strength adjusting agent include inorganic salts (alkali metal ions) such as NaCl, and organic salts such as sodium paratoluenesulfonate and tetramethyl bromide.
As the pH adjusting agent, general acid, alkali, pH adjusting buffer and the like can be used.
3-13 are preferable, as for pH of a 2nd aqueous solution, 4-11 are more preferable, and 6-8 are the most preferable.

第二の水溶液中、水溶性樹脂(A2)の濃度は、第二の水溶液の総質量に対し、0.01〜50質量%が好ましく、0.05〜10質量%がより好ましく、0.1〜5質量%であることが最も好ましい。上記範囲であると、レジストパターンへの接着性が向上する。   In the second aqueous solution, the concentration of the water-soluble resin (A2) is preferably 0.01 to 50% by mass, more preferably 0.05 to 10% by mass with respect to the total mass of the second aqueous solution, Most preferably, it is -5 mass%. Within the above range, the adhesion to the resist pattern is improved.

本発明のレジストパターン被覆膜形成用材料は、レジストパターン表面に被覆膜を形成するために用いられ、特に、下記本発明のレジストパターン被覆膜形成方法に好適に用いられる。   The resist pattern coating film forming material of the present invention is used for forming a coating film on the resist pattern surface, and particularly preferably used in the resist pattern coating film forming method of the present invention described below.

≪レジストパターン被覆膜形成方法≫
本発明のレジストパターン被覆膜形成方法は、支持体上に形成されたレジストパターン表面に、前記第一の水溶液を接触させる工程(以下、第一接触工程という。)と、前記第一の水溶液を接触させた後のレジストパターン表面に前記第二の水溶液を接触させる工程(以下、第二接触工程という。)とを含む。これにより、上述したように、レジストパターン表面に有機の被覆膜を形成できる。
≪Method for forming resist pattern coating film≫
The resist pattern coating film forming method of the present invention comprises a step of bringing the first aqueous solution into contact with the resist pattern surface formed on a support (hereinafter referred to as a first contact step), and the first aqueous solution. A step of bringing the second aqueous solution into contact with the resist pattern surface after the contact (hereinafter referred to as a second contact step). Thereby, as described above, an organic coating film can be formed on the resist pattern surface.

第一接触工程において、前記第一の水溶液を接触させるレジストパターンとしては、特に限定されず、従来公知のレジスト材料を用いて、公知のリソグラフィー法により形成されたものであってよい。かかるレジストパターン表面には、通常、現像液(アルカリ水溶液)に対する溶解性を高める親水性基(水酸基、カルボキシ基等)が存在している。そのため、該レジストパターン表面に第一の水溶液を接触させると、当該第一の水溶液中の、前記水溶性樹脂(A1)の正の電荷を帯びた部位が、レジストパターン表面の親水性基に吸着し、結果、レジストパターン表面に水溶性樹脂(A1)の層((A1)層)が形成される。このとき、前記水溶性樹脂(A1)が前記塩形成部位を有するものであると、レジストパターン表面への吸着がより強固なものとなる。
支持体上に形成されたレジストパターン表面に、前記第一の水溶液を接触させる方法としては、特に限定されず、たとえば前記第一の水溶液中に当該レジストパターンが形成された支持体を浸漬する方法、該レジストパターン上に、前記第一の水溶液をスピンコート法により塗布する方法等が挙げられる。
レジストパターン表面と第一の水溶液の接触時間は、特に限定されない。たとえば接触時間を10〜60秒間の間で変化させても、形成される被覆膜の膜厚にはほとんど影響は見られない。これは、水溶性樹脂(A1)のレジストパターン表面への吸着が、接触時に瞬時に完了するためではないかと推測される。
In the first contact step, the resist pattern with which the first aqueous solution is brought into contact is not particularly limited, and may be formed by a known lithography method using a conventionally known resist material. On the resist pattern surface, there are usually hydrophilic groups (hydroxyl group, carboxy group, etc.) that enhance the solubility in a developer (alkaline aqueous solution). Therefore, when the first aqueous solution is brought into contact with the resist pattern surface, the positively charged portion of the water-soluble resin (A1) in the first aqueous solution is adsorbed to the hydrophilic group on the resist pattern surface. As a result, a water-soluble resin (A1) layer ((A1) layer) is formed on the resist pattern surface. At this time, if the water-soluble resin (A1) has the salt-forming site, the adsorption to the resist pattern surface becomes stronger.
The method of bringing the first aqueous solution into contact with the resist pattern surface formed on the support is not particularly limited. For example, the method of immersing the support having the resist pattern formed in the first aqueous solution. And a method of applying the first aqueous solution on the resist pattern by a spin coating method.
The contact time between the resist pattern surface and the first aqueous solution is not particularly limited. For example, even if the contact time is changed between 10 and 60 seconds, there is almost no effect on the thickness of the coating film to be formed. It is presumed that this is because adsorption of the water-soluble resin (A1) to the resist pattern surface is completed instantaneously upon contact.

第一接触工程後、第二接触工程を行う前に、第一の水溶液を接触させた後のレジストパターン表面を乾燥させてもよい。
乾燥方法は、特に制限はなく、公知の方法が使用でき、たとえばベーク処理を行ってもよく、窒素ガス等の乾燥用ガスを用いてもよく、また、スピンナーを用いて第一の水溶液の塗布を行った場合には、そのまま振り切り乾燥を行ってもよい。
After the first contact step and before the second contact step, the resist pattern surface after contacting the first aqueous solution may be dried.
The drying method is not particularly limited, and a known method can be used. For example, baking treatment may be performed, a drying gas such as nitrogen gas may be used, and application of the first aqueous solution using a spinner In the case of carrying out, it may be shaken off and dried as it is.

次に、前記第一の水溶液を接触させた後のレジストパターン表面に前記第二の水溶液を接触させる第二接触工程を行う。これにより、該第二の水溶液中の水溶性樹脂(A2)が、水溶性樹脂(A1)に吸着し、(A1)層上に、水溶性樹脂(A2)の層((A2)層)が形成される。
該第二の水溶液を接触させる方法としては、特に限定されず、たとえば前記第二の水溶液中に当該レジストパターンが形成された支持体を浸漬する方法、該レジストパターン上に、前記第二の水溶液をスピンコート法により塗布する方法等が挙げられる。
レジストパターン表面と第二の水溶液の接触時間は、特に限定されない。たとえば接触時間を10〜60秒間の間で変化させても、形成される被覆膜の膜厚にはほとんど影響は見られない。これは、水溶性樹脂(A2)の、水溶性樹脂(A1)への吸着が、接触時に瞬時に完了するためではないかと推測される。
同様に、形成される被覆膜の膜厚は、第二の水溶液中の水溶性樹脂(A1)の濃度にも影響されず、たとえば該含有量を0.1〜0.5質量%の範囲内で変化させても、形成される被覆膜の膜厚はほぼ同じである。
Next, a second contact step is performed in which the second aqueous solution is brought into contact with the resist pattern surface after the first aqueous solution is brought into contact therewith. Thereby, the water-soluble resin (A2) in the second aqueous solution is adsorbed to the water-soluble resin (A1), and a layer of the water-soluble resin (A2) ((A2) layer) is formed on the (A1) layer. It is formed.
The method of bringing the second aqueous solution into contact is not particularly limited. For example, a method of immersing a support having the resist pattern formed in the second aqueous solution, the second aqueous solution on the resist pattern. The method of apply | coating by a spin coat method etc. is mentioned.
The contact time between the resist pattern surface and the second aqueous solution is not particularly limited. For example, even if the contact time is changed between 10 and 60 seconds, there is almost no effect on the thickness of the coating film to be formed. It is presumed that this is because the adsorption of the water-soluble resin (A2) to the water-soluble resin (A1) is completed instantaneously upon contact.
Similarly, the film thickness of the coating film to be formed is not affected by the concentration of the water-soluble resin (A1) in the second aqueous solution, and the content ranges from 0.1 to 0.5% by mass, for example. The film thickness of the coating film to be formed is almost the same even if it is changed within the range.

前記第一接触工程および第二接触工程を行うことにより、レジストパターン表面に、(A1)層および(A2)層が積層された有機膜(レジストパターン被覆膜)が形成される。このようにして形成されたレジストパターン被覆膜は、通常、数ナノメートルから数十ナノメートルの薄膜である。   By performing the first contact step and the second contact step, an organic film (resist pattern coating film) in which the (A1) layer and the (A2) layer are laminated is formed on the resist pattern surface. The resist pattern coating film thus formed is usually a thin film of several nanometers to several tens of nanometers.

本発明においては、前記第二接触工程後、さらに、前記レジストパターン表面に、前記第一の水溶液および前記第二の水溶液を交互に接触させる工程(以下、交互接触工程という。)を行うことが好ましい。かかる工程を行うことにより、前記第二接触工程で形成された(A2)層上に、さらに(A1)層および(A2)層が交互に積層され、これにより、レジストパターン被覆膜の膜厚を、さらに厚くすることができる。また、第一の水溶液および前記第二の水溶液を交互に接触させる回数を調節することにより、レジストパターン被覆膜の膜厚を調節することができる。
第一の水溶液および前記第二の水溶液を交互に接触させる(交互接触処理)回数は、所望の膜厚に応じて適宜設定すればよい。該回数が多いほど、形成されるレジストパターン被覆膜の膜厚が厚くなる。
In the present invention, after the second contact step, a step of bringing the first aqueous solution and the second aqueous solution into contact with the resist pattern surface alternately (hereinafter referred to as an alternating contact step) is further performed. preferable. By performing this step, the (A1) layer and the (A2) layer are alternately laminated on the (A2) layer formed in the second contact step, and thereby the film thickness of the resist pattern coating film. Can be made even thicker. Moreover, the film thickness of a resist pattern coating film can be adjusted by adjusting the frequency | count of making a 1st aqueous solution and said 2nd aqueous solution contact alternately.
What is necessary is just to set suitably the frequency | count of making a 1st aqueous solution and said 2nd aqueous solution contact alternately (alternate contact process) according to a desired film thickness. As the number of times increases, the thickness of the resist pattern coating film to be formed increases.

交互接触工程においては、第一の水溶液または第二の水溶液を接触させる前に、レジストパターン表面を乾燥させてもよい。該乾燥を行うか、行わないかを選択することにより、形成される被覆膜の密度を調節できる。
乾燥方法は、特に制限はなく、公知の方法が使用でき、たとえばベーク処理を行ってもよく、窒素ガス等の乾燥用ガスを用いてもよく、また、スピンナーを用いて第一の水溶液の塗布を行った場合には、そのまま振り切り乾燥を行ってもよい。
In the alternating contact step, the resist pattern surface may be dried before contacting the first aqueous solution or the second aqueous solution. The density of the coating film to be formed can be adjusted by selecting whether or not to perform the drying.
The drying method is not particularly limited, and a known method can be used. For example, baking treatment may be performed, a drying gas such as nitrogen gas may be used, and application of the first aqueous solution using a spinner In the case of carrying out, it may be shaken off and dried as it is.

本発明のレジストパターン被覆膜形成方法によりレジストパターン表面に形成される被覆膜の膜厚は、好ましくは0.1〜50nm、より好ましくは1〜30nm、さらに好ましくは1〜10nmである。この範囲内とすることにより、当該被覆膜で被覆されたレジストパターンのエッチング耐性が向上する、LERが改善する等の効果がある。   The film thickness of the coating film formed on the resist pattern surface by the resist pattern coating film forming method of the present invention is preferably 0.1 to 50 nm, more preferably 1 to 30 nm, and further preferably 1 to 10 nm. By setting it within this range, there are effects such as improving the etching resistance of the resist pattern coated with the coating film and improving LER.

本発明においては、さらに、前記第一の水溶液または第二の水溶液を接触させた後のレジストパターン表面を洗浄する工程を行うことが好ましい。これにより、支持体上の、レジスト膜が存在しない部分(非パターン部分)の表面に、余分な水溶性樹脂(A1)および/または水溶性樹脂(A2)が付着していたとしても、その付着力が非常に弱いため、当該洗浄によって洗い流されるか、または濃度が非常に薄くなる。このとき、レジストパターン表面に吸着した水溶性樹脂(A1)および水溶性樹脂(A2)は、強固に付着しているためそのまま残る。そのため、レジストパターン表面には被覆膜が充分に形成されるが、支持体上の非パターン部表面には被覆膜が形成されないかほとんど形成されず、結果、高い選択性で、レジストパターン表面に被覆膜を形成できる。また、洗浄を行うことによって、形成された被覆膜表面に、塩の形成により樹脂が析出するのを防止できる。
洗浄には、公知の方法が使用でき、たとえば水等を用いて行えばよい。
In the present invention, it is preferable to further perform a step of cleaning the resist pattern surface after contacting the first aqueous solution or the second aqueous solution. As a result, even if excess water-soluble resin (A1) and / or water-soluble resin (A2) is attached to the surface of the support where there is no resist film (non-patterned portion), Since the adhesion is very weak, it is washed away by the washing or the concentration becomes very thin. At this time, the water-soluble resin (A1) and the water-soluble resin (A2) adsorbed on the resist pattern surface remain intact because they are firmly attached. Therefore, the coating film is sufficiently formed on the resist pattern surface, but the coating film is not formed or hardly formed on the surface of the non-pattern part on the support. As a result, the resist pattern surface is highly selective. A coating film can be formed. Further, by washing, it is possible to prevent the resin from being deposited on the surface of the formed coating film due to the formation of salt.
For cleaning, a known method can be used, for example, water may be used.

本発明においては、前記第二接触工程後、または交互接触工程後、任意に洗浄工程を行った後に、レジストパターン表面を乾燥させることが好ましい。これにより、レジストパターン表面に形成される被覆膜の膜厚均一性、レジストパターン表面への密着性等が向上する。
該乾燥方法は、特に制限はなく、公知の方法が使用でき、たとえばベーク処理を行ってもよく、窒素ガス等の乾燥用ガスを用いてもよく、また、スピンナーを用いて第一の水溶液および/または第二の水溶液の塗布を行った場合には、そのまま振り切り乾燥を行ってもよい。
本発明においては、特に、ベーク処理を行うことが好ましい。
ベーク処理において、ベーク温度は100〜120℃が好ましい。
ベーク時間は、特に制限はなく、通常、30〜90秒間の範囲内である。
In the present invention, it is preferable to dry the resist pattern surface after the second contact step or after the alternating contact step and optionally after performing a cleaning step. Thereby, the film thickness uniformity of the coating film formed on the resist pattern surface, the adhesion to the resist pattern surface, and the like are improved.
The drying method is not particularly limited, and a known method can be used. For example, baking may be performed, a drying gas such as nitrogen gas may be used, and the first aqueous solution and the spinner may be used. When the second aqueous solution is applied, it may be shaken and dried as it is.
In the present invention, it is particularly preferable to perform a baking treatment.
In the baking process, the baking temperature is preferably 100 to 120 ° C.
The baking time is not particularly limited, and is usually in the range of 30 to 90 seconds.

[レジスト材料]
本発明において、レジストパターン被覆膜により被覆されるレジストパターンを形成するためのレジスト材料としては、特に限定されず、これまで提案されている任意のレジスト材料を適宜選択して用いればよい。レジスト材料には、露光部のアルカリ溶解性が増大するポジ型と、露光部のアルカリ溶解性が低下するネガ型とがあり、本発明において、レジストパターンは、ポジ型のレジスト材料を用いて形成されたものであることが好ましい。
[Resist material]
In the present invention, the resist material for forming the resist pattern covered with the resist pattern coating film is not particularly limited, and any resist material proposed so far may be appropriately selected and used. There are two types of resist materials: a positive type in which the alkali solubility in the exposed area increases, and a negative type in which the alkali solubility in the exposed area decreases. In the present invention, the resist pattern is formed using a positive resist material. It is preferred that

レジスト組成物としては、感度、解像性等に優れることから、化学増幅型レジスト組成物が好ましい。
化学増幅型レジスト組成物としては、特に制限はなく、これまで提案されている多数の化学増幅型レジスト組成物のなかから適宜選択して用いることができる。該化学増幅型レジスト組成物としては、酸の作用によりアルカリ溶解性が変化する基材成分(A’)(以下、(A’)成分という。)および放射線の照射により酸を発生する酸発生剤成分(B’)(以下、(B’)成分という。)が有機溶剤(S’)(以下、(S’)成分という。)に溶解してなるものが一般的である。
ここで、「基材成分」とは、膜形成能を有する有機化合物であり、好ましくは分子量が500以上の有機化合物が用いられる。該有機化合物の分子量が500以上であることにより、膜形成能が向上し、また、ナノレベルのパターンを形成しやすい。
前記分子量が500以上の有機化合物は、分子量が500以上2000以下の低分子量の有機化合物(以下、低分子化合物という。)と、分子量が2000より大きい高分子量の樹脂(重合体)とに大別される。前記低分子化合物としては、通常、非重合体が用いられる。樹脂(重合体)の場合は、「分子量」としてGPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー)によるポリスチレン換算の質量平均分子量を用いるものとする。以下、単に「樹脂」という場合は、分子量が2000より大きい樹脂を示すものとする。
(A’)成分としては、酸の作用によりアルカリ溶解性が変化する低分子化合物であってもよく、酸の作用によりアルカリ溶解性が変化する樹脂であってもよく、これらの混合物であってもよい。
As the resist composition, a chemically amplified resist composition is preferable because of excellent sensitivity, resolution, and the like.
There is no restriction | limiting in particular as a chemically amplified resist composition, It can select suitably from many chemically amplified resist compositions proposed until now and can use it. The chemically amplified resist composition includes a base material component (A ′) whose alkali solubility is changed by the action of an acid (hereinafter referred to as “component (A ′)”) and an acid generator that generates an acid upon irradiation with radiation. Generally, the component (B ′) (hereinafter referred to as “component (B ′)”) is dissolved in an organic solvent (S ′) (hereinafter referred to as “component (S ′)”).
Here, the “base material component” is an organic compound having a film forming ability, and an organic compound having a molecular weight of 500 or more is preferably used. When the molecular weight of the organic compound is 500 or more, the film forming ability is improved and a nano-level pattern is easily formed.
The organic compound having a molecular weight of 500 or more is roughly classified into a low molecular weight organic compound having a molecular weight of 500 to 2000 (hereinafter referred to as a low molecular compound) and a high molecular weight resin having a molecular weight of more than 2000 (polymer). Is done. As the low molecular weight compound, a non-polymer is usually used. In the case of a resin (polymer), a polystyrene-reduced weight average molecular weight by GPC (gel permeation chromatography) is used as the “molecular weight”. Hereinafter, the term “resin” simply means a resin having a molecular weight of more than 2000.
The component (A ′) may be a low molecular compound whose alkali solubility is changed by the action of an acid, or a resin whose alkali solubility is changed by the action of an acid, or a mixture thereof. Also good.

(A’)成分としては、通常、化学増幅型レジスト用の基材成分として用いられている有機化合物を1種単独で、又は2種以上を混合して使用することができる。
本発明に用いられる化学増幅型レジスト組成物の(A’)成分としては、親水性基を有するものが好ましい。親水性基を有することによって、該化学増幅型レジスト組成物を用いてレジストパターンを形成した際に、当該レジストパターン上に、密着性に優れた被覆膜を形成することができる。すなわち、(A’)成分が親水性基を有することにより、レジストパターン表面上に親水性基が存在することとなる。そして、該親水性基に、第一の水溶液中の水溶性樹脂(A1)が吸着することによって、レジストパターン上に被覆膜を形成することができる。
(A’)成分における親水性基としては、水酸基、カルボキシ基、カルボニル基(−C(O)−)、エステル基(エステル結合;−C(O)−O−)、アミノ基、アミド基からなる群から選択される1種以上が好ましい。これらの内、水酸基(特にはアルコール性水酸基又はフェノール性水酸基)、カルボキシ基、エステル基がより好ましい。
中でもカルボキシ基、アルコール性水酸基、フェノール性水酸基がパターン表面上に被覆膜を形成しやすいので特に好ましい。また、ナノレベルでラインエッジラフネス(パターン側壁の凹凸)の小さいパターンを形成でき好ましい。
As the component (A ′), an organic compound that is usually used as a base component for a chemically amplified resist can be used singly or in combination of two or more.
As the component (A ′) of the chemically amplified resist composition used in the present invention, those having a hydrophilic group are preferable. By having a hydrophilic group, when a resist pattern is formed using the chemically amplified resist composition, a coating film having excellent adhesion can be formed on the resist pattern. That is, when the component (A ′) has a hydrophilic group, the hydrophilic group exists on the resist pattern surface. Then, the water-soluble resin (A1) in the first aqueous solution is adsorbed to the hydrophilic group, whereby a coating film can be formed on the resist pattern.
Examples of the hydrophilic group in the component (A ′) include a hydroxyl group, a carboxy group, a carbonyl group (—C (O) —), an ester group (ester bond; —C (O) —O—), an amino group, and an amide group. One or more selected from the group consisting of Among these, a hydroxyl group (particularly an alcoholic hydroxyl group or a phenolic hydroxyl group), a carboxy group, and an ester group are more preferable.
Among these, a carboxy group, an alcoholic hydroxyl group, and a phenolic hydroxyl group are particularly preferable because they easily form a coating film on the pattern surface. In addition, a pattern with small line edge roughness (unevenness on the pattern side wall) can be formed at the nano level, which is preferable.

(A’)成分における親水性基の含有割合は、パターン表面に存在する親水性基の単位面積当たりの量に影響する。したがってパターン上に形成される被覆膜の密着性や密度に影響を与え得る。
(A’)成分が低分子化合物の場合、(A’)成分としては、親水性基を、1分子当たり1〜20当量有するものが好ましく、より好ましくは2〜10当量の範囲である。ここで「1分子当たり1〜20当量の親水性基を有する」とは、1分子中に親水性基が1〜20個存在することを意味する。
(A’)成分が樹脂の場合、(A)成分は、親水性基を、0.2当量以上有することが好ましく、より好ましくは0.5〜0.8当量、さらに好ましくは0.6〜0.75当量の範囲である。これは、当該樹脂が、親水性基を有する構成単位とそれ以外の構成単位からなるとすると、前者の構成単位が20モル%以上、より好ましくは50〜80モル%、さらに好ましくは60モル%〜75モル%であることを意味する。
The content ratio of the hydrophilic group in the component (A ′) affects the amount per unit area of the hydrophilic group present on the pattern surface. Therefore, the adhesion and density of the coating film formed on the pattern can be affected.
When the component (A ′) is a low molecular compound, the component (A ′) preferably has 1 to 20 equivalents of hydrophilic groups per molecule, more preferably 2 to 10 equivalents. Here, “having 1 to 20 equivalents of hydrophilic group per molecule” means that 1 to 20 hydrophilic groups are present in one molecule.
When the component (A ′) is a resin, the component (A) preferably has a hydrophilic group of 0.2 equivalent or more, more preferably 0.5 to 0.8 equivalent, and still more preferably 0.6 to It is the range of 0.75 equivalent. This is because if the resin is composed of a structural unit having a hydrophilic group and other structural units, the former structural unit is 20 mol% or more, more preferably 50 to 80 mol%, still more preferably 60 mol% to It means 75 mol%.

化学増幅型レジスト組成物がネガ型レジスト組成物である場合、(A’)成分としては、酸の作用によりアルカリ溶解性が減少する基材成分が用いられるもともに、当該ネガ型レジスト組成物にさらに架橋剤が配合される。
かかるネガ型レジスト組成物においては、露光により(B’)成分から酸が発生すると、当該酸の作用により(A’)成分と架橋剤との間で架橋が起こり、(A’)成分がアルカリ可溶性からアルカリ不溶性へと変化する。そのため、レジストパターンの形成において、当該ネガ型レジスト組成物を基板上に塗布して得られるレジスト膜に対して選択的に露光すると、露光部はアルカリ不溶性へ転じる一方で、未露光部はアルカリ可溶性のまま変化しないので、アルカリ現像することができる。
ネガ型レジスト組成物の(A’)成分としては、通常、アルカリ可溶性樹脂が用いられ、該アルカリ可溶性樹脂としては、α−(ヒドロキシアルキル)アクリル酸、またはα−(ヒドロキシアルキル)アクリル酸の低級アルキルエステルから選ばれる少なくとも一つから誘導される単位を有する樹脂が、膨潤の少ない良好なレジストパターンが形成でき、好ましい。なお、α−(ヒドロキシアルキル)アクリル酸は、カルボキシ基が結合するα位の炭素原子に水素原子が結合しているアクリル酸と、このα位の炭素原子にヒドロキシアルキル基(好ましくは炭素数1〜5のヒドロキシアルキル基)が結合しているα−ヒドロキシアルキルアクリル酸の一方または両方を示す。
架橋剤としては、例えば、通常は、メチロール基またはアルコキシメチル基を有するグリコールウリルなどのアミノ系架橋剤を用いると、膨潤の少ない良好なレジストパターンが形成でき、好ましい。架橋剤の配合量は、アルカリ可溶性樹脂100質量部に対し、1〜50質量部であることが好ましい。
When the chemically amplified resist composition is a negative resist composition, as the component (A ′), a base material component whose alkali solubility is reduced by the action of an acid is used. Furthermore, a crosslinking agent is blended.
In such a negative resist composition, when an acid is generated from the component (B ′) by exposure, crosslinking occurs between the component (A ′) and the crosslinking agent by the action of the acid, and the component (A ′) is an alkali. Changes from soluble to insoluble in alkali. Therefore, in the formation of the resist pattern, when the resist film obtained by applying the negative resist composition on the substrate is selectively exposed, the exposed portion turns into alkali-insoluble while the unexposed portion is alkali-soluble. Since it remains unchanged, alkali development can be performed.
As the component (A ′) of the negative resist composition, an alkali-soluble resin is usually used. As the alkali-soluble resin, α- (hydroxyalkyl) acrylic acid, or lower of α- (hydroxyalkyl) acrylic acid is used. A resin having a unit derived from at least one selected from alkyl esters is preferable because a good resist pattern with less swelling can be formed. Note that α- (hydroxyalkyl) acrylic acid includes acrylic acid in which a hydrogen atom is bonded to the α-position carbon atom to which the carboxy group is bonded, and a hydroxyalkyl group (preferably having 1 carbon atom) in the α-position carbon atom. One or both of [alpha] -hydroxyalkylacrylic acids to which (5) hydroxyalkyl groups) are attached.
As the crosslinking agent, for example, it is usually preferable to use an amino crosslinking agent such as glycoluril having a methylol group or an alkoxymethyl group because a good resist pattern with less swelling can be formed. It is preferable that the compounding quantity of a crosslinking agent is 1-50 mass parts with respect to 100 mass parts of alkali-soluble resin.

化学増幅型レジスト組成物がポジ型レジスト組成物である場合、(A’)成分としては、酸解離性溶解抑制基を有し、酸の作用によりアルカリ溶解性が増大する基材成分が用いられる。
かかるポジ型レジスト組成物は、露光前はアルカリ不溶性であり、レジストパターン形成時に、露光により(B’)成分から酸が発生すると、当該酸の作用により酸解離性溶解抑制基が解離し、(A’)成分がアルカリ可溶性へと変化する。そのため、レジストパターンの形成において、当該ポジ型レジスト組成物を基板上に塗布して得られるレジスト膜に対して選択的に露光すると、露光部はアルカリ可溶性へ転じる一方で、未露光部はアルカリ不溶性のまま変化しないので、アルカリ現像することができる。
When the chemically amplified resist composition is a positive resist composition, as the component (A ′), a base material component having an acid dissociable, dissolution inhibiting group and increasing alkali solubility by the action of an acid is used. .
Such a positive resist composition is insoluble in alkali before exposure. When an acid is generated from the component (B ′) upon exposure during the formation of the resist pattern, the acid dissociable, dissolution inhibiting group is dissociated by the action of the acid, The component A ′) changes to alkali-soluble. Therefore, in the formation of the resist pattern, when the resist film obtained by applying the positive resist composition on the substrate is selectively exposed, the exposed portion turns into alkali-soluble while the unexposed portion is alkali-insoluble. Since it remains unchanged, alkali development can be performed.

ポジ型レジスト組成物の(A’)成分としては、親水性基と酸解離性溶解抑制基とを有するものが好ましく、下記(A’−1)成分および/または(A’−2)成分がより好ましい。親水性基は酸解離性溶解抑制基を兼ねていてもよい。
・(A’−1)成分:親水性基および酸解離性溶解抑制基を有する樹脂。
・(A’−2)成分:親水性基および酸解離性溶解抑制基を有する低分子化合物。
以下、(A−1)成分および(A’−2)成分の好ましい態様をより具体的に説明する。
As the (A ′) component of the positive resist composition, those having a hydrophilic group and an acid dissociable, dissolution inhibiting group are preferable, and the following (A′-1) component and / or (A′-2) component are: More preferred. The hydrophilic group may also serve as an acid dissociable, dissolution inhibiting group.
-(A'-1) component: Resin which has a hydrophilic group and an acid dissociable, dissolution inhibiting group.
Component (A′-2): a low molecular compound having a hydrophilic group and an acid dissociable, dissolution inhibiting group.
Hereinafter, the preferable aspect of (A-1) component and (A'-2) component is demonstrated more concretely.

[(A’−1)成分]
(A’−1)成分としては、親水性基を有する構成単位と酸解離性溶解抑制基を有する構成単位とを有する樹脂が好ましい。
当該樹脂中の、前記親水性基を有する構成単位の割合は、当該樹脂を構成する全構成単位の合計量に対し、20〜80モル%であることが好ましく、20〜70モル%がより好ましく、20〜60モル%がさらに好ましい。
当該樹脂中の、前記酸解離性溶解抑制基を有する構成単位の割合は、当該樹脂を構成する全構成単位の合計量に対し、20〜80モル%であることが好ましく、20〜70モル%がより好ましく、30〜60モル%がさらに好ましい。
好ましくは、前記親水性基を有する構成単位が、カルボキシ基、アルコール性水酸基、フェノール性水酸基を有する構成単位であり、より好ましくはアクリル酸、メタクリル酸、アルコール性水酸基を有する(α−低級アルキル)アクリル酸エステル、ヒドロキシスチレンから誘導される単位である。
[(A′-1) component]
As the component (A′-1), a resin having a structural unit having a hydrophilic group and a structural unit having an acid dissociable, dissolution inhibiting group is preferable.
The proportion of the structural unit having the hydrophilic group in the resin is preferably 20 to 80 mol%, more preferably 20 to 70 mol%, based on the total amount of all the structural units constituting the resin. 20 to 60 mol% is more preferable.
The proportion of the structural unit having the acid dissociable, dissolution inhibiting group in the resin is preferably 20 to 80 mol% with respect to the total amount of all structural units constituting the resin. Is more preferable, and 30 to 60 mol% is more preferable.
Preferably, the structural unit having a hydrophilic group is a structural unit having a carboxy group, an alcoholic hydroxyl group or a phenolic hydroxyl group, more preferably an acrylic acid, methacrylic acid or an alcoholic hydroxyl group (α-lower alkyl). A unit derived from an acrylate ester and hydroxystyrene.

(A’−1)成分として、より具体的には、親水性基および酸解離性溶解抑制基を有するノボラック樹脂、ヒドロキシスチレン系樹脂、(α−低級アルキル)アクリル酸エステル樹脂、ヒドロキシスチレンから誘導される構成単位と(α−低級アルキル)アクリル酸エステルから誘導される構成単位を含有する共重合樹脂等が好適に用いられる。
なお、本明細書において、「(α−低級アルキル)アクリル酸」とは、アクリル酸(CH=CH−COOH)およびα−低級アルキルアクリル酸の一方あるいは両方を示す。α−低級アルキルアクリル酸は、アクリル酸におけるカルボニル基が結合している炭素原子に結合した水素原子が、低級アルキル基で置換されたものを示す。「(α−低級アルキル)アクリル酸エステル」は「(α−低級アルキル)アクリル酸」のエステル誘導体であり、アクリル酸エステルおよびα−低級アルキルアクリル酸エステルの一方あるいは両方を示す。
「(α−低級アルキル)アクリル酸エステルから誘導される構成単位」とは、(α−低級アルキル)アクリル酸エステルのエチレン性2重結合が開裂して形成される構成単位であり、以下(α−低級アルキル)アクリレート構成単位ということがある。「(α−低級アルキル)アクリレート」は、アクリレートおよびα−低級アルキルアクリレートの一方あるいは両方を示す。
「ヒドロキシスチレンから誘導される構成単位」とは、ヒドロキシスチレン又はα―低級アルキルヒドロキシスチレンのエチレン性2重結合が開裂して形成される構成単位であり、以下ヒドロキシスチレン単位ということがある。「α−低級アルキルヒドロキシスチレン」は、フェニル基が結合する炭素原子に低級アルキル基が結合していることを示す。
「α−低級アルキルアクリル酸エステルから誘導される構成単位」及び「α−低級アルキルヒドロキシスチレンから誘導される構成単位」において、α位に結合している低級アルキル基は、炭素数1〜5のアルキル基であり、直鎖または分岐鎖状のアルキル基が好ましく、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基などが挙げられる。工業的にはメチル基が好ましい。
More specifically, the component (A′-1) is derived from a novolak resin having a hydrophilic group and an acid dissociable, dissolution inhibiting group, a hydroxystyrene resin, an (α-lower alkyl) acrylate resin, or hydroxystyrene. And a copolymer resin containing a structural unit derived from an (α-lower alkyl) acrylate ester are preferably used.
In this specification, “(α-lower alkyl) acrylic acid” refers to one or both of acrylic acid (CH 2 ═CH—COOH) and α-lower alkylacrylic acid. α-Lower alkyl acrylic acid refers to one in which a hydrogen atom bonded to a carbon atom to which a carbonyl group in acrylic acid is bonded is substituted with a lower alkyl group. “(Α-Lower alkyl) acrylic acid ester” is an ester derivative of “(α-lower alkyl) acrylic acid” and represents one or both of acrylic acid ester and α-lower alkyl acrylic acid ester.
The “structural unit derived from (α-lower alkyl) acrylic acid ester” is a structural unit formed by cleavage of an ethylenic double bond of (α-lower alkyl) acrylic acid ester. -Lower alkyl) acrylate structural unit. “(Α-lower alkyl) acrylate” refers to one or both of acrylate and α-lower alkyl acrylate.
The “structural unit derived from hydroxystyrene” is a structural unit formed by cleaving an ethylenic double bond of hydroxystyrene or α-lower alkylhydroxystyrene, and may hereinafter be referred to as a hydroxystyrene unit. “Α-lower alkylhydroxystyrene” indicates that the lower alkyl group is bonded to the carbon atom to which the phenyl group is bonded.
In the “structural unit derived from an α-lower alkyl acrylate ester” and the “structural unit derived from an α-lower alkylhydroxystyrene”, the lower alkyl group bonded to the α-position has 1 to 5 carbon atoms. An alkyl group, preferably a linear or branched alkyl group, methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, n-butyl group, isobutyl group, tert-butyl group, pentyl group, isopentyl group, neopentyl group Etc. Industrially, a methyl group is preferable.

(A’−1)成分として好適な樹脂成分としては、特に限定するものではないが、例えば、下記構成単位(a’1)のようなフェノール性水酸基を有する単位と、下記構成単位(a’2)および下記構成単位(a’3)からなる群より選ばれる少なくとも1つのような酸解離性溶解抑制基を有する構成単位、そして必要に応じて用いられる(a’4)のようなアルカリ不溶性の単位を有する樹脂成分(以下、(A’−11)成分ということがある。)が挙げられる。
当該(A’−11)成分においては、露光によって酸発生剤から発生する酸の作用によって、構成単位(a’2)および/または構成単位(a’3)において開裂が生じ、これによって、はじめはアルカリ現像液に対して不溶性であった樹脂において、そのアルカリ溶解性が増大する。その結果、露光・現像により、化学増幅型のポジ型のパターンを形成することができる。
Although it does not specifically limit as a resin component suitable as (A'-1) component, For example, the unit which has a phenolic hydroxyl group like the following structural unit (a'1), and the following structural unit (a ' 2) and a structural unit having at least one acid dissociable, dissolution inhibiting group selected from the group consisting of the following structural units (a′3), and alkali-insoluble such as (a′4) used as necessary The resin component which has a unit (it may hereafter be called (A'-11) component).
In the component (A′-11), cleavage occurs in the structural unit (a′2) and / or the structural unit (a′3) by the action of an acid generated from the acid generator upon exposure. Increases the alkali solubility in a resin that is insoluble in an alkaline developer. As a result, a chemically amplified positive pattern can be formed by exposure and development.

・・構成単位(a’1)
構成単位(a’1)は、フェノール性水酸基を有する単位であって、好ましくは下記一般式(I’)で表されるヒドロキシスチレンから誘導される単位である。
..Structural unit (a'1)
The structural unit (a′1) is a unit having a phenolic hydroxyl group, and is preferably a unit derived from hydroxystyrene represented by the following general formula (I ′).

Figure 2009042459
(式中、Rは水素原子、炭素数1〜5のアルキル基、ハロゲン原子またはハロゲン化アルキル基を示す。)
Figure 2009042459
(In the formula, R represents a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, a halogen atom or a halogenated alkyl group.)

Rは、上記式(a−2−1)中のRと同様であり、水素原子またはメチル基が好ましい。Rの説明は以下同様である。
−OHのベンゼン環への結合位置は、特に限定されるものではないが、式中に記載の4の位置(パラ位)が好ましい。
構成単位(a’1)は、パターンを形成する点からは、(A’−11)成分中に40〜80モル%、好ましくは50〜75モル%含まれることが好ましい。40モル%以上とすることにより、アルカリ現像液に対する溶解性を向上させることができ、パターン形状の改善効果も得られる。80モル%以下とすることにより、他の構成単位とのバランスをとることができる。
また、パターン上に被覆膜が形成される点からは、構成単位(a’1)は、(A’−11)成分中に、50モル%以上含まれることが好ましく、より好ましくは60モル%以上、さらに好ましくは75モル%以上である。上限は特に限定されないが80モル%以下である。上記の範囲であると、フェノール性水酸基の存在により、パターン上に良好な被覆膜が形成でき、良好な形状のパターンを得ることができる。またパターンと被覆膜との密着性が良好となる。
R is the same as R in the formula (a-2-1), and is preferably a hydrogen atom or a methyl group. The description of R is the same below.
The bonding position of —OH to the benzene ring is not particularly limited, but the position 4 (para position) described in the formula is preferred.
The structural unit (a′1) is contained in the component (A′-11) in an amount of 40 to 80 mol%, preferably 50 to 75 mol%, from the viewpoint of forming a pattern. By setting it as 40 mol% or more, the solubility with respect to an alkali developing solution can be improved, and the improvement effect of a pattern shape is also acquired. The balance with other structural units can be taken by setting it as 80 mol% or less.
In view of the formation of a coating film on the pattern, the structural unit (a′1) is preferably contained in the component (A′-11) in an amount of 50 mol% or more, more preferably 60 mol. % Or more, more preferably 75 mol% or more. Although an upper limit is not specifically limited, It is 80 mol% or less. Within the above range, due to the presence of the phenolic hydroxyl group, a good coating film can be formed on the pattern, and a pattern with a good shape can be obtained. In addition, the adhesion between the pattern and the coating film is improved.

・・構成単位(a’2)
構成単位(a’2)は、酸解離性溶解抑制基を有する構成単位であって、下記一般式(II’)で表される。
..Structural unit (a'2)
The structural unit (a′2) is a structural unit having an acid dissociable, dissolution inhibiting group, and is represented by the following general formula (II ′).

Figure 2009042459
(式中、Rは上記と同じであり、Xは酸解離性溶解抑制基を示す。)
Figure 2009042459
(In the formula, R is the same as above, and X represents an acid dissociable, dissolution inhibiting group.)

酸解離性溶解抑制基Xは、第3級炭素原子を有するアルキル基であって、当該第3級アルキル基の第3級炭素原子がエステル基[−C(O)O−]に結合している酸離性溶解抑制基、テトラヒドロピラニル基、テトラヒドロフラニル基のような環状アセタール基などである。
この様な酸解離性溶解抑制基Xは、例えば化学増幅型のポジ型レジスト組成物において用いられているものの中から上記以外のものも任意に使用することができる。
The acid dissociable, dissolution inhibiting group X is an alkyl group having a tertiary carbon atom, and the tertiary carbon atom of the tertiary alkyl group is bonded to the ester group [—C (O) O—]. Examples thereof include acid-dissolving dissolution inhibiting groups, cyclic acetal groups such as a tetrahydropyranyl group and a tetrahydrofuranyl group.
As such an acid dissociable, dissolution inhibiting group X, for example, those other than the above can be arbitrarily used from among those used in a chemically amplified positive resist composition.

構成単位(a’2)として、例えば下記一般式(III’)で表されるもの等が好ましいものとして挙げられる。   As the structural unit (a′2), for example, those represented by general formula (III ′) shown below are preferred.

Figure 2009042459
Figure 2009042459

式中、Rは上記と同じであり、R11、R12、R13は、それぞれ独立に低級アルキル基(直鎖、分岐鎖のいずれでもよい。好ましくは炭素数は1〜5である。)である。または、R11、R12、R13のうち、R11が低級アルキル基であり、R12とR13が結合して、単環または多環の脂肪族環式基を形成していてもよい。該脂肪族環式基の炭素数は好ましくは5〜12である。
ここで、「脂肪族」とは、当該基または化合物が芳香族性を有さないことを意味し、「脂肪族環式基」は、芳香族性を持たない単環式基または多環式基を意味する。
11、R12、R13が脂肪族環式基を有さない場合には、例えばR11、R12、R13がいずれもメチル基であるものが好ましい。
11、R12、R13のいずれかが脂肪族環式基を有する場合において、脂肪族環式基が単環の脂肪族環式基である場合は、構成単位(a’2)として、例えばシクロペンチル基、シクロヘキシル基を有するもの等が好ましい。
脂肪族環式基が多環の脂環式基である場合、構成単位(a’2)として好ましいものとしては、例えば下記一般式(IV’)で表されるものを挙げることができる。
In the formula, R is the same as above, and R 11 , R 12 , and R 13 are each independently a lower alkyl group (which may be linear or branched. Preferably, it has 1 to 5 carbon atoms.) It is. Or, among R 11 , R 12 and R 13 , R 11 may be a lower alkyl group, and R 12 and R 13 may be bonded to form a monocyclic or polycyclic aliphatic cyclic group. . The aliphatic cyclic group preferably has 5 to 12 carbon atoms.
Here, “aliphatic” means that the group or compound does not have aromaticity, and “aliphatic cyclic group” means a monocyclic group or polycyclic group having no aromaticity. Means group.
When R 11 , R 12 and R 13 do not have an aliphatic cyclic group, for example, it is preferable that R 11 , R 12 and R 13 are all methyl groups.
In the case where any of R 11 , R 12 and R 13 has an aliphatic cyclic group, when the aliphatic cyclic group is a monocyclic aliphatic cyclic group, as the structural unit (a′2), For example, those having a cyclopentyl group or a cyclohexyl group are preferred.
When the aliphatic cyclic group is a polycyclic alicyclic group, preferred examples of the structural unit (a′2) include those represented by the following general formula (IV ′).

Figure 2009042459
[式中、Rは上記と同じであり、R14は低級アルキル基(直鎖、分岐鎖のいずれでもよい。好ましくは炭素数1〜5である。)]
Figure 2009042459
[Wherein, R is the same as above, and R 14 is a lower alkyl group (which may be either linear or branched. Preferably, it has 1 to 5 carbon atoms.)]

また、多環の脂肪族環式基を含む酸解離性溶解抑制基を有するものとして、下記一般式(V’)で表されるものも好ましい。   Moreover, what is represented by the following general formula (V ') as a thing which has an acid dissociable dissolution inhibiting group containing a polycyclic aliphatic cyclic group is also preferable.

Figure 2009042459
[式中、Rは上記と同じであり、R15、R16は、それぞれ独立に低級アルキル基(直鎖、分岐鎖のいずれでもよい。好ましくは炭素数は1〜5である。)である。]
Figure 2009042459
[Wherein, R is the same as defined above, and R 15 and R 16 each independently represent a lower alkyl group (which may be either a straight chain or a branched chain, preferably has 1 to 5 carbon atoms). . ]

構成単位(a’2)は、(A’−11)成分中に、5〜50モル%、好ましくは10〜40モル%、さらに好ましくは、10〜35モル%の範囲で存在することが好ましい。   The structural unit (a′2) is preferably present in the component (A′-11) in the range of 5 to 50 mol%, preferably 10 to 40 mol%, more preferably 10 to 35 mol%. .

・・構成単位(a’3)
構成単位(a’3)は、酸解離性溶解抑制基を有する構成単位であって、下記一般式(VI’)で表されるものである。
..Structural unit (a'3)
The structural unit (a′3) is a structural unit having an acid dissociable, dissolution inhibiting group, and is represented by the following general formula (VI ′).

Figure 2009042459
(式中、Rは上記と同じであり、X’は酸解離性溶解抑制基を示す。)
Figure 2009042459
(In the formula, R is the same as above, and X ′ represents an acid dissociable, dissolution inhibiting group.)

酸解離性溶解抑制基X’は、tert−ブチルオキシカルボニル基、tert−アミルオキシカルボニル基のような第3級アルキルオキシカルボニル基;tert−ブチルオキシカルボニルメチル基、tert−ブチルオキシカルボニルエチル基のような第3級アルキルオキシカルボニルアルキル基;tert−ブチル基、tert−アミル基などの第3級アルキル基;テトラヒドロピラニル基、テトラヒドロフラニル基などの環状アセタール基;エトキシエチル基、メトキシプロピル基などのアルコキシアルキル基などである。
中でも、tert―ブチルオキシカルボニル基、tert―ブチルオキシカルボニルメチル基、tert−ブチル基、テトラヒドロピラニル基、エトキシエチル基が好ましい。
酸解離性溶解抑制基X’は、例えば化学増幅型のポジ型レジスト組成物において用いられているものの中から上記以外のものも任意に使用することができる。
一般式(VI’)において、ベンゼン環に結合している基(−OX’)の結合位置は特に限定するものではないが式中に示した4の位置(パラ位)が好ましい。
The acid dissociable, dissolution inhibiting group X ′ is a tertiary alkyloxycarbonyl group such as a tert-butyloxycarbonyl group or a tert-amyloxycarbonyl group; a tert-butyloxycarbonylmethyl group or a tert-butyloxycarbonylethyl group. Tertiary alkyloxycarbonylalkyl groups such as these; tertiary alkyl groups such as tert-butyl and tert-amyl groups; cyclic acetal groups such as tetrahydropyranyl and tetrahydrofuranyl groups; ethoxyethyl groups and methoxypropyl groups And the like.
Of these, a tert-butyloxycarbonyl group, a tert-butyloxycarbonylmethyl group, a tert-butyl group, a tetrahydropyranyl group, and an ethoxyethyl group are preferable.
As the acid dissociable, dissolution inhibiting group X ′, those other than those described above can be arbitrarily used from among those used in, for example, a chemically amplified positive resist composition.
In the general formula (VI ′), the bonding position of the group (—OX ′) bonded to the benzene ring is not particularly limited, but the position 4 (para position) shown in the formula is preferable.

構成単位(a’3)は、(A’−11)成分中、5〜50モル%、好ましくは10〜40モル%、さらに好ましくは、10〜35モル%の範囲とされる。   The structural unit (a′3) is in the range of 5 to 50 mol%, preferably 10 to 40 mol%, more preferably 10 to 35 mol% in the component (A′-11).

・・構成単位(a’4)
構成単位(a’4)は、アルカリ不溶性の単位であって、下記一般式(VII’)で表されるものである。
..Structural unit (a'4)
The structural unit (a′4) is an alkali-insoluble unit and is represented by the following general formula (VII ′).

Figure 2009042459
(式中、Rは上記と同じであり、R4’は低級アルキル基を示し、n’は0または1〜3の整数を示す。)
Figure 2009042459
(In the formula, R is the same as above, R 4 ′ represents a lower alkyl group, and n ′ represents 0 or an integer of 1 to 3).

なお、R4’の低級アルキル基は、直鎖または分岐鎖のいずれでもよく、炭素数は好ましくは1〜5とされる。
n’は0または1〜3の整数を示すが、0であることが好ましい。
The lower alkyl group for R 4 ′ may be either a straight chain or a branched chain, and preferably has 1 to 5 carbon atoms.
n ′ represents 0 or an integer of 1 to 3, and is preferably 0.

構成単位(a’4)は、(A’−11)成分中、1〜40モル%、好ましくは5〜25モル%とされる。1モル%以上とすることにより、形状の改善(特に膜減りの改善)の効果が高くなり、40モル%以下とすることにより、他の構成単位とのバランスをとることができる。   The structural unit (a′4) is 1 to 40 mol%, preferably 5 to 25 mol%, in the component (A′-11). By setting it to 1 mol% or more, the effect of improving the shape (particularly, improving film loss) is enhanced, and by setting it to 40 mol% or less, it is possible to balance with other structural units.

(A’−11)成分においては、前記構成単位(a’1)と、構成単位(a’2)および構成単位(a’3)からなる群より選ばれる少なくとも一つとを必須としつつ、任意に(a’4)を含んでもよい。また、これらの各単位を全て有する共重合体を用いてもよいし、これらの単位を1つ以上有する重合体どうしの混合物としてもよい。又はこれらを組み合わせてもよい。
また、(A’−11)成分は、前記構成単位(a’1)、(a’2)、(a’3)、(a’4)以外のものを任意に含むことができるが、これらの構成単位の割合が80モル%以上、好ましくは90モル%以上(100モル%が最も好ましい)であることが好ましい。
In the component (A′-11), the constituent unit (a′1) and at least one selected from the group consisting of the constituent unit (a′2) and the constituent unit (a′3) are essential and optional. (A′4) may be included. In addition, a copolymer having all these units may be used, or a mixture of polymers having one or more of these units may be used. Or these may be combined.
Further, the component (A′-11) can optionally contain components other than the structural units (a′1), (a′2), (a′3), and (a′4). It is preferable that the proportion of the structural unit is 80 mol% or more, preferably 90 mol% or more (100 mol% is most preferred).

特に、「前記構成単位(a’1)および(a’3)を有する共重合体のいずれか1種、または該共重合体の2種以上の混合物」、または、「構成単位(a’1)、(a’2)および(a’4)を有する共重合体のいずれか1種、または該共重合体の2種以上の混合物」を、それぞれ用いるか又は混合した態様が、簡便に効果が得られるため最も好ましい。また、耐熱性向上の点でも好ましい。
特には、第三級アルキルオキシカルボニル基で保護したポリヒドロキシスチレンと、1−アルコキシアルキル基で保護したポリヒドロキシスチレンとの混合物であることが好ましい。かかる混合を行う場合、各重合体の混合比(質量比)(第三級アルキルオキシカルボニル基で保護したポリヒドロキシスチレン/1−アルコキシアルキル基で保護したポリヒドロキシスチレン)は、例えば1/9〜9/1、好ましくは2/8〜8/2とされ、さらに好ましくは2/8〜5/5である。
In particular, “any one of the copolymers having the structural units (a′1) and (a′3), or a mixture of two or more of the copolymers” or “the structural unit (a′1 ), Any one of the copolymers having (a′2) and (a′4), or a mixture of two or more of the copolymers ”, or a mode in which they are mixed or mixed, is simply effective. Is most preferable. Moreover, it is preferable also at the point of heat resistance improvement.
In particular, a mixture of polyhydroxystyrene protected with a tertiary alkyloxycarbonyl group and polyhydroxystyrene protected with a 1-alkoxyalkyl group is preferred. When such mixing is performed, the mixing ratio (mass ratio) of each polymer (polyhydroxystyrene protected with a tertiary alkyloxycarbonyl group / 1-polyhydroxystyrene protected with 1-alkoxyalkyl group) is, for example, 1/9 to The ratio is 9/1, preferably 2/8 to 8/2, and more preferably 2/8 to 5/5.

(A’−1)成分として好適な上記(A’−11)成分以外の樹脂成分として、特に、耐エッチング性がより低いパターンを形成できるという点で、(α−低級アルキル)アクリル酸エステル樹脂を含む樹脂成分((α−低級アルキル)アクリル酸エステル樹脂)が好ましく、(α−低級アルキル)アクリル酸エステル樹脂からなる樹脂成分がより好ましい。
(α−低級アルキル)アクリル酸エステル樹脂(以下、(A’−12)成分という。)においては、酸解離性溶解抑制基を含む(α−低級アルキル)アクリル酸エステルから誘導される構成単位(a’5)を有する樹脂が好ましい。α−低級アルキル基については上記と同様である。
構成単位(a’5)の酸解離性溶解抑制基は、露光前の樹脂成分全体をアルカリ不溶とするアルカリ溶解抑制性を有すると同時に、露光後に(B’)成分から発生した酸の作用により解離し、(A’−12)成分全体をアルカリ可溶性へ変化させる基である。
また、(α−低級アルキル)アクリル酸エステル樹脂成分においては、構成単位(a’5)における酸解離性溶解抑制基が、(B’)成分から発生した酸により解離すると、カルボン酸を生成する。この生成したカルボン酸の存在により、レジストパターン上に形成される被覆膜との密着性が向上する。
(Α-lower alkyl) acrylate resin in that a pattern with lower etching resistance can be formed as a resin component other than the above (A′-11) component suitable as the (A′-1) component. Is preferably a resin component ((α-lower alkyl) acrylate resin), more preferably a resin component comprising (α-lower alkyl) acrylate resin.
In the (α-lower alkyl) acrylate resin (hereinafter referred to as the component (A′-12)), a structural unit derived from an (α-lower alkyl) acrylate ester containing an acid dissociable, dissolution inhibiting group ( A resin having a′5) is preferred. The α-lower alkyl group is the same as described above.
The acid dissociable, dissolution inhibiting group of the structural unit (a′5) has an alkali dissolution inhibiting property that renders the entire resin component before exposure to alkali insolubility, and at the same time, due to the action of an acid generated from the (B ′) component after exposure. It is a group that dissociates and changes the entire component (A′-12) to alkali-soluble.
Further, in the (α-lower alkyl) acrylate resin component, when the acid dissociable, dissolution inhibiting group in the structural unit (a′5) is dissociated by the acid generated from the component (B ′), a carboxylic acid is generated. . Due to the presence of the generated carboxylic acid, the adhesion with the coating film formed on the resist pattern is improved.

酸解離性溶解抑制基としては、例えばArFエキシマレーザーのレジスト組成物用の樹脂において、多数提案されているものの中から適宜選択して用いることができる。一般的には、(α−低級アルキル)アクリル酸のカルボキシ基と環状または鎖状の第3級アルキルエステルを形成する基、または環状または鎖状のアルコキシアルキル基などが広く知られている。
ここで、「第3級アルキルエステルを形成する基」とは、アクリル酸のカルボキシ基の水素原子と置換することによりエステルを形成する基である。すなわちアクリル酸エステルのカルボニルオキシ基[−C(O)−O−]の末端の酸素原子に、鎖状または環状の第3級アルキル基の第3級炭素原子が結合している構造を示す。この第3級アルキルエステルにおいては、酸が作用すると、酸素原子と第3級炭素原子との間で結合が切断される。
なお、第3級アルキル基とは、第3級炭素原子を有するアルキル基である。
鎖状の第3級アルキルエステルを形成する基としては、例えばtert−ブチル基、tert−アミル基等が挙げられる。
環状の第3級アルキルエステルを形成する基としては、後述する「脂環式基を含有する酸解離性溶解抑制基」で例示するものと同様のものが挙げられる。
As the acid dissociable, dissolution inhibiting group, for example, a resin for resist compositions of ArF excimer laser can be appropriately selected and used from among many proposed ones. In general, a group that forms a cyclic or chain tertiary alkyl ester with a carboxy group of (α-lower alkyl) acrylic acid, or a cyclic or chain alkoxyalkyl group is widely known.
Here, the “group forming a tertiary alkyl ester” is a group that forms an ester by substituting a hydrogen atom of a carboxy group of acrylic acid. That is, it shows a structure in which the tertiary carbon atom of a chain-like or cyclic tertiary alkyl group is bonded to the oxygen atom at the terminal of the carbonyloxy group [—C (O) —O—] of the acrylate ester. In this tertiary alkyl ester, when an acid acts, a bond is cut between an oxygen atom and a tertiary carbon atom.
The tertiary alkyl group is an alkyl group having a tertiary carbon atom.
Examples of the group that forms a chain-like tertiary alkyl ester include a tert-butyl group and a tert-amyl group.
Examples of the group that forms a cyclic tertiary alkyl ester include those exemplified in the “acid dissociable, dissolution inhibiting group containing an alicyclic group” described later.

「環状または鎖状のアルコキシアルキル基」は、カルボキシ基の水素原子と置換してエステルを形成する。すなわち、アクリル酸エステルのカルボニルオキシ基[−C(O)−O―]の末端の酸素原子に前記アルコキシアルキル基が結合している構造を形成する。かかる構造においては、酸の作用により、酸素原子とアルコキシアルキル基との間で結合が切断される。
このような環状または鎖状のアルコキシアルキル基としては、1−メトキシメチル基、1−エトキシエチル基、1−イソプロポキシエチル、1−シクロヘキシルオキシエチル基、2−アダマントキシメチル基、1−メチルアダマントキシメチル基、4−オキソ−2−アダマントキシメチル基、1−アダマントキシエチル基、2−アダマントキシエチル基等が挙げられる。
The “cyclic or chain alkoxyalkyl group” forms an ester by substituting a hydrogen atom of a carboxy group. That is, a structure is formed in which the alkoxyalkyl group is bonded to the terminal oxygen atom of the carbonyloxy group [—C (O) —O—] of the acrylate ester. In such a structure, the bond between the oxygen atom and the alkoxyalkyl group is broken by the action of the acid.
Examples of such cyclic or chain alkoxyalkyl groups include 1-methoxymethyl group, 1-ethoxyethyl group, 1-isopropoxyethyl, 1-cyclohexyloxyethyl group, 2-adamantoxymethyl group, 1-methyladamant Examples thereof include a xymethyl group, a 4-oxo-2-adamantoxymethyl group, a 1-adamantoxyethyl group, and a 2-adamantoxyethyl group.

構成単位(a’5)としては、環状、特に、脂肪族環式基を含有する酸解離性溶解抑制基を含む構成単位が好ましい。
ここで、「脂肪族」および「脂肪族環式基」は、上記で定義した通りである。
脂肪族環式基としては、単環または多環のいずれでもよく、例えばArFレジスト等において、多数提案されているものの中から適宜選択して用いることができる。耐エッチング性の点からは多環の脂環式基が好ましい。また、脂環式基は炭化水素基であることが好ましく、特に飽和の炭化水素基(脂環式基)であることが好ましい。
単環の脂環式基としては、例えば、シクロアルカンから1個の水素原子を除いた基が挙げられる。多環の脂環式基としては、例えばビシクロアルカン、トリシクロアルカン、テトラシクロアルカンなどから1個の水素原子を除いた基などを例示できる。
具体的には、単環の脂環式基としては、シクロペンチル基、シクロヘキシル基などが挙げられる。多環の脂環式基としては、アダマンタン、ノルボルナン、イソボルナン、トリシクロデカン、テトラシクロドデカンなどのポリシクロアルカンから1個の水素原子を除いた基などが挙げられる。
これらの中でもアダマンタンから1個の水素原子を除いたアダマンチル基、ノルボルナンから1個の水素原子を除いたノルボルニル基、トリシクロデカンからの1個の水素原子を除いたトリシクロデカニル基、テトラシクロドデカンから1個の水素原子を除いたテトラシクロドデカニル基が工業上好ましい。
As the structural unit (a′5), a structural unit containing an acid dissociable, dissolution inhibiting group containing a cyclic group, particularly an aliphatic cyclic group, is preferable.
Here, “aliphatic” and “aliphatic cyclic group” are as defined above.
The aliphatic cyclic group may be monocyclic or polycyclic, and can be appropriately selected and used from among many proposed, for example, ArF resists. From the viewpoint of etching resistance, a polycyclic alicyclic group is preferred. The alicyclic group is preferably a hydrocarbon group, and particularly preferably a saturated hydrocarbon group (alicyclic group).
Examples of the monocyclic alicyclic group include groups in which one hydrogen atom has been removed from a cycloalkane. Examples of the polycyclic alicyclic group include groups in which one hydrogen atom has been removed from bicycloalkane, tricycloalkane, tetracycloalkane and the like.
Specifically, examples of the monocyclic alicyclic group include a cyclopentyl group and a cyclohexyl group. Examples of the polycyclic alicyclic group include groups in which one hydrogen atom has been removed from a polycycloalkane such as adamantane, norbornane, isobornane, tricyclodecane, and tetracyclododecane.
Among these, an adamantyl group obtained by removing one hydrogen atom from adamantane, a norbornyl group obtained by removing one hydrogen atom from norbornane, a tricyclodecanyl group obtained by removing one hydrogen atom from tricyclodecane, and tetracyclo A tetracyclododecanyl group obtained by removing one hydrogen atom from dodecane is preferred industrially.

より具体的には、構成単位(a’5)は、下記一般式(I”)〜(III”)から選ばれる少なくとも1種であることが好ましい。
また、(α−低級アルキル)アクリル酸エステルから誘導される単位であって、そのエステル部に上記した環状のアルコキシアルキル基を有する単位、具体的には2−アダマントキシメチル基、1−メチルアダマントキシメチル基、4−オキソ−2−アダマントキシメチル基、1−アダマントキシエチル基、2−アダマントキシエチル基等の置換基を有していても良い脂肪族多環式アルキルオキシ低級アルキル(α−低級アルキル)アクリル酸エステルから誘導される単位から選ばれる少なくとも1種であることが好ましい。
More specifically, the structural unit (a′5) is preferably at least one selected from the following general formulas (I ″) to (III ″).
And a unit derived from an (α-lower alkyl) acrylate ester having a cyclic alkoxyalkyl group as described above, specifically 2-adamantoxymethyl group, 1-methyladamant Aliphatic polycyclic alkyloxy lower alkyl (α which may have a substituent such as xymethyl group, 4-oxo-2-adamantoxymethyl group, 1-adamantoxyethyl group, 2-adamantoxyethyl group, etc. -Lower alkyl) It is preferably at least one selected from units derived from acrylic acid esters.

Figure 2009042459
[式(I”)中、Rは上記と同じであり、Rは低級アルキル基である。]
Figure 2009042459
[In the formula (I ″), R is the same as above, and R 1 is a lower alkyl group.]

Figure 2009042459
[式(II”)中、Rは上記と同じであり、R及びRはそれぞれ独立に低級アルキル基である。]
Figure 2009042459
[In the formula (II ″), R is the same as above, and R 2 and R 3 are each independently a lower alkyl group.]

Figure 2009042459
[式(III”)中、Rは上記と同じであり、Rは第3級アルキル基である。]
Figure 2009042459
[In the formula (III ″), R is the same as above, and R 4 is a tertiary alkyl group.]

式(I”)〜(III”)中、Rの水素原子または低級アルキル基としては、上述したアクリル酸エステルのα位に結合している水素原子または低級アルキル基の説明と同様である。
の低級アルキル基としては、炭素数1〜5の直鎖又は分岐状のアルキル基が好ましく、具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基等が挙げられる。中でも、メチル基、エチル基であることが工業的に入手が容易であることから好ましい。
及びRの低級アルキル基は、それぞれ独立に、炭素数1〜5の直鎖または分岐のアルキル基であることが好ましい。中でも、RおよびRが共にメチル基である場合が工業的に好ましい。具体的には、2−(1−アダマンチル)−2−プロピルアクリレートから誘導される構成単位を挙げることができる。
In formulas (I ″) to (III ″), the hydrogen atom or lower alkyl group for R is the same as described above for the hydrogen atom or lower alkyl group bonded to the α-position of the acrylate ester.
The lower alkyl group for R 1 is preferably a linear or branched alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, and specifically includes a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, and an isobutyl group. , A pentyl group, an isopentyl group, a neopentyl group, and the like. Among these, a methyl group and an ethyl group are preferable because they are easily available industrially.
The lower alkyl group for R 2 and R 3 is preferably each independently a linear or branched alkyl group having 1 to 5 carbon atoms. Among them, when R 2 and R 3 are both methyl groups is preferred industrially. Specific examples include structural units derived from 2- (1-adamantyl) -2-propyl acrylate.

は鎖状の第3級アルキル基または環状の第3級アルキル基である。鎖状の第3級アルキル基としては、例えばtert−ブチル基やtert−アミル基が挙げられ、tert−ブチル基が工業的に好ましい。
環状の第3級アルキル基としては、前述の「脂肪族環式基を含有する酸解離性溶解抑制基」で例示したものと同じであり、2−メチル−2−アダマンチル基、2−エチル−2−アダマンチル基、2−(1−アダマンチル)−2−プロピル基、1−エチルシクロヘキシル基、1−エチルシクロペンチル基、1−メチルシクロヘキシル基、1−メチルシクロペンチル基等を挙げることができる。
また、基−COORは、式中に示したテトラシクロドデカニル基の3または4の位置に結合していてよいが、結合位置は特定できない。また、アクリレート構成単位のカルボキシ基残基も同様に式中に示した8または9の位置に結合していてよい。
R 4 is a chain-like tertiary alkyl group or a cyclic tertiary alkyl group. Examples of the chain-like tertiary alkyl group include a tert-butyl group and a tert-amyl group, and the tert-butyl group is industrially preferable.
The cyclic tertiary alkyl group is the same as that exemplified in the aforementioned “acid dissociable, dissolution inhibiting group containing an aliphatic cyclic group”, and includes a 2-methyl-2-adamantyl group, 2-ethyl- A 2-adamantyl group, 2- (1-adamantyl) -2-propyl group, 1-ethylcyclohexyl group, 1-ethylcyclopentyl group, 1-methylcyclohexyl group, 1-methylcyclopentyl group and the like can be mentioned.
The group —COOR 4 may be bonded to the 3 or 4 position of the tetracyclododecanyl group shown in the formula, but the bonding position cannot be specified. Similarly, the carboxy group residue of the acrylate structural unit may be bonded to the position 8 or 9 shown in the formula.

構成単位(a’5)は1種または2種以上組み合わせて用いることができる。
(A’−12)成分中、構成単位(a’5)の割合は、(A’−12)成分を構成する全構成単位の合計に対して、20〜60モル%であることが好ましく、30〜50モル%がより好ましく、35〜45モル%が最も好ましい。下限値以上とすることによってパターンを得ることができ、上限値以下とすることにより他の構成単位とのバランスをとることができる。
The structural unit (a′5) can be used alone or in combination of two or more.
In the component (A′-12), the proportion of the structural unit (a′5) is preferably 20 to 60 mol% with respect to the total of all the structural units constituting the component (A′-12). 30-50 mol% is more preferable, and 35-45 mol% is the most preferable. A pattern can be obtained by setting it to the lower limit value or more, and balancing with other structural units can be achieved by setting it to the upper limit value or less.

(A’−12)成分は、前記構成単位(a’5)に加えてさらに、ラクトン環を有するアクリル酸エステルから誘導される構成単位(a’6)を有することが好ましい。構成単位(a’6)は、レジスト膜の基板への密着性を高めたり、現像液との親水性を高めたりするうえで有効なものである。また、パターンとの密着性が高い被覆膜を形成することができる。
構成単位(a’6)において、α位の炭素原子に結合しているのは、低級アルキル基または水素原子である。α位の炭素原子に結合している低級アルキル基は、構成単位(a’5)の説明と同様であって、好ましくはメチル基である。
構成単位(a’6)としては、アクリル酸エステルのエステル側鎖部にラクトン環からなる単環式基またはラクトン環を有する多環の環式基が結合した構成単位が挙げられる。なお、このときラクトン環とは、−O−C(O)−構造を含むひとつの環を示し、これをひとつの目の環として数える。したがって、ここではラクトン環のみの場合は単環式基、さらに他の環構造を有する場合は、その構造に関わらず多環式基と称する。
構成単位(a’6)としては、例えば、γ−ブチロラクトンから水素原子1つを除いた単環式基や、ラクトン環含有ビシクロアルカンから水素原子を1つ除いた多環式基を有するもの等が挙げられる。
構成単位(a’6)として、より具体的には、例えば以下の一般式(IV”)〜(VII”)から選ばれる少なくとも1種であることが好ましい。
In addition to the structural unit (a′5), the component (A′-12) preferably further has a structural unit (a′6) derived from an acrylate ester having a lactone ring. The structural unit (a′6) is effective in increasing the adhesion of the resist film to the substrate and increasing the hydrophilicity with the developer. In addition, a coating film having high adhesion to the pattern can be formed.
In the structural unit (a′6), a lower alkyl group or a hydrogen atom is bonded to the α-position carbon atom. The lower alkyl group bonded to the α-position carbon atom is the same as described for the structural unit (a′5), and is preferably a methyl group.
Examples of the structural unit (a′6) include a structural unit in which a monocyclic group composed of a lactone ring or a polycyclic cyclic group having a lactone ring is bonded to the ester side chain portion of the acrylate ester. At this time, the lactone ring refers to one ring containing an —O—C (O) — structure, and this is counted as the first ring. Therefore, here, in the case of only a lactone ring, it is called a monocyclic group, and when it has another ring structure, it is called a polycyclic group regardless of the structure.
Examples of the structural unit (a′6) include a monocyclic group obtained by removing one hydrogen atom from γ-butyrolactone, and a polycyclic group obtained by removing one hydrogen atom from a lactone ring-containing bicycloalkane. Is mentioned.
More specifically, the structural unit (a′6) is preferably at least one selected from, for example, the following general formulas (IV ″) to (VII ″).

Figure 2009042459
[式(IV”)中、Rは上記と同じであり、R、Rは、それぞれ独立に、水素原子または低級アルキル基である。]
Figure 2009042459
[In formula (IV ″), R is the same as defined above, and R 5 and R 6 each independently represent a hydrogen atom or a lower alkyl group.]

Figure 2009042459
[式(V”)中、Rは上記と同じであり、mは0または1である。]
Figure 2009042459
[In the formula (V ″), R is the same as above, and m is 0 or 1.]

Figure 2009042459
[式(VI”)中、Rは上記と同じである。]
Figure 2009042459
[In the formula (VI ″), R is as defined above.]

Figure 2009042459
[式(VII”)中、Rは上記と同じである。]
Figure 2009042459
[In the formula (VII ″), R is as defined above.]

式(IV”)中において、R、Rは、それぞれ独立に、水素原子または低級アルキル基であり、好ましくは水素原子である。R、Rにおいて、低級アルキル基としては、好ましくは炭素数1〜5の直鎖又は分岐状アルキル基であり、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基などが挙げられる。工業的にはメチル基が好ましい。 In formula (IV ″), R 5 and R 6 each independently represent a hydrogen atom or a lower alkyl group, preferably a hydrogen atom. In R 5 and R 6 , the lower alkyl group is preferably A linear or branched alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, such as methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, n-butyl group, isobutyl group, tert-butyl group, pentyl group, isopentyl group, neopentyl group, etc. Industrially, a methyl group is preferable.

一般式(IV”)〜(VII”)で表される構成単位の中でも、(IV”)で表される構成単位が安価で工業的に好ましく、(IV”)で表される構成単位の中でもRがメチル基、RおよびRが水素原子であり、メタクリル酸エステルとγ−ブチロラクトンとのエステル結合の位置が、そのラクトン環上のα位であるα−メタクリロイルオキシ−γ−ブチロラクトンであることが最も好ましい。
構成単位(a’6)は1種または2種以上組み合わせて用いることができる。
(A’−12)成分中、構成単位(a’6)の割合は、(A’−12)成分を構成する全構成単位の合計に対して、20〜60モル%が好ましく、20〜50モル%がより好ましく、30〜45モル%が最も好ましい。下限値以上とすることによりリソグラフィー特性が向上し、上限値以下とすることにより他の構成単位とのバランスをとることができる。
Among the structural units represented by the general formulas (IV ″) to (VII ″), the structural unit represented by (IV ″) is inexpensive and industrially preferable, and among the structural units represented by (IV ″) R is a methyl group, R 5 and R 6 are hydrogen atoms, and the position of the ester bond between the methacrylic acid ester and γ-butyrolactone is α-methacryloyloxy-γ-butyrolactone, which is the α-position on the lactone ring. Most preferred.
The structural unit (a′6) can be used alone or in combination of two or more.
In the component (A′-12), the proportion of the structural unit (a′6) is preferably 20 to 60 mol% with respect to the total of all the structural units constituting the component (A′-12), and 20 to 50. More preferred is mol%, and most preferred is 30 to 45 mol%. Lithographic properties are improved by setting it to the lower limit value or more, and balance with other structural units can be achieved by setting the upper limit value or less.

(A’−12)成分は、前記構成単位(a’5)に加えて、または前記構成単位(a’5)および(a’6)に加えてさらに、極性基含有多環式基を含むアクリル酸エステルから誘導される構成単位(a’7)を有することが好ましい。
構成単位(a’7)により、(A’−12)成分全体の親水性が高まり、現像液との親和性が高まって、露光部でのアルカリ溶解性が向上し、解像性の向上に寄与する。また、パターンとの密着性が高い被覆膜を形成することができる。
構成単位(a’7)において、α位の炭素原子に結合しているのは、低級アルキル基または水素原子である。α位の炭素原子に結合している低級アルキル基は、構成単位(a’5)の説明と同様であって、好ましくはメチル基である。
極性基としては、水酸基、シアノ基、カルボキシ基、アミノ基等が挙げられ、特に水酸基が好ましい。
多環式基としては、前述の(a’5)単位である「脂肪族環式基を含有する酸解離性溶解抑制基」で例示した脂肪族環式基のうち、多環式のものから適宜選択して用いることができる。
構成単位(a’7)としては、下記一般式(VIII”)〜(IX”)から選ばれる少なくとも1種であることが好ましい。
The component (A′-12) includes a polar group-containing polycyclic group in addition to the structural unit (a′5) or in addition to the structural units (a′5) and (a′6). It is preferable to have a structural unit (a′7) derived from an acrylate ester.
The structural unit (a′7) increases the hydrophilicity of the entire component (A′-12), increases the affinity with the developer, improves the alkali solubility in the exposed area, and improves the resolution. Contribute. In addition, a coating film having high adhesion to the pattern can be formed.
In the structural unit (a′7), a lower alkyl group or a hydrogen atom is bonded to the α-position carbon atom. The lower alkyl group bonded to the α-position carbon atom is the same as described for the structural unit (a′5), and is preferably a methyl group.
Examples of the polar group include a hydroxyl group, a cyano group, a carboxy group, and an amino group, and a hydroxyl group is particularly preferable.
As the polycyclic group, among the aliphatic cyclic groups exemplified in the above-mentioned “acid dissociable, dissolution inhibiting group containing an aliphatic cyclic group” which is the unit (a′5), from the polycyclic ones It can be appropriately selected and used.
The structural unit (a′7) is preferably at least one selected from the following general formulas (VIII ″) to (IX ″).

Figure 2009042459
[式(VIII”)中、Rは上記と同じであり、nは1〜3の整数である。]
Figure 2009042459
[In formula (VIII ″), R is the same as described above, and n is an integer of 1 to 3.]

式(VIII”)中のRは上記式(I”)〜(III”)中のRと同様である。
これらの中でも、nが1であり、水酸基がアダマンチル基の3位に結合しているものが好ましい。
R in the formula (VIII ″) is the same as R in the above formulas (I ″) to (III ″).
Among these, those in which n is 1 and the hydroxyl group is bonded to the 3-position of the adamantyl group are preferable.

Figure 2009042459
[式(IX”)中、Rは上記と同じであり、kは1〜3の整数である。]
Figure 2009042459
[In formula (IX ″), R is the same as described above, and k is an integer of 1 to 3.]

これらの中でも、kが1であるものが好ましい。また、シアノ基がノルボルナニル基の5位又は6位に結合していることが好ましい。   Among these, those in which k is 1 are preferable. Moreover, it is preferable that the cyano group has couple | bonded with 5th-position or 6th-position of the norbornanyl group.

構成単位(a’7)は1種または2種以上組み合わせて用いることができる。
(A’−12)成分中、構成単位(a’7)の割合は、(A’−12)成分を構成する全構成単位の合計に対して、10〜50モル%が好ましく、15〜40モル%がより好ましく、20〜35モル%がさらに好ましい。下限値以上とすることによりリソグラフィー特性が向上し、上限値以下とすることにより他の構成単位とのバランスをとることができる。
The structural unit (a′7) can be used alone or in combination of two or more.
In the component (A′-12), the proportion of the structural unit (a′7) is preferably 10 to 50 mol% with respect to the total of all the structural units constituting the component (A′-12), and 15 to 40 More preferably, mol% is more preferable, and 20-35 mol% is further more preferable. Lithographic properties are improved by setting it to the lower limit value or more, and balance with other structural units can be achieved by setting the upper limit value or less.

(A’−12)成分においては、これらの構成単位(a’5)〜(a’7)の合計が、全構成単位の合計に対し、70〜100モル%であることが好ましく、80〜100モル%であることがより好ましい。   In the component (A′-12), the total of these structural units (a′5) to (a′7) is preferably 70 to 100 mol% with respect to the total of all the structural units, 80 to More preferably, it is 100 mol%.

(A’−12)成分は、前記構成単位(a’5)〜(a’7)以外の構成単位(a’8)を含んでいてもよい。
構成単位(a’8)としては、上述の構成単位(a’5)〜(a’7)に分類されない他の構成単位であれば特に限定するものではない。
例えば多環の脂肪族炭化水素基を含み、かつ(α−低級アルキル)アクリル酸エステルから誘導される構成単位等が好ましい。該多環の脂肪族炭化水素基は、例えば、前述の「脂肪族環式基を含有する酸解離性溶解抑制基」で例示した脂肪族環式基のうち、多環式のものから適宜選択して用いることができる。特にトリシクロデカニル基、アダマンチル基、テトラシクロドデカニル基、ノルボルニル基、イソボルニル基から選ばれる少なくとも1種以上であると、工業上入手し易い等の点で好ましい。構成単位(a’8)としては、酸非解離性基であることが最も好ましい。
構成単位(a’8)として、具体的には、下記(X”)〜(XII”)の構造のものを例示することができる。
The component (A′-12) may contain a structural unit (a′8) other than the structural units (a′5) to (a′7).
The structural unit (a′8) is not particularly limited as long as it is another structural unit that is not classified into the structural units (a′5) to (a′7).
For example, a structural unit containing a polycyclic aliphatic hydrocarbon group and derived from an (α-lower alkyl) acrylate is preferable. The polycyclic aliphatic hydrocarbon group is appropriately selected from, for example, polycyclic ones among the aliphatic cyclic groups exemplified in the aforementioned “acid dissociable, dissolution inhibiting group containing an aliphatic cyclic group”. Can be used. In particular, at least one selected from a tricyclodecanyl group, an adamantyl group, a tetracyclododecanyl group, a norbornyl group, and an isobornyl group is preferable in terms of industrial availability. The structural unit (a′8) is most preferably an acid non-dissociable group.
Specific examples of the structural unit (a′8) include those having the following structures (X ″) to (XII ″).

Figure 2009042459
(式中、Rは上記と同じである。)
Figure 2009042459
(In the formula, R is the same as above.)

Figure 2009042459
(式中、Rは上記と同じである。)
Figure 2009042459
(In the formula, R is the same as above.)

Figure 2009042459
(式中、Rは上記と同じである。)
Figure 2009042459
(In the formula, R is the same as above.)

構成単位(a’8)を有する場合、(A’−12)成分中、構成単位(a’8)の割合は、(A’−12)成分を構成する全構成単位の合計に対して、1〜25モル%が好ましく、5〜20モル%がより好ましい。   When the structural unit (a′8) is included, the proportion of the structural unit (a′8) in the component (A′-12) is based on the total of all structural units constituting the component (A′-12). 1-25 mol% is preferable and 5-20 mol% is more preferable.

(A’−12)成分は、少なくとも構成単位(a’5)、(a’6)および(a’7)を有する共重合体であることが好ましい。係る共重合体としては、たとえば、上記構成単位(a’5)、(a’6)および(a’7)からなる共重合体、上記構成単位(a’5)、(a’6)、(a’7)および(a’8)からなる共重合体等が例示できる。   The component (A′-12) is preferably a copolymer having at least the structural units (a′5), (a′6) and (a′7). As such a copolymer, for example, a copolymer comprising the structural units (a′5), (a′6) and (a′7), the structural units (a′5), (a′6), Examples thereof include a copolymer comprising (a′7) and (a′8).

(A’−1)成分は、前記構成単位に係るモノマーを公知の方法で重合することにより得ることができる。例えば、各構成単位に係るモノマーを、例えばアゾビスイソブチロニトリル(AIBN)のようなラジカル重合開始剤を用いた公知のラジカル重合等によって重合させることによって得ることができる。
(A’−1)成分は、質量平均分子量(ゲルパーミエーションクロマトグラフィによるポリスチレン換算質量平均分子量、以下同様。)30000以下であることが好ましく、20000以下であることが好ましく、12000以下であることがさらに好ましい。下限値は、2000超であればよく、パターン倒れの抑制、解像性向上等の点で、好ましくは4000以上、さらに好ましくは5000以上とされる。
The component (A′-1) can be obtained by polymerizing the monomer related to the structural unit by a known method. For example, the monomer related to each structural unit can be obtained by polymerizing by a known radical polymerization using a radical polymerization initiator such as azobisisobutyronitrile (AIBN).
The component (A′-1) is preferably 30000 or less, preferably 20000 or less, and preferably 12000 or less, in terms of mass average molecular weight (polystyrene-converted mass average molecular weight by gel permeation chromatography, the same shall apply hereinafter). Further preferred. The lower limit may be more than 2000, and is preferably 4000 or more, and more preferably 5000 or more in terms of suppressing pattern collapse and improving resolution.

[(A’−2)成分]
(A’−2)成分としては、分子量が500以上2000以下であって、親水性基を有するとともに、上述の(A−1)成分の説明で例示したような酸解離性溶解抑制基XまたはX’を有する低分子化合物が好ましい。具体的には、複数のフェノール骨格を有する化合物の水酸基の水素原子の一部を上記酸解離性溶解抑制基XまたはX’で置換したものが挙げられる。
(A’−2)成分は、例えば、非化学増幅型のg線やi線レジストにおける増感剤や耐熱性向上剤として知られている低分子量フェノール化合物の水酸基の水素原子の一部を上記酸解離性溶解抑制基で置換したものが好ましく、そのようなものから任意に用いることができる。
かかる低分子量フェノール化合物としては、例えば、次のようなものが挙げられる。
ビス(4−ヒドロキシフェニル)メタン、ビス(2,3,4−トリヒドロキシフェニル)メタン、2−(4−ヒドロキシフェニル)−2−(4’−ヒドロキシフェニル)プロパン、2−(2,3,4−トリヒドロキシフェニル)−2−(2’,3’,4’−トリヒドロキシフェニル)プロパン、トリス(4−ヒドロキシフェニル)メタン、ビス(4−ヒドロキシ−3,5−ジメチルフェニル)−2−ヒドロキシフェニルメタン、ビス(4−ヒドロキシ−2,5−ジメチルフェニル)−2−ヒドロキシフェニルメタン、ビス(4−ヒドロキシ−3,5−ジメチルフェニル)−3,4−ジヒドロキシフェニルメタン、ビス(4−ヒドロキシ−2,5−ジメチルフェニル)−3,4−ジヒドロキシフェニルメタン、ビス(4−ヒドロキシ−3−メチルフェニル)−3,4−ジヒドロキシフェニルメタン、ビス(3−シクロヘキシル−4−ヒドロキシ−6−メチルフェニル)−4−ヒドロキシフェニルメタン、ビス(3−シクロヘキシル−4−ヒドロキシ−6−メチルフェニル)−3,4−ジヒドロキシフェニルメタン、1−[1−(4−ヒドロキシフェニル)イソプロピル]−4−[1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)エチル]ベンゼン、フェノール、m−クレゾール、p−クレゾールまたはキシレノールなどのフェノール類のホルマリン縮合物の2、3、4核体などが挙げられる。勿論これらに限定されるものではない。
なお、酸解離性溶解抑制基も特に限定されず、上記したものが挙げられる。
[(A′-2) component]
The component (A′-2) has a molecular weight of 500 or more and 2,000 or less, has a hydrophilic group, and has an acid dissociable, dissolution inhibiting group X as exemplified in the description of the component (A-1) or A low molecular compound having X ′ is preferred. Specific examples include those obtained by substituting a part of the hydrogen atoms of the hydroxyl group of the compound having a plurality of phenol skeletons with the acid dissociable, dissolution inhibiting group X or X ′.
The component (A′-2) is, for example, a part of the hydrogen atom of the hydroxyl group of a low molecular weight phenol compound known as a sensitizer or heat resistance improver for non-chemically amplified g-line or i-line resists. Those substituted with an acid dissociable, dissolution inhibiting group are preferred, and any of them can be used arbitrarily.
Examples of such low molecular weight phenol compounds include the following.
Bis (4-hydroxyphenyl) methane, bis (2,3,4-trihydroxyphenyl) methane, 2- (4-hydroxyphenyl) -2- (4′-hydroxyphenyl) propane, 2- (2,3,3) 4-trihydroxyphenyl) -2- (2 ′, 3 ′, 4′-trihydroxyphenyl) propane, tris (4-hydroxyphenyl) methane, bis (4-hydroxy-3,5-dimethylphenyl) -2- Hydroxyphenylmethane, bis (4-hydroxy-2,5-dimethylphenyl) -2-hydroxyphenylmethane, bis (4-hydroxy-3,5-dimethylphenyl) -3,4-dihydroxyphenylmethane, bis (4- Hydroxy-2,5-dimethylphenyl) -3,4-dihydroxyphenylmethane, bis (4-hydroxy-3-methylphenol) Nyl) -3,4-dihydroxyphenylmethane, bis (3-cyclohexyl-4-hydroxy-6-methylphenyl) -4-hydroxyphenylmethane, bis (3-cyclohexyl-4-hydroxy-6-methylphenyl) -3 , 4-dihydroxyphenylmethane, 1- [1- (4-hydroxyphenyl) isopropyl] -4- [1,1-bis (4-hydroxyphenyl) ethyl] benzene, phenol, m-cresol, p-cresol or xylenol And 2,3,4 nuclei of formalin condensates of phenols and the like. Of course, it is not limited to these.
The acid dissociable, dissolution inhibiting group is not particularly limited, and examples thereof include those described above.

<(B’)成分>
(B’)成分としては、従来、化学増幅型レジストにおける酸発生剤として公知のものの中から任意のものを適宜選択して用いることができる。このような酸発生剤としては、これまで、ヨードニウム塩やスルホニウム塩などのオニウム塩系酸発生剤、オキシムスルホネート系酸発生剤、ビスアルキルまたはビスアリールスルホニルジアゾメタン類、ポリ(ビススルホニル)ジアゾメタン類などのジアゾメタン系酸発生剤、ニトロベンジルスルホネート系酸発生剤、イミノスルホネート系酸発生剤、ジスルホン系酸発生剤など多種のものが知られている。
<(B ′) component>
As the component (B ′), any conventionally known acid generator for chemically amplified resists can be appropriately selected and used. Examples of such acid generators include onium salt acid generators such as iodonium salts and sulfonium salts, oxime sulfonate acid generators, bisalkyl or bisarylsulfonyldiazomethanes, poly (bissulfonyl) diazomethanes, and the like. There are various known diazomethane acid generators, nitrobenzyl sulfonate acid generators, imino sulfonate acid generators, disulfone acid generators, and the like.

オニウム塩系酸発生剤の具体例としては、ジフェニルヨードニウムトリフルオロメタンスルホネート、(4−メトキシフェニル)フェニルヨードニウムトリフルオロメタンスルホネート、ビス(p−tert−ブチルフェニル)ヨードニウムトリフルオロメタンスルホネート、トリフェニルスルホニウムトリフルオロメタンスルホネート、(4−メトキシフェニル)ジフェニルスルホニウムトリフルオロメタンスルホネート、(4−メチルフェニル)ジフェニルスルホニウムノナフルオロブタンスルホネート、(p−tert−ブチルフェニル)ジフェニルスルホニウムトリフルオロメタンスルホネート、ジフェニルヨードニウムノナフルオロブタンスルホネート、ビス(p−tert−ブチルフェニル)ヨードニウムノナフルオロブタンスルホネート、トリフェニルスルホニウムノナフルオロブタンスルホネートが挙げられる。これらのなかでもフッ素化アルキルスルホン酸イオンをアニオンとするオニウム塩が好ましい。   Specific examples of the onium salt acid generator include diphenyliodonium trifluoromethanesulfonate, (4-methoxyphenyl) phenyliodonium trifluoromethanesulfonate, bis (p-tert-butylphenyl) iodonium trifluoromethanesulfonate, and triphenylsulfonium trifluoromethanesulfonate. (4-methoxyphenyl) diphenylsulfonium trifluoromethanesulfonate, (4-methylphenyl) diphenylsulfonium nonafluorobutanesulfonate, (p-tert-butylphenyl) diphenylsulfonium trifluoromethanesulfonate, diphenyliodonium nonafluorobutanesulfonate, bis (p -Tert-Butylphenyl) iodonium nonafluorobutans Honeto include triphenylsulfonium nonafluorobutanesulfonate. Of these, onium salts having a fluorinated alkyl sulfonate ion as an anion are preferable.

オキシムスルホネート化合物の例としては、α‐(メチルスルホニルオキシイミノ)‐フェニルアセトニトリル、α‐(メチルスルホニルオキシイミノ)‐p‐メトキシフェニルアセトニトリル、α‐(トリフルオロメチルスルホニルオキシイミノ)‐フェニルアセトニトリル、α‐(トリフルオロメチルスルホニルオキシイミノ)‐p‐メトキシフェニルアセトニトリル、α‐(エチルスルホニルオキシイミノ)‐p‐メトキシフェニルアセトニトリル、α‐(プロピルスルホニルオキシイミノ)‐p‐メチルフェニルアセトニトリル、α‐(メチルスルホニルオキシイミノ)‐p‐ブロモフェニルアセトニトリルなどが挙げられる。これらの中で、α‐(メチルスルホニルオキシイミノ)‐p‐メトキシフェニルアセトニトリルが好ましい。   Examples of oxime sulfonate compounds include α- (methylsulfonyloxyimino) -phenylacetonitrile, α- (methylsulfonyloxyimino) -p-methoxyphenylacetonitrile, α- (trifluoromethylsulfonyloxyimino) -phenylacetonitrile, α -(Trifluoromethylsulfonyloxyimino) -p-methoxyphenylacetonitrile, α- (ethylsulfonyloxyimino) -p-methoxyphenylacetonitrile, α- (propylsulfonyloxyimino) -p-methylphenylacetonitrile, α- (methyl Sulfonyloxyimino) -p-bromophenylacetonitrile and the like. Of these, α- (methylsulfonyloxyimino) -p-methoxyphenylacetonitrile is preferred.

ジアゾメタン系酸発生剤の具体例としては、ビス(イソプロピルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(p−トルエンスルホニル)ジアゾメタン、ビス(1,1−ジメチルエチルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(シクロヘキシルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(2,4−ジメチルフェニルスルホニル)ジアゾメタン等が挙げられる。   Specific examples of the diazomethane acid generator include bis (isopropylsulfonyl) diazomethane, bis (p-toluenesulfonyl) diazomethane, bis (1,1-dimethylethylsulfonyl) diazomethane, bis (cyclohexylsulfonyl) diazomethane, bis (2, 4-dimethylphenylsulfonyl) diazomethane and the like.

(B’)成分として、1種の酸発生剤を単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
(B’)成分の使用量は、(A’)成分100質量部に対し、1〜20質量部、好ましくは2〜10質量部とされる。上記範囲の下限値以上とすることにより充分はパターン形成が行われ、上記範囲の上限値以下であれば溶液の均一性が得られやすく、良好な保存安定性が得られる。
As the component (B ′), one type of acid generator may be used alone, or two or more types may be used in combination.
(B ') The usage-amount of a component shall be 1-20 mass parts with respect to 100 mass parts of (A') component, Preferably it is 2-10 mass parts. By setting it to be equal to or higher than the lower limit value of the above range, pattern formation is sufficiently performed.

<任意成分>
化学増幅型レジスト組成物には、パターンパターン形状、引き置き経時安定性などを向上させるために、さらに任意成分として、含窒素有機化合物(D’)(以下、(D’)成分という。)を配合させることができる。
この(D’)成分は、既に多種多様なものが提案されているので、公知のものから任意に用いれば良いが、アミン、特に第2級低級脂肪族アミンや第3級低級脂肪族アミンが好ましい。
ここで、低級脂肪族アミンとは炭素数5以下のアルキルまたはアルキルアルコールのアミンを言い、この第2級や第3級アミンの例としては、トリメチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、ジ−n−プロピルアミン、トリ−n−プロピルアミン、トリペンチルアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、トリイソプロパノールアミンなどが挙げられるが、特にトリエタノールアミン、トリイソプロパノールアミンのような第3級アルカノールアミンが好ましい。
これらは単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
(D’)成分は、(A’)成分100質量部に対して、通常0.01〜5.0質量部の範囲で用いられる。
<Optional component>
In the chemically amplified resist composition, a nitrogen-containing organic compound (D ′) (hereinafter referred to as “(D ′) component”) is further added as an optional component in order to improve the pattern pattern shape, the stability over time. Can be blended.
Since a wide variety of components (D ′) have already been proposed, any known one may be used. However, amines, particularly secondary lower aliphatic amines and tertiary lower aliphatic amines, may be used. preferable.
Here, the lower aliphatic amine refers to an alkyl or alkyl alcohol amine having 5 or less carbon atoms. Examples of the secondary and tertiary amines include trimethylamine, diethylamine, triethylamine, di-n-propylamine, Tri-n-propylamine, tripentylamine, diethanolamine, triethanolamine, triisopropanolamine and the like can be mentioned, and tertiary alkanolamines such as triethanolamine and triisopropanolamine are particularly preferable.
These may be used alone or in combination of two or more.
The component (D ′) is usually used in the range of 0.01 to 5.0 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the component (A ′).

また、化学増幅型レジスト組成物には、前記(D’)成分との配合による感度劣化を防ぎ、またパターン形状、引き置き安定性等の向上の目的で、さらに任意の成分として、有機カルボン酸又はリンのオキソ酸若しくはその誘導体(E’)(以下、(E’)成分という。)を含有させることができる。なお、(D’)成分と(E’)成分は併用することもできるし、いずれか1種を用いることもできる。
有機カルボン酸としては、例えば、マロン酸、クエン酸、リンゴ酸、コハク酸、安息香酸、サリチル酸などが好適である。
リンのオキソ酸若しくはその誘導体としては、リン酸、リン酸ジ‐n‐ブチルエステル、リン酸ジフェニルエステルなどのリン酸又はそれらのエステルのような誘導体、ホスホン酸、ホスホン酸ジメチルエステル、ホスホン酸‐ジ‐n‐ブチルエステル、フェニルホスホン酸、ホスホン酸ジフェニルエステル、ホスホン酸ジベンジルエステルなどのホスホン酸及びそれらのエステルのような誘導体、ホスフィン酸、フェニルホスフィン酸などのホスフィン酸及びそれらのエステルのような誘導体が挙げられ、これらの中で特にホスホン酸が好ましい。
(E’)成分は、(A’)成分100質量部当り、通常0.01〜5.0質量部の割合で用いられる。
In addition, the chemically amplified resist composition further includes an organic carboxylic acid as an optional component for the purpose of preventing sensitivity deterioration due to the blending with the component (D ′) and improving the pattern shape, stability of placement, etc. Alternatively, phosphorus oxo acid or a derivative thereof (E ′) (hereinafter referred to as (E ′) component) can be contained. In addition, (D ') component and (E') component can also be used together, and any 1 type can also be used.
As the organic carboxylic acid, for example, malonic acid, citric acid, malic acid, succinic acid, benzoic acid, salicylic acid and the like are suitable.
Phosphorus oxoacids or derivatives thereof include phosphoric acid, phosphoric acid di-n-butyl ester, phosphoric acid diphenyl ester and other phosphoric acid or derivatives thereof such as phosphonic acid, phosphonic acid dimethyl ester, phosphonic acid- Like phosphonic acids such as di-n-butyl ester, phenylphosphonic acid, phosphonic acid diphenyl ester, phosphonic acid dibenzyl ester and derivatives thereof, phosphinic acids such as phosphinic acid, phenylphosphinic acid and their esters Among these, phosphonic acid is particularly preferable.
The component (E ′) is usually used at a ratio of 0.01 to 5.0 parts by mass per 100 parts by mass of the component (A ′).

化学増幅型レジスト組成物には、さらに所望により、混和性のある添加剤、例えば該レジスト組成物の塗布膜の性能を改良するための付加的樹脂、塗布性を向上させるための界面活性剤、溶解抑制剤、可塑剤、安定剤、着色剤、ハレーション防止剤などを適宜含有させることができる。   If desired, the chemically amplified resist composition may further contain miscible additives such as an additional resin for improving the performance of the coating film of the resist composition, a surfactant for improving the coating property, A dissolution inhibitor, a plasticizer, a stabilizer, a colorant, an antihalation agent and the like can be appropriately contained.

化学増幅型レジスト組成物は、材料を有機溶剤(S’)(以下、(S’)成分という。)に溶解させて製造することができる。
(S’)成分としては、使用する各成分を溶解し、均一な溶液とすることができるものであればよく、従来、レジスト組成物の溶剤として公知のものの中から任意のものを1種又は2種以上適宜選択して用いることができる。
具体例としては、γ−ブチロラクトン等のラクトン類、アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、メチルイソアミルケトン、2−ヘプタノンなどのケトン類、エチレングリコール、エチレングリコールモノアセテート、ジエチレングリコール、ジエチレングリコールモノアセテート、プロピレングリコール、プロピレングリコールモノアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)、ジプロピレングリコール、又はジプロピレングリコールモノアセテートのモノメチルエーテル、モノエチルエーテル、モノプロピルエーテル、モノブチルエーテル又はモノフェニルエーテルなどの多価アルコール類及びその誘導体や、ジオキサンのような環式エーテル類や、乳酸メチル、乳酸エチル(EL)、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル、メトキシプロピオン酸メチル、エトキシプロピオン酸エチルなどのエステル類などを挙げることができる。これらの中でも、PGMEA、EL、プロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME)が好ましい。これらの有機溶剤は単独で用いてもよく、2種以上の混合溶剤として用いてもよい。
(S’)成分の使用量は特に限定しないが、化学増幅型レジスト組成物が、支持体上に塗布可能な濃度の液体となる量が用いられる。
The chemically amplified resist composition can be produced by dissolving the material in an organic solvent (S ′) (hereinafter referred to as (S ′) component).
As the component (S ′), any component can be used as long as it can dissolve each component to be used to form a uniform solution, and any one of conventionally known solvents for resist compositions can be used. Two or more types can be appropriately selected and used.
Specific examples include lactones such as γ-butyrolactone, ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, cyclohexanone, methyl isoamyl ketone, 2-heptanone, ethylene glycol, ethylene glycol monoacetate, diethylene glycol, diethylene glycol monoacetate, propylene glycol, propylene glycol. Polyhydric alcohols such as monoacetate, propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA), dipropylene glycol, or monomethyl ether, monoethyl ether, monopropyl ether, monobutyl ether or monophenyl ether of dipropylene glycol monoacetate and derivatives thereof; , Cyclic ethers such as dioxane, methyl lactate, ethyl lactate (EL), vinegar Can methyl, ethyl acetate, butyl acetate, methyl pyruvate, ethyl pyruvate, methyl methoxypropionate, and the like esters such as ethyl ethoxypropionate. Among these, PGMEA, EL, and propylene glycol monomethyl ether (PGME) are preferable. These organic solvents may be used independently and may be used as 2 or more types of mixed solvents.
The amount of the component (S ′) used is not particularly limited, but is used in such an amount that the chemically amplified resist composition becomes a liquid having a concentration that can be applied onto the support.

支持体上にレジストパターンを形成する方法は、特に限定されず、従来公知の方法を用いることができ、例えば以下のようにして行うことができる。
まず、支持体上に、上記ポジ型レジスト組成物をスピンナーなどで塗布し、80〜150℃の温度条件下、プレベーク(ポストアプライベーク(PAB))を40〜120秒間、好ましくは60〜90秒間施し、これに市販の露光装置などを用いて選択的露光を行った後、80〜150℃の温度条件下、PEB(露光後加熱)を40〜120秒間、好ましくは60〜90秒間施す。次いでこれをアルカリ現像液、例えば0.1〜10質量%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液を用いて現像処理する。このようにして、レジストパターンを得ることができる。
支持体としては、特に限定されず、従来公知のものを用いることができ、例えば、電子部品用の基板や、これに所定の配線パターンが形成されたもの等を例示することができる。より具体的には、シリコンウェーハ、銅、クロム、鉄、アルミニウム等の金属製の基板や、ガラス(石英ガラス等)基板等が挙げられる。配線パターンの材料としては、例えば銅、アルミニウム、ニッケル、金等が使用可能である。また、基板上に、無機系および/または有機系の反射防止膜が設けられていてもよい。
露光に用いる波長は、特に限定されず、ArFエキシマレーザー、KrFエキシマレーザー、Fエキシマレーザー、EUV(極紫外線)、VUV(真空紫外線)、EB(電子線)、X線、軟X線等の放射線を用いて行うことができる。本発明は、特に、露光光源としてArFエキシマレーザーを用いるリソグラフィー法により形成したレジストパターンを被覆する用途において有効である。
The method for forming the resist pattern on the support is not particularly limited, and a conventionally known method can be used. For example, it can be performed as follows.
First, the positive resist composition is applied onto a support with a spinner or the like, and pre-baked (post-apply bake (PAB)) for 40 to 120 seconds, preferably 60 to 90 seconds under a temperature condition of 80 to 150 ° C. After performing selective exposure using a commercially available exposure apparatus or the like, PEB (post-exposure heating) is applied for 40 to 120 seconds, preferably 60 to 90 seconds, at a temperature of 80 to 150 ° C. Next, this is developed using an alkali developer, for example, an aqueous solution of 0.1 to 10% by mass of tetramethylammonium hydroxide. In this way, a resist pattern can be obtained.
The support is not particularly limited, and a conventionally known one can be used, and examples thereof include a substrate for electronic components and a substrate on which a predetermined wiring pattern is formed. More specifically, a silicon substrate, a metal substrate such as copper, chromium, iron, and aluminum, a glass (quartz glass, etc.) substrate, and the like can be given. As a material for the wiring pattern, for example, copper, aluminum, nickel, gold or the like can be used. An inorganic and / or organic antireflection film may be provided on the substrate.
The wavelength used for the exposure is not particularly limited, and ArF excimer laser, KrF excimer laser, F 2 excimer laser, EUV (extreme ultraviolet), VUV (vacuum ultraviolet), EB (electron beam), X-ray, soft X-ray, etc. Can be done using radiation. The present invention is particularly effective in applications for coating a resist pattern formed by a lithography method using an ArF excimer laser as an exposure light source.

[試験例1]
シリコンウェハ基板上に、市販のArFエキシマレーザー用ポジ型レジスト組成物(製品名:TArF−TS−H031、東京応化工業社製)を用いてレジスト膜を形成し、該レジスト膜に、リソグラフィー法により、寸法(ホール内径)160nmをターゲットとして、高さ250nmのコンタクトホール(CH)を形成してレジストパターンを得た。
該シリコンウェハ基板を、0.2質量%のPDDA水溶液(PDDA−Cl;ポリジアリルジメチルアンモニウムクロリド、Mw;24万)に20秒間浸漬し、その後、表面を純水で洗浄後、Nを吹き付けて乾燥させた。続いて0.2質量%PSS水溶液(PSS;ポリスチレンスルホン酸、Mw;7万)に20秒間浸漬し、その後、表面を純水で洗浄後、Nを吹き付けて乾燥させた。
上記PDDA水溶液への浸漬から、PSS水溶液浸漬後の洗浄、乾燥までの一連の操作(交互接触処理)を1セットとし、この交互接触処理を、トータルのセット回数が表1に示すセット回数となるように繰り返して行った。
なお、「トータルのセット回数」とは、最初のPDDA水溶液およびPSS水溶液とレジストパターンとの接触を含めたセット回数である。つまり、たとえば、5セットとは、最初のPSS水溶液への浸漬後、さらに4回の交互接触処理を行ったことを意味する。
所定のセット回数の操作終了後、110℃で60秒間ベーク処理を行った。
[Test Example 1]
A resist film is formed on a silicon wafer substrate by using a commercially available positive resist composition for ArF excimer laser (product name: TArF-TS-H031, manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.). A contact hole (CH) having a height of 250 nm was formed with a dimension (hole inner diameter) of 160 nm as a target to obtain a resist pattern.
The silicon wafer substrate, 0.2 wt% PDDA solution (PDDA-Cl; polydiallyldimethylammonium chloride, Mw; 24 50,000) was immersed for 20 seconds, then, after cleaning the surface with pure water, blowing N 2 And dried. Then, it was immersed in 0.2 mass% PSS aqueous solution (PSS; polystyrene sulfonic acid, Mw; 70,000) for 20 seconds, and then the surface was washed with pure water and then sprayed with N 2 and dried.
A series of operations (alternate contact treatment) from immersion in the PDDA aqueous solution to washing and drying after immersion in the PSS aqueous solution is set as one set, and the total number of times of this alternating contact treatment is set as shown in Table 1. And so on.
The “total number of times of setting” is the number of times of setting including the contact of the initial PDDA aqueous solution and PSS aqueous solution with the resist pattern. That is, for example, 5 sets means that the alternate contact treatment was further performed four times after the first immersion in the PSS aqueous solution.
After completion of the predetermined number of set operations, a baking process was performed at 110 ° C. for 60 seconds.

また、対照として、レジストパターンとPDDA水溶液およびPSS水溶液との接触を全く行わなかった以外は上記と同様の処理を行った。   As a control, the same treatment as described above was performed except that the resist pattern was not contacted with the PDDA aqueous solution and the PSS aqueous solution at all.

処理後の各レジストパターンのCHの寸法を、走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて測定した。その結果を表1に示す。
この結果に示すように、5〜20セットの交互接触処理を行うことにより、対照に比べて微細な寸法のCHが形成された。また、該レジストパターンの高さにはほとんど変化がなく、この結果から、被覆膜が、主にCHの側壁部分に形成されたことが確認できた。
さらに、該セット数が多いほど、CHの寸法が微細になっており、この結果から、該セット数と、被覆膜の膜厚とが相関することが確認できた。
The dimension of CH of each resist pattern after processing was measured using a scanning electron microscope (SEM). The results are shown in Table 1.
As shown in this result, by performing 5 to 20 sets of alternating contact treatment, CH having a finer size than that of the control was formed. Further, there was almost no change in the height of the resist pattern, and from this result, it was confirmed that the coating film was formed mainly on the side wall portion of CH.
Furthermore, the larger the number of sets, the finer the dimension of CH. From this result, it was confirmed that the number of sets and the film thickness of the coating film were correlated.

Figure 2009042459
Figure 2009042459

[試験例2]
試験例1と同様にして形成した寸法(ホール内径)160nm、高さ250nmのコンタクトホール(CH)のレジストパターン上に、0.2質量%のPDDA水溶液(PDDA−Cl;ポリジアリルジメチルアンモニウムクロリド、Mw;24万)を、スピナーで均一に塗布した後、20秒間静置し、その後、純水で15秒間洗浄し、振り切り乾燥を行った。続いて0.2質量%PSS水溶液(PSS;ポリスチレンスルホン酸、Mw;7万)を、スピナーで均一に塗布した後、20秒間静置し、その後、純水で15秒間洗浄し、振り切り乾燥を行った。
上記PDDA水溶液の塗布から、PSS水溶液塗布後の洗浄、振り切り乾燥までの一連の操作(交互接触処理)を1セットとし、この交互接触処理を、トータルのセット回数が表2に示すセット回数となるように繰り返して行った。
所定のセット回数の交互接触処理終了後、110℃で60秒間ベーク処理を行った。
[Test Example 2]
On a resist pattern of a contact hole (CH) having a size (hole inner diameter) of 160 nm and a height of 250 nm formed in the same manner as in Test Example 1, a 0.2 mass% PDDA aqueous solution (PDDA-Cl; polydiallyldimethylammonium chloride, Mw; 240,000) was applied uniformly with a spinner, allowed to stand for 20 seconds, then washed with pure water for 15 seconds, and then shaken and dried. Subsequently, a 0.2 mass% PSS aqueous solution (PSS; polystyrene sulfonic acid, Mw; 70,000) was uniformly applied with a spinner and then allowed to stand for 20 seconds, then washed with pure water for 15 seconds, and then shaken and dried. went.
A series of operations (alternate contact processing) from the application of the PDDA aqueous solution to the cleaning after the application of the PSS aqueous solution and the shake-off drying is set as one set, and the total number of times of the alternating contact processing is set as shown in Table 2. And so on.
After completion of the predetermined number of times of alternating contact processing, baking processing was performed at 110 ° C. for 60 seconds.

また、対照として、レジストパターンとPDDA水溶液およびPSS水溶液との接触を全く行わなかった以外は上記と同様の処理を行った。   As a control, the same treatment as described above was performed except that the resist pattern was not contacted with the PDDA aqueous solution and the PSS aqueous solution at all.

処理後の各レジストパターンのCHの寸法を、SEMを用いて測定した。その結果を表2に示す。
この結果に示すように、1〜5セットの交互接触処理を行うことにより、対照に比べて微細な寸法のCHが形成された。また、該レジストパターンの高さにはほとんど変化がなく、この結果から、被覆膜が、主にCHの側壁部分に形成されたことが確認できた。
さらに、該セット数が多いほど、CHの寸法が微細になっており、この結果から、該セット数と、被覆膜の膜厚とが相関することが確認できた。
The CH dimension of each resist pattern after processing was measured using SEM. The results are shown in Table 2.
As shown in this result, by performing 1 to 5 sets of alternating contact treatment, CH with finer dimensions was formed as compared with the control. Further, there was almost no change in the height of the resist pattern, and from this result, it was confirmed that the coating film was formed mainly on the side wall portion of CH.
Furthermore, the larger the number of sets, the finer the dimension of CH. From this result, it was confirmed that the number of sets and the film thickness of the coating film were correlated.

Figure 2009042459
Figure 2009042459

[試験例3]
試験例1と同様にして寸法(ホール内径)160nm、高さ250nmのコンタクトホール(CH)のレジストパターンを形成したシリコンウェハ基板を、0.3質量%のPDDA水溶液(PDDA−Cl;ポリジアリルジメチルアンモニウムクロリド、Mw;40万)に20秒間浸漬し、その後、表面を純水で洗浄後、Nを吹き付けて乾燥させた。続いて0.3質量%PSS水溶液(PSS;ポリスチレンスルホン酸、Mw;100万)に20秒間浸漬し、その後、表面を純水で洗浄後、Nを吹き付けて乾燥させた。
上記PDDA水溶液への浸漬から、PSS水溶液浸漬後の洗浄、乾燥までの一連の操作(交互接触処理)を1セットとし、この交互接触処理を、トータルのセット回数が表3に示すセット回数となるように繰り返して行った。
所定のセット回数の交互接触処理終了後、110℃で60秒間ベーク処理を行った。
[Test Example 3]
A silicon wafer substrate on which a contact hole (CH) resist pattern having a dimension (hole inner diameter) of 160 nm and a height of 250 nm was formed in the same manner as in Test Example 1 was added to a 0.3 mass% PDDA aqueous solution (PDDA-Cl; polydiallyldimethyl). Ammonium chloride, Mw; 400,000) was immersed for 20 seconds, and then the surface was washed with pure water and then dried by spraying N 2 . Then, it was immersed in 0.3 mass% PSS aqueous solution (PSS; polystyrene sulfonic acid, Mw; 1 million) for 20 seconds, and then the surface was washed with pure water, and then N 2 was sprayed and dried.
A series of operations (alternative contact treatment) from immersion in the PDDA aqueous solution to washing and drying after immersion in the PSS aqueous solution is set as one set, and the total number of times of this alternating contact treatment is set as shown in Table 3. And so on.
After completion of the predetermined number of times of alternating contact processing, baking processing was performed at 110 ° C. for 60 seconds.

また、対照として、レジストパターンとPDDA水溶液およびPSS水溶液との接触を全く行わなかった以外は上記と同様の処理を行った。   As a control, the same treatment as described above was performed except that the resist pattern was not contacted with the PDDA aqueous solution and the PSS aqueous solution at all.

処理後の各レジストパターンのCHの寸法を、SEMを用いて測定した。その結果を表3に示す。
この結果に示すように、1〜10セットの交互接触処理を行うことにより、対照に比べて微細な寸法のCHが形成された。また、該レジストパターンの高さにはほとんど変化がなく、この結果から、被覆膜が、主にCHの側壁部分に形成されたことが確認できた。
さらに、該セット数が多いほど、CHの寸法が微細になっており、この結果から、該セット数と、被覆膜の膜厚とが相関することが確認できた。
The CH dimension of each resist pattern after processing was measured using SEM. The results are shown in Table 3.
As shown in this result, by performing 1 to 10 sets of alternating contact treatment, CH having a finer dimension than that of the control was formed. Further, there was almost no change in the height of the resist pattern, and from this result, it was confirmed that the coating film was formed mainly on the side wall portion of CH.
Furthermore, the larger the number of sets, the finer the dimension of CH. From this result, it was confirmed that the number of sets and the film thickness of the coating film were correlated.

Figure 2009042459
Figure 2009042459

[試験例4]
試験例1と同様にして形成した寸法(ホール内径)160nm、高さ250nmのコンタクトホール(CH)のレジストパターン上に、0.3質量%のPDDA水溶液(PDDA−Cl;ポリジアリルジメチルアンモニウムクロリド、Mw;40万)を、スピナーで均一に塗布した後、20秒間静置し、その後、純水で15秒間洗浄し、振り切り乾燥を行った。続いて0.3質量%PSS水溶液(PSS;ポリスチレンスルホン酸、Mw;100万)を、スピナーで均一に塗布した後、20秒間静置し、その後、純水で15秒間洗浄し、振り切り乾燥を行った。
上記PDDA水溶液の塗布から、PSS水溶液塗布後の洗浄、振り切り乾燥までの一連の操作(交互接触処理)を1セットとし、この交互接触処理を、トータルのセット回数が表3に示すセット回数となるように繰り返して行った。
所定のセット回数の交互接触処理終了後、110℃で60秒間ベーク処理を行った。
[Test Example 4]
On a resist pattern having a contact hole (CH) having a size (hole inner diameter) of 160 nm and a height of 250 nm formed in the same manner as in Test Example 1, a 0.3 mass% PDDA aqueous solution (PDDA-Cl; polydiallyldimethylammonium chloride, Mw; 400,000) was applied uniformly with a spinner, allowed to stand for 20 seconds, then washed with pure water for 15 seconds, and then shaken and dried. Subsequently, a 0.3 mass% PSS aqueous solution (PSS; polystyrene sulfonic acid, Mw; 1,000,000) was uniformly applied with a spinner and then allowed to stand for 20 seconds, then washed with pure water for 15 seconds, and then shaken and dried. went.
A series of operations (alternate contact treatment) from application of the PDDA aqueous solution to cleaning after application of the PSS aqueous solution and shaking-off drying is set as one set, and the total number of times of this alternating contact treatment is set as shown in Table 3. And so on.
After completion of the predetermined number of times of alternating contact processing, baking processing was performed at 110 ° C. for 60 seconds.

また、対照として、レジストパターンとPDDA水溶液およびPSS水溶液との接触を全く行わなかった以外は上記と同様の処理を行った。   As a control, the same treatment as described above was performed except that the resist pattern was not contacted with the PDDA aqueous solution and the PSS aqueous solution at all.

処理後の各レジストパターンのCHの寸法を、SEMを用いて測定した。その結果を表4に示す。
この結果に示すように、1〜5セットの交互接触処理を行うことにより、対照に比べて微細な寸法のCHが形成された。また、該レジストパターンの高さにはほとんど変化がなく、この結果から、被覆膜が、主にCHの側壁部分に形成されたことが確認できた。
さらに、該セット数が多いほど、CHの寸法が微細になっており、この結果から、該セット数と、被覆膜の膜厚とが相関することが確認できた。
The CH dimension of each resist pattern after processing was measured using SEM. The results are shown in Table 4.
As shown in this result, by performing 1 to 5 sets of alternating contact treatment, CH with finer dimensions was formed as compared with the control. Further, there was almost no change in the height of the resist pattern, and from this result, it was confirmed that the coating film was formed mainly on the side wall portion of CH.
Furthermore, the larger the number of sets, the finer the dimension of CH. From this result, it was confirmed that the number of sets and the film thickness of the coating film were correlated.

Figure 2009042459
Figure 2009042459

[試験例5]
試験例3において、PDDA水溶液およびPSS水溶液の濃度をそれぞれ0.1質量%、0.2質量%または0.5質量%に変え、また各水溶液中への浸漬時間を10秒、20秒、30秒または60秒に変えて、PDDA水溶液への浸漬から、PSS水溶液浸漬後の洗浄、乾燥までの一連の操作(交互接触処理)を、トータルのセット回数が表5に示すセット回数となるように繰り返して行った。
処理後の各レジストパターンのCHの寸法を、SEMを用いて測定した。その結果を表5に示す。これらの結果から、レジストパターン表面に形成される被覆膜の膜厚は、主に交互接触処理のセット回数に依存していること、浸漬時間にはほとんど影響されないこと、PDDA水溶液およびPSS水溶液の濃度の影響が少なく、特に0.2質量%以下の低濃度ではほとんど影響されないことが確認できた。
[Test Example 5]
In Test Example 3, the concentrations of the PDDA aqueous solution and the PSS aqueous solution were changed to 0.1 mass%, 0.2 mass%, and 0.5 mass%, respectively, and the immersion time in each aqueous solution was 10 seconds, 20 seconds, 30 seconds, respectively. Change to the second or 60 seconds, and the series of operations (alternate contact treatment) from immersion in the PDDA aqueous solution to cleaning and drying after immersion in the PSS aqueous solution so that the total number of times set is as shown in Table 5. Repeatedly.
The CH dimension of each resist pattern after processing was measured using SEM. The results are shown in Table 5. From these results, the film thickness of the coating film formed on the resist pattern surface mainly depends on the set number of alternating contact treatments, is hardly affected by the immersion time, and the PDDA aqueous solution and the PSS aqueous solution It was confirmed that there was little influence of the concentration, and in particular, it was hardly influenced at a low concentration of 0.2% by mass or less.

Figure 2009042459
Figure 2009042459

[試験例6]
シリコンウェハ基板上に、市販のArFエキシマレーザー用ポジ型レジスト組成物(製品名:TArF−P6071、東京応化工業社製)を用いてレジスト膜を形成し、該レジスト膜に、リソグラフィー法により、幅120nm、高さ280nmの矩形ライン構造を形成した。
該シリコンウェハ基板を、0.2質量%のPDDA水溶液(PDDA−Cl;ポリジアリルジメチルアンモニウムクロリド、Mw;24万)に20秒間浸漬し、その後、表面を純水で洗浄後、Nを吹き付けて乾燥させた。続いて0.2質量%PSS水溶液(PSS;ポリスチレンスルホン酸、Mw;7万)に20秒間浸漬し、その後、表面を純水で洗浄後、Nを吹き付けて乾燥させた。
上記PDDA水溶液への浸漬から、PSS水溶液浸漬後の洗浄、乾燥までの一連の操作(交互接触処理)を1セットとし、この交互接触処理を、トータルのセット回数が表6に示すセット回数となるように繰り返して行った。
所定のセット回数の操作終了後、110℃で60秒間ベーク処理を行った。
[Test Example 6]
A resist film is formed on a silicon wafer substrate using a commercially available positive resist composition for ArF excimer laser (product name: TArF-P6071, manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.). A rectangular line structure having a height of 120 nm and a height of 280 nm was formed.
The silicon wafer substrate, 0.2 wt% PDDA solution (PDDA-Cl; polydiallyldimethylammonium chloride, Mw; 24 50,000) was immersed for 20 seconds, then, after cleaning the surface with pure water, blowing N 2 And dried. Then, it was immersed in 0.2 mass% PSS aqueous solution (PSS; polystyrene sulfonic acid, Mw; 70,000) for 20 seconds, and then the surface was washed with pure water and then sprayed with N 2 and dried.
A series of operations (alternate contact treatment) from immersion in the PDDA aqueous solution to washing and drying after immersion in the PSS aqueous solution is taken as one set, and the total number of times of this alternating contact treatment is set as shown in Table 6. And so on.
After completion of the predetermined number of set operations, a baking process was performed at 110 ° C. for 60 seconds.

また、対照として、レジストパターンとPDDA水溶液およびPSS水溶液との接触を全く行わなかった以外は上記と同様の処理を行った。   As a control, the same treatment as described above was performed except that the resist pattern was not contacted with the PDDA aqueous solution and the PSS aqueous solution at all.

処理後の各レジストパターンの寸法(矩形ライン構造のライン幅)を、走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて測定した。その結果を表6に示す。
続いて、有機薄膜を形成させたパターンを、RIE装置を用いて、CF/CHF/Ar混合ガスによるエッチング処理(ガス流量40/40/160sccm、圧力40Pa、パワー300W、処理時間100秒)を行った。
エッチング処理前後のレジスト膜厚の差から、各試料のエッチングレート(nm/秒)を求めた。その結果を表6に示す。
この結果から明らかなように、レジストパターン被覆膜を形成したどの試料においても、エッチングレートが対照よりも遅く、エッチング耐性の向上が確認された。
The dimension (line width of the rectangular line structure) of each resist pattern after processing was measured using a scanning electron microscope (SEM). The results are shown in Table 6.
Subsequently, the pattern formed with the organic thin film is etched with a CF 4 / CHF 3 / Ar mixed gas (gas flow rate 40/40/160 sccm, pressure 40 Pa, power 300 W, processing time 100 seconds) using an RIE apparatus. Went.
From the difference in resist film thickness before and after the etching treatment, the etching rate (nm / second) of each sample was determined. The results are shown in Table 6.
As is clear from this result, the etching rate was slower than the control in any sample on which the resist pattern coating film was formed, and it was confirmed that the etching resistance was improved.

Figure 2009042459
Figure 2009042459

上記結果に示すように、本発明によれば、レジストパターン表面、特にレジストパターンの側壁表面に、有機の被覆膜を形成できる。また、該被覆膜の膜厚を厚くすることにより、微細なパターンを形成することができる。
また、該被覆膜を形成することにより、被覆しない場合に比べて、レジストパターンのエッチング耐性が向上する。
更にレジストパターン側壁表面に被覆膜を形成できることから、LERの改善効果も期待できる。
As shown in the above results, according to the present invention, an organic coating film can be formed on the resist pattern surface, particularly on the sidewall surface of the resist pattern. Moreover, a fine pattern can be formed by increasing the film thickness of the coating film.
Further, by forming the coating film, the etching resistance of the resist pattern is improved as compared with the case where the coating film is not coated.
Further, since a coating film can be formed on the resist pattern side wall surface, an effect of improving LER can be expected.

[試験例7]
水溶性樹脂(A1)として、PDDA−Br(ポリジアリルジメチルアンモニウムブロミド、Mw:40万)、あるいはP2VMP(ポリ2−ビニル−1−メチルピリジニウムブロミド)、Mw:50000)、あるいはP4VMP(ポリ4−ビニル−1−メチルピリジニウムブロミド、Mw:50000)、あるいはPMEA(ポリ2−メタクリルオキシエチルトリメチルアンモニウムブロミド、Mw:50000)を用い、水溶性樹脂(A2)として、PSS(ポリスチレンスルホン酸、Mw:100万)、あるいはPMA(ポリマレイン酸、Mw:800〜1200)、あるいはPMAA(ポリマレイン酸アンモニウム塩、Mw:15000)、あるいはPSS−PDHD(ポリスチレンスルホン酸とポリ(2,3−ジハイドロチエノ(3,4−b−1,4−ジオキシン))の混合樹脂(アルドリッチ社製))を用い、これらを表7に示す組み合わせで用いて以下の試験を行った。
[Test Example 7]
As the water-soluble resin (A1), PDDA-Br (polydiallyldimethylammonium bromide, Mw: 400,000), or P2VMP (poly-2-vinyl-1-methylpyridinium bromide), Mw: 50000), or P4VMP (poly-4- Vinyl-1-methylpyridinium bromide, Mw: 50000) or PMEA (poly-2-methacryloxyethyltrimethylammonium bromide, Mw: 50000) was used as the water-soluble resin (A2), and PSS (polystyrene sulfonic acid, Mw: 100). Or PMA (polymaleic acid, Mw: 800-1200), or PMAA (polymaleic acid ammonium salt, Mw: 15000), or PSS-PDHD (polystyrenesulfonic acid and poly (2,3-dihydrothieno) Using 3, 4-b-1,4-dioxin)) mixed resin (Aldrich)), the following tests were performed using these in combination shown in Table 7.

試験例1と同様にしてシリコンウェハ基板上に寸法(ホール内径)160nm、高さ227nmのコンタクトホール(CH)のレジストパターンを作成した。
該基板を、表7に示す水溶性樹脂(A1)の0.5質量%水溶液(カチオン性ポリマー水溶液)に20秒間浸漬し、純水で20秒間浸漬洗浄した後、窒素ガスを吹き付けて乾燥を行った。続いて、表7に示す水溶性樹脂(A2)の0.5質量%水溶液(アニオン性ポリマー水溶液)に20秒間浸漬し、純水で20秒間浸漬洗浄した後、窒素ガスを吹き付けて乾燥を行った。
上記カチオン性ポリマー水溶液の塗布から、アニオン性ポリマー水溶液塗布後の洗浄、窒素ガス吹き付けによる乾燥までの一連の操作(交互接触処理)を1セットとし、この交互接触処理を、表7に示す組み合わせそれぞれについて、トータルのセット回数が10回となるようにしておこなった。
処理後の各レジストパターンの断面を、SEMを用いて観察測定し、パターン断面の高さを測定した。その結果を表7に示す。
その結果、交互接触処理をまったく行わなかった場合(対照)は、パターン高さが227nmであったが、交互接触処理を行った場合は、いずれの場合においても、パターン高さの増加が見られた。また、いずれの場合においても、対照に比べて微細な寸法のCHが形成された。この結果から、いずれの場合においてもレジストパターン表面に均一な有機薄膜が形成されていることが確認された。
In the same manner as in Test Example 1, a resist pattern of contact holes (CH) having a dimension (hole inner diameter) of 160 nm and a height of 227 nm was formed on a silicon wafer substrate.
The substrate was immersed in a 0.5 mass% aqueous solution (cationic polymer aqueous solution) of the water-soluble resin (A1) shown in Table 7 for 20 seconds, immersed and washed with pure water for 20 seconds, and then dried by blowing nitrogen gas. went. Subsequently, after being immersed in a 0.5% by mass aqueous solution (anionic polymer aqueous solution) of the water-soluble resin (A2) shown in Table 7 for 20 seconds and immersed in pure water for 20 seconds, drying was performed by blowing nitrogen gas. It was.
A series of operations (alternate contact treatment) from application of the cationic polymer aqueous solution to washing after application of the anionic polymer aqueous solution and drying by blowing nitrogen gas is set as one set. The total number of sets was set to 10 times.
The cross section of each resist pattern after the treatment was observed and measured using SEM, and the height of the pattern cross section was measured. The results are shown in Table 7.
As a result, when the alternating contact process was not performed at all (control), the pattern height was 227 nm. However, when the alternating contact process was performed, the pattern height increased in any case. It was. Moreover, in any case, CH having a finer size was formed as compared with the control. From these results, it was confirmed that a uniform organic thin film was formed on the resist pattern surface in any case.

Figure 2009042459
Figure 2009042459

続いて、有機薄膜が表面に形成されたレジストパターンに対し、RIE装置を用いて、CF/CHF/Ar混合ガスによるエッチング処理(ガス流量40/40/160sccm、圧力40Pa、パワー300W、処理時間100秒)を行った。また、対照として、レジストパターンとカチオン性ポリマー水溶液およびアニオン性ポリマー水溶液との接触を全く行わなかったものについても上記と同様のエッチング処理を行った。
エッチング処理前後のレジスト膜厚の差から、各試料のエッチングレート(nm/秒)を求めた。その結果を表8に示す。表内の数値単位はnm/秒である。
Subsequently, an etching process using a CF 4 / CHF 3 / Ar mixed gas (gas flow rate 40/40/160 sccm, pressure 40 Pa, power 300 W, process) is performed on the resist pattern having the organic thin film formed on the surface using an RIE apparatus. Time 100 seconds). In addition, as a control, the same etching treatment as described above was performed on the resist pattern that was not contacted with the cationic polymer aqueous solution and the anionic polymer aqueous solution at all.
From the difference in resist film thickness before and after the etching treatment, the etching rate (nm / second) of each sample was determined. The results are shown in Table 8. The numerical unit in the table is nm / second.

Figure 2009042459
Figure 2009042459

有機薄膜被覆をしていない場合のエッチングレートは0.8nm/秒であり、これらの結果から、有機薄膜被覆を行うことにより、有機薄膜被覆をしていない場合に比べて同等以上のエッチング耐性が得られることが確認された。   When the organic thin film is not coated, the etching rate is 0.8 nm / second, and from these results, the organic thin film coating has an etching resistance equal to or higher than that when the organic thin film is not coated. It was confirmed that it was obtained.

Claims (6)

レジストパターン表面に被覆膜を形成するためのレジストパターン被覆膜形成用材料であって、
水溶液中で正の電荷を帯びる部位を有する水溶性樹脂(A1)を含有する第一の水溶液と、水溶液中で負の電荷を帯びる部位を有する水溶性樹脂(A2)を含有する第二の水溶液とから構成されるレジストパターン被覆膜形成用材料。
A resist pattern coating film forming material for forming a coating film on the resist pattern surface,
A first aqueous solution containing a water-soluble resin (A1) having a positively charged site in the aqueous solution and a second aqueous solution containing a water-soluble resin (A2) having a negatively charged site in the aqueous solution A resist pattern coating film forming material comprising:
前記水溶性樹脂(A1)が、ジアリルジアルキルアンモニウム塩から誘導される構成単位を有する樹脂である請求項1記載のレジストパターン被覆膜形成用材料。   The material for forming a resist pattern coating film according to claim 1, wherein the water-soluble resin (A1) is a resin having a structural unit derived from a diallyldialkylammonium salt. 前記水溶性樹脂(A2)が、スチレンスルホン酸またはその塩から誘導される構成単位を有する樹脂である請求項1または2記載のレジストパターン被覆膜形成用材料。   The material for forming a resist pattern coating film according to claim 1 or 2, wherein the water-soluble resin (A2) is a resin having a structural unit derived from styrenesulfonic acid or a salt thereof. 支持体上に形成されたレジストパターン表面に、請求項1〜3のいずれか一項に記載のレジストパターン被覆膜形成用材料を用いて被覆膜を形成するレジストパターン被覆膜形成方法であって、
前記レジストパターン表面に前記第一の水溶液を接触させる工程と、前記第一の水溶液を接触させた後のレジストパターン表面に前記第二の水溶液を接触させる工程とを含むレジストパターン被覆膜形成方法。
A resist pattern coating film forming method for forming a coating film on a resist pattern surface formed on a support using the resist pattern coating film forming material according to claim 1. There,
A resist pattern coating film forming method, comprising: bringing the first aqueous solution into contact with the resist pattern surface; and bringing the second aqueous solution into contact with the resist pattern surface after contacting the first aqueous solution .
前記第二の水溶液を接触させる工程後、さらに、前記レジストパターン表面に、前記第一の水溶液および前記第二の水溶液を交互に接触させる工程を含む請求項4記載のレジストパターン被覆膜形成方法。   5. The resist pattern coating film forming method according to claim 4, further comprising a step of alternately bringing the first aqueous solution and the second aqueous solution into contact with the resist pattern surface after the step of bringing the second aqueous solution into contact with each other. . さらに、前記第一の水溶液または第二の水溶液を接触させた後のレジストパターン表面を洗浄する工程を含む請求項4または5記載のレジストパターン被覆膜形成方法。   The resist pattern coating film forming method according to claim 4, further comprising a step of cleaning the resist pattern surface after contacting the first aqueous solution or the second aqueous solution.
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