[go: up one dir, main page]

JP2017069461A - Manufacturing method of stepped substrate, manufacturing method of electronic device, and laminate - Google Patents

Manufacturing method of stepped substrate, manufacturing method of electronic device, and laminate Download PDF

Info

Publication number
JP2017069461A
JP2017069461A JP2015195272A JP2015195272A JP2017069461A JP 2017069461 A JP2017069461 A JP 2017069461A JP 2015195272 A JP2015195272 A JP 2015195272A JP 2015195272 A JP2015195272 A JP 2015195272A JP 2017069461 A JP2017069461 A JP 2017069461A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
substrate
pattern
etching
manufacturing
group
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2015195272A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
隆 薬師寺
Takashi Yakushiji
隆 薬師寺
慶 山本
Kei Yamamoto
慶 山本
三千紘 白川
Michihiro Shirakawa
三千紘 白川
直也 井口
Naoya Iguchi
直也 井口
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.)
Fujifilm Corp
Original Assignee
Fujifilm Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fujifilm Corp filed Critical Fujifilm Corp
Priority to JP2015195272A priority Critical patent/JP2017069461A/en
Publication of JP2017069461A publication Critical patent/JP2017069461A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Photosensitive Polymer And Photoresist Processing (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Materials For Photolithography (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)
  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)

Abstract

【課題】フォトリソグラフィ工程とエッチング工程を含むプロセスを繰り返すことなく、多段構造のマスクパターンを簡易且つ高精度に転写することが可能な段差基板の製造方法を提供すること。【解決手段】深さ方向に向かって段階的に幅が小さくなる多段構造の凹部を備えたパターンを有する段差基板の製造方法であって、(a)基板、第1の加工対象層、エッチングストッパー層、及び第2の加工対象層がこの順で積層された積層基板上に、深さ方向に向かって段階的に幅が小さくなる多段構造の凹部を備えたマスクパターンであって、前記凹部が、幅の最も小さい最下段である第1の凹部と、第1の凹部の上段である第2の凹部とから少なくとも構成されるマスクパターンを有するマスク層を形成する工程、及び、(b)前記マスク層をマスクとして前記積層基板にエッチング処理を行い、前記マスクパターンの形状を転写する工程、を含む段差基板の製造方法。【選択図】図3To provide a method for manufacturing a stepped substrate capable of easily and accurately transferring a mask pattern having a multistage structure without repeating processes including a photolithography process and an etching process. A method of manufacturing a stepped substrate having a pattern having a multi-step recessed portion whose width gradually decreases in the depth direction, comprising: (a) a substrate, a first processing target layer, an etching stopper; A mask pattern having a multi-stage concave portion whose width decreases stepwise in the depth direction on a multilayer substrate in which a layer and a second processing target layer are laminated in this order, Forming a mask layer having a mask pattern composed of at least a first recess having a lowest width and a second recess being an upper stage of the first recess; and (b) A method of manufacturing a stepped substrate, comprising: etching the laminated substrate using a mask layer as a mask, and transferring the shape of the mask pattern. [Selection] Figure 3

Description

本発明は、段差基板の製造方法、これを含む電子デバイスの製造方法、及び、上記段差基板の製造方法において好適に用い得る積層体に関する。より詳細には、本発明は、IC(Integrated Circuit)等の半導体製造工程、液晶及びサーマルヘッド等の回路基板の製造、MEMS(Micro Electro Mechanical System)などの製造工程、更にはその他のフォトファブリケーションのリソグラフィー工程に好適な段差基板の製造方法、これを含む電子デバイスの製造方法、及び、上記段差基板の製造方法において好適に用い得る積層体に関する。   The present invention relates to a method for manufacturing a stepped substrate, a method for manufacturing an electronic device including the same, and a laminate that can be suitably used in the method for manufacturing the stepped substrate. More specifically, the present invention relates to a semiconductor manufacturing process such as an IC (Integrated Circuit), a circuit board such as a liquid crystal and a thermal head, a manufacturing process such as a MEMS (Micro Electro Mechanical System), and other photofabrication. The present invention relates to a step substrate manufacturing method suitable for the lithography process, an electronic device manufacturing method including the same, and a laminate that can be suitably used in the step substrate manufacturing method.

近年における電子デバイスの多様化及び高機能化の要求に伴って、基材に特定の微細な3次元構造パターンを形成することが求められている。3次元構造パターンを有する構造体の一例として、多段構造を備えた微細パターン(以下、「多段構造パターン」ともいう。)を有する段差基板がある。多段構造パターンを有する段差基板の製造方法として、例えば、デュアルダマシン構造を有する段差基板の製造方法がある。段差基板の製造方法としては、特許文献1の背景技術並びに図1〜5や、特許文献3に示されているように、フォトリソグラフィ工程→エッチング工程を含むプロセスを最低2回繰り返す方法が一般的であった。   With the recent diversification and higher functionality of electronic devices, it is required to form a specific fine three-dimensional structure pattern on a substrate. As an example of a structure having a three-dimensional structure pattern, there is a stepped substrate having a fine pattern having a multi-stage structure (hereinafter also referred to as “multi-stage structure pattern”). As a method for manufacturing a stepped substrate having a multistage structure pattern, for example, there is a method for manufacturing a stepped substrate having a dual damascene structure. As a method for manufacturing a stepped substrate, as shown in the background art of Patent Document 1 and FIGS. 1 to 5 and Patent Document 3, a method including a photolithography process → an etching process is repeated at least twice. Met.

最近では、多段構造パターンを有する段差基板の製造技術に関し、プロセス数低減によるコストダウン、アライメント誤差の低減を目的として、多段構造のマスクパターンを形成後、加工対象である基材を一括エッチングすることで、工程数の簡易化、並びに、アライメント精度の改善を可能とする多段構造パターンの形成方法が提案されている(例えば、特許文献1及び2を参照)。   Recently, with regard to the technology for manufacturing a stepped substrate having a multi-step structure pattern, the substrate to be processed is collectively etched after forming a multi-step mask pattern for the purpose of reducing costs by reducing the number of processes and reducing alignment errors. Thus, a method of forming a multi-stage structure pattern that can simplify the number of steps and improve alignment accuracy has been proposed (see, for example, Patent Documents 1 and 2).

特開2007−173826号公報JP 2007-173826 A 特表2007−521645号公報Special table 2007-521645 gazette 特開2002−299441号公報JP 2002-299441 A

本発明者等による検討の結果、上記技術によれば、多段構造パターンを有する段差基板の製造に必要な工程数を低減することは可能であるが、マスクパターンを高精度に転写することは困難であることが分かった。上記技術を含め、従来技術においては、多段構造パターンを有するマスク形成後のエッチング加工プロセスについて詳細には検討されておらず、本発明者等が多段構造パターンを有するマスクを用いてエッチング加工を試みた結果、エッチング中に加工対象層における多段構造の角部の肩落ち、寸法変動、加工深さのバラツキが発生するなど形状の悪化が発生し、多段構造のマスクパターンを高精度に加工対象層に転写できないことが判明した。   As a result of studies by the present inventors, according to the above technique, it is possible to reduce the number of steps necessary for manufacturing a stepped substrate having a multi-step structure pattern, but it is difficult to transfer a mask pattern with high accuracy. It turns out that. In the prior art including the above technique, the etching process after the formation of the mask having the multi-stage structure pattern has not been studied in detail, and the present inventors have tried the etching process using the mask having the multi-stage structure pattern. As a result, the shape of the multi-stage mask pattern is deteriorated, such as the shoulder drop at the corners of the multi-stage structure in the layer to be processed, dimensional variations, and variations in the processing depth during etching. It became clear that it could not be transferred to.

本発明は、このような実情に鑑み開発されたものであり、フォトリソグラフィ工程とエッチング工程を含むプロセスを繰り返すことなく、多段構造のマスクパターンを簡易且つ高精度に転写することが可能な段差基板の製造方法を提供することを課題とする。本発明はまた、この段差基板の製造方法を含む電子デバイスの製造方法、並びに、この段差基板の製造方法に好適に用い得る積層体を提供することを課題とする。   The present invention has been developed in view of such circumstances, and is a stepped substrate capable of easily and accurately transferring a multi-stage mask pattern without repeating processes including a photolithography process and an etching process. It is an object to provide a manufacturing method. Another object of the present invention is to provide a method for manufacturing an electronic device including the method for manufacturing a stepped substrate, and a laminate that can be suitably used for the method for manufacturing the stepped substrate.

本発明は、一態様において、以下の通りである。
[1] 深さ方向に向かって段階的に幅が小さくなる多段構造の凹部を備えたパターンを有する段差基板の製造方法であって、
(a)基板、第1の加工対象層、エッチングストッパー層、及び第2の加工対象層がこの順で積層された積層基板上に、深さ方向に向かって段階的に幅が小さくなる多段構造の凹部を備えたマスクパターンであって、前記凹部が、幅の最も小さい最下段である第1の凹部と、第1の凹部の上段である第2の凹部とから少なくとも構成されるマスクパターンを有するマスク層を形成する工程、及び
(b)前記マスク層をマスクとして前記積層基板にエッチング処理を行い、前記マスクパターンの形状を転写する工程、
を含む段差基板の製造方法。
In one aspect, the present invention is as follows.
[1] A method for manufacturing a stepped substrate having a pattern including a multi-stage recess having a width that gradually decreases in the depth direction,
(A) A multi-stage structure in which a width is gradually reduced in a depth direction on a laminated substrate in which a substrate, a first processing target layer, an etching stopper layer, and a second processing target layer are stacked in this order. A mask pattern comprising at least a first recess having a lowest width and a second recess being an upper stage of the first recess. A step of forming a mask layer having, and (b) a step of etching the laminated substrate using the mask layer as a mask to transfer the shape of the mask pattern,
A method for manufacturing a stepped substrate including:

[2] 前記マスクパターンを有するマスク層を形成する工程(a)が、
(i)前記積層基板上に、第1の凹部を備えた第1のネガ型パターンを形成する工程、及び、
(ii)前記第1のネガ型パターン上に、第2の凹部を備えた第2のネガ型パターンを形成する工程、
を含み、
前記工程(i)が、
(i−1)前記積層基板上に、感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物(1)を用いて第1の膜を形成する工程、
(i−2)第1の膜を露光する工程、及び
(i−3)露光した第1の膜を、第1の現像液を用いて現像する工程、
を含み、
前記工程(ii)が、
(ii−1)第1のネガ型パターン上に、感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物(2)を用いて第2の膜を形成する工程、
(ii−2)第2の膜を露光する工程、及び、
(ii−3)露光した第2の膜を、第2の現像液を用いて現像する工程、
を含む、[1]に記載の段差基板の製造方法。
[2] The step (a) of forming a mask layer having the mask pattern includes:
(I) forming a first negative pattern having a first recess on the laminated substrate; and
(Ii) forming a second negative pattern having a second recess on the first negative pattern;
Including
The step (i)
(I-1) forming a first film on the laminated substrate using the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition (1);
(I-2) a step of exposing the first film, and (i-3) a step of developing the exposed first film using a first developer,
Including
The step (ii)
(Ii-1) forming a second film on the first negative pattern using the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition (2);
(Ii-2) exposing the second film, and
(Ii-3) developing the exposed second film using a second developer,
The method for manufacturing a stepped substrate according to [1], including:

[3] 感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物(1)が、酸の作用により極性が増大して有機溶剤を含む現像液に対する溶解性が減少する樹脂を含有する組成物である、[2]に記載の段差基板の製造方法。   [3] The actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition (1) is a composition containing a resin whose polarity increases by the action of an acid and whose solubility in a developer containing an organic solvent decreases. [2] A method for manufacturing a stepped substrate according to [2].

[4] 第1の現像液が、有機溶剤を含む現像液である、[2]又は[3]に記載の段差基板の製造方法。   [4] The method for manufacturing a stepped substrate according to [2] or [3], wherein the first developer is a developer containing an organic solvent.

[5] 感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物(2)が、酸の作用により極性が増大して有機溶剤を含む現像液に対する溶解性が減少する樹脂を含有する組成物である、[2]〜[4]のいずれか1項に記載の段差基板の製造方法。   [5] The actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition (2) is a composition containing a resin whose polarity increases by the action of an acid and whose solubility in a developer containing an organic solvent decreases. [2] The method for manufacturing a stepped substrate according to any one of [4].

[6] 第2の現像液が、有機溶剤を含む現像液である、[2]〜[5]のいずれか1項に記載の段差基板の製造方法。   [6] The method for manufacturing a stepped substrate according to any one of [2] to [5], wherein the second developer is a developer containing an organic solvent.

[7] 前記工程(i)と前記工程(ii)との間に、加熱工程を更に含む、[2]〜[6]のいずれか1項に記載の段差基板の製造方法。   [7] The method for manufacturing a stepped substrate according to any one of [2] to [6], further including a heating step between the step (i) and the step (ii).

[8] 感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物(1)と感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物(2)とが異なる組成物である、[2]〜[7]のいずれか1項に記載の段差基板の製造方法。   [8] Any one of [2] to [7], wherein the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition (1) is different from the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition (2). 2. A method for manufacturing a stepped substrate according to item 1.

[9] 感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物(1)と感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物(2)とが同一の組成物である、[2]〜[7]のいずれか1項に記載の段差基板の製造方法。   [9] Any of [2] to [7], wherein the actinic ray sensitive or radiation sensitive resin composition (1) and the actinic ray sensitive or radiation sensitive resin composition (2) are the same composition. 2. A method for manufacturing a stepped substrate according to claim 1.

[10] 前記マスクパターンを有するマスク層を形成する工程(a)が、底部から頂部に向かって段階的に幅が小さくなる多段構造の凸部を備えたパターンを有するモールドを使用したインプリント方式により、前記マスクパターンを形成することを含む、[1]に記載の段差基板の製造方法。   [10] An imprint method using a mold having a pattern having a multi-stage projecting portion in which the step (a) of forming a mask layer having the mask pattern has a stepwise decreasing width from the bottom to the top. The method for manufacturing a stepped substrate according to [1], including forming the mask pattern by:

[11] 前記マスクパターンの形状を転写するエッチング処理工程(b)が、
(b1)第1のエッチングにより第2の加工対象層に第1の凹部の形状を転写する工程、
(b2)第2のエッチングにより前記エッチングストッパー層に第1の凹部の形状を転写する工程、
(b3)第3のエッチングにより第1の加工対象層に第1の凹部の形状を転写する工程、及び
(b4)第4のエッチングにより第2の加工対象層に第2の凹部の形状を転写する工程
を含む、[1]〜[10]のいずれか1項に記載の段差基板の製造方法。
[11] An etching process step (b) for transferring the shape of the mask pattern,
(B1) a step of transferring the shape of the first recess to the second processing target layer by the first etching;
(B2) transferring the shape of the first recess to the etching stopper layer by second etching;
(B3) transferring the shape of the first recess to the first processing target layer by the third etching; and (b4) transferring the shape of the second recess to the second processing target layer by the fourth etching. The manufacturing method of the level | step difference board | substrate of any one of [1]-[10] including the process to carry out.

[12] 工程(b3)と工程(b4)を同時に行う、[11]に記載の段差基板の製造方法。   [12] The method for manufacturing a stepped substrate according to [11], wherein the step (b3) and the step (b4) are performed simultaneously.

[13] 工程(b1)と工程(b2)を、同一のエッチング条件により一括して行う、[11]又は[12]に記載の段差基板の製造方法。   [13] The method for manufacturing a stepped substrate according to [11] or [12], wherein the step (b1) and the step (b2) are collectively performed under the same etching conditions.

[14] マスク層における第1の凹部と前記積層基板との間に層が介在する場合に、工程(b1)の前に、エッチングにより当該層に第1の凹部の形状を転写する工程を更に含む、[11]〜[13]のいずれか1項に記載の段差基板の製造方法。   [14] When a layer is interposed between the first recess in the mask layer and the laminated substrate, a step of transferring the shape of the first recess to the layer by etching is further performed before the step (b1). The method for manufacturing a stepped substrate according to any one of [11] to [13].

[15] 前記多段構造の凹部を備えたパターンを有する段差基板がデュアルダマシン構造を有する段差基板である、[1]〜[16]のいずれか1項に記載の段差基板の製造方法。   [15] The method for manufacturing a stepped substrate according to any one of [1] to [16], wherein the stepped substrate having a pattern provided with a recess having a multistage structure is a stepped substrate having a dual damascene structure.

[16] [1]〜[15]のいずれか1項に記載の段差基板の製造方法を含む電子デバイスの製造方法。   [16] A method for manufacturing an electronic device, including the method for manufacturing a stepped substrate according to any one of [1] to [15].

[17] 基板、第1の加工対象層、エッチングストッパー層及び第2の加工対象層がこの順で積層された積層基板上に、深さ方向に向かって段階的に幅が小さくなる多段構造の凹部を備えたマスクパターンを有するマスク層を具備する積層体。   [17] A multi-stage structure having a width that decreases stepwise in the depth direction on a stacked substrate in which the substrate, the first processing target layer, the etching stopper layer, and the second processing target layer are stacked in this order. The laminated body which comprises the mask layer which has a mask pattern provided with the recessed part.

本発明により、フォトリソグラフィ工程とエッチング工程を含むプロセスを繰り返すことなく、多段構造のマスクパターンを簡易且つ高精度に転写することが可能な段差基板の製造方法を提供することが可能となった。また、本発明により、この段差基板の製造方法を含む電子デバイスの製造方法、並びに、この段差基板の製造方法に好適に用い得る積層体を提供することが可能となった。   According to the present invention, it is possible to provide a method for manufacturing a stepped substrate capable of easily and accurately transferring a mask pattern having a multistage structure without repeating a process including a photolithography process and an etching process. In addition, according to the present invention, it is possible to provide a method for manufacturing an electronic device including the method for manufacturing a stepped substrate and a laminate that can be suitably used for the method for manufacturing the stepped substrate.

図1Aは、本発明の積層体の一形態を模式的に示した断面図である。FIG. 1A is a cross-sectional view schematically showing one embodiment of the laminate of the present invention. 図1Bは、本発明の積層体の一形態を模式的に示した断面図である。FIG. 1B is a cross-sectional view schematically showing one embodiment of the laminate of the present invention. 図1Cは、本発明の積層体の一形態を模式的に示した断面図である。FIG. 1C is a cross-sectional view schematically showing one embodiment of the laminate of the present invention. 図2(a)〜(e)は、それぞれ、本発明の一実施形態に係る段差基板の製造方法を説明するための概略斜視図である。2A to 2E are schematic perspective views for explaining a method for manufacturing a stepped substrate according to an embodiment of the present invention. 図3(a)〜(e)、それぞれ、本発明の一実施形態に係る段差基板の製造方法を説明するための概略断面図である。3A to 3E are schematic cross-sectional views for explaining a method for manufacturing a stepped substrate according to an embodiment of the present invention. 図4(a)〜(i)は、それぞれ、本発明の一実施形態に係る段差基板の製造方法を説明するための概略断面図である。4A to 4I are schematic cross-sectional views for explaining a method for manufacturing a stepped substrate according to an embodiment of the present invention. 図5(a)〜(h)は、それぞれ、本発明の一実施形態に係る段差基板の製造方法を説明するための概略断面図である。5A to 5H are schematic cross-sectional views for explaining a method for manufacturing a stepped substrate according to an embodiment of the present invention. 図6(a)〜(g)は、それぞれ、本発明の一実施形態に係る段差基板の製造方法を説明するための概略断面図である。FIGS. 6A to 6G are schematic cross-sectional views for explaining a method for manufacturing a stepped substrate according to an embodiment of the present invention. 図7(a)〜(i)は、それぞれ、実施例1に係る段差基板の製造方法を説明するための概略断面図である。FIGS. 7A to 7I are schematic cross-sectional views for explaining the method of manufacturing the step substrate according to the first embodiment. 図8(a)〜(h)は、それぞれ、実施例2に係る段差基板の製造方法を説明するための概略断面図である。FIGS. 8A to 8H are schematic cross-sectional views for explaining a method for manufacturing a stepped substrate according to the second embodiment. 図9(a)〜(g)は、それぞれ、実施例3に係る段差基板の製造方法を説明するための概略断面図である。FIGS. 9A to 9G are schematic cross-sectional views for explaining a method for manufacturing a stepped substrate according to the third embodiment. 図10(a)〜(g)は、それぞれ、比較例1に係る段差基板の製造方法を説明するための概略断面図である。10A to 10G are schematic cross-sectional views for explaining a method for manufacturing a stepped substrate according to Comparative Example 1, respectively. 図11(a)〜(e)は、それぞれ、実施例及び比較例における評価の基準を説明するための概略断面図である。FIGS. 11A to 11E are schematic cross-sectional views for explaining evaluation criteria in Examples and Comparative Examples, respectively.

本明細書に於ける基(原子団)の表記に於いて、置換及び無置換を記していない表記は、置換基を有さないものと共に置換基を有するものをも包含するものである。例えば、「アルキル基」とは、置換基を有さないアルキル基(無置換アルキル基)のみならず、置換基を有するアルキル基(置換アルキル基)をも包含するものである。   In the description of the group (atomic group) in this specification, the notation which does not describe substitution and non-substitution includes the thing which has a substituent with the thing which does not have a substituent. For example, the “alkyl group” includes not only an alkyl group having no substituent (unsubstituted alkyl group) but also an alkyl group having a substituent (substituted alkyl group).

また、本明細書における「活性光線」又は「放射線」とは、例えば、水銀灯の輝線スペクトル、エキシマレーザーに代表される遠紫外線、極紫外(Extreme ultra violet;EUV)線、X線又は電子線(Electron Beam;EB)を意味している。また、本発明において「光」とは、活性光線又は放射線を意味している。   In addition, “active light” or “radiation” in the present specification refers to, for example, an emission line spectrum of a mercury lamp, a far ultraviolet ray represented by an excimer laser, an extreme ultra violet (EUV) ray, an X ray or an electron beam ( Electron Beam (EB). In the present invention, “light” means actinic rays or radiation.

また、本明細書における「露光」とは、特に断らない限り、水銀灯、エキシマレーザーに代表される遠紫外線、X線及びEUV光等による露光のみならず、電子線及びイオンビーム等の粒子線による描画3082露光に含める。
以下、図1A、図1B、図1C、図2〜図6を参照しながら、本発明の実施形態について詳細に説明する。
In addition, the term “exposure” in the present specification is not limited to exposure with far-ultraviolet rays such as mercury lamps and excimer lasers, X-rays and EUV light, but also with particle beams such as electron beams and ion beams, unless otherwise specified. Include in drawing 3082 exposure.
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1A, 1B, 1C, and 2 to 6.

なお、本明細書において、例えば、単に「マスク層120」という場合は、特に断らない限り、マスク層120A〜120Gのすべて、あるいは、マスク層120A〜120Gから適宜選択されるいずれかを意味する。他の構成部材についても同様である。   In this specification, for example, the term “mask layer 120” simply means all of the mask layers 120A to 120G or any one selected from the mask layers 120A to 120G unless otherwise specified. The same applies to other components.

本発明の段差基板の製造方法(以下、「本発明の製造方法」という。)は、深さ方向に向かって段階的に幅が小さくなる多段構造の凹部を備えたパターンを有する段差基板の製造方法であり、下記に示す、(a)積層基板上にマスク層を形成する工程、及び、(b)エッチングによりマスクパターンの形状を積層基板に転写する工程を含む。   The method for manufacturing a stepped substrate according to the present invention (hereinafter referred to as “the manufacturing method of the present invention”) is a method for manufacturing a stepped substrate having a pattern having a recess having a multistage structure whose width decreases stepwise in the depth direction. The method includes the following steps: (a) forming a mask layer on the laminated substrate; and (b) transferring the shape of the mask pattern to the laminated substrate by etching.

工程(a):第1の加工対象層、エッチングストッパー層、及び第2の加工対象層がこの順で積層された積層基板上に、深さ方向に向かって段階的に幅が小さくなる多段構造の凹部を備えたマスクパターンであって、上記凹部が、幅の最も小さい最下段である第1の凹部と、第1の凹部の上段である第2の凹部とから少なくとも構成されるマスクパターンを有するマスク層を形成する工程。   Step (a): A multi-stage structure in which the width gradually decreases in the depth direction on the laminated substrate in which the first processing target layer, the etching stopper layer, and the second processing target layer are stacked in this order. A mask pattern comprising at least a first recess having a lowest width and a second recess being an upper stage of the first recess. Forming a mask layer.

工程(b):工程(a)で得られたマスク層をマスクとして上記積層基板にエッチング処理を行い、上記マスクパターンの形状を転写する工程。   Step (b): A step of transferring the shape of the mask pattern by etching the laminated substrate using the mask layer obtained in the step (a) as a mask.

以下、積層基板上にマスク層を形成する工程(a)と、マスクパターンの形状を積層基板に転写するエッチング処理工程(b)とに分けて説明する。   The following description will be divided into a process (a) for forming a mask layer on the multilayer substrate and an etching process (b) for transferring the shape of the mask pattern to the multilayer substrate.

<<工程(a):積層基板上にマスク層を形成する工程>>
工程(a)で形成されるマスク層は、深さ方向に向かって段階的に幅が小さくなる多段構造の凹部を備えたマスクパターン(以下、「多段構造を備えたマスクパターン」、「多段構造マスクパターン」などともいう。)を有するものである。この多段構造マスクパターンを有するマスク層は、積層基板上に形成される。
<< Step (a): Step of Forming Mask Layer on Laminated Substrate >>
The mask layer formed in the step (a) has a mask pattern having a multi-stage recess having a width that decreases stepwise in the depth direction (hereinafter referred to as “mask pattern having a multi-stage structure”, “multi-stage structure”). Also referred to as a “mask pattern”. The mask layer having the multistage structure mask pattern is formed on the laminated substrate.

本発明において、積層基板上にマスク層を形成するとは、積層基板表面に他の層を介さずに直接マスク層を形成する形態、及び、積層基板上に他の層を介してマスク層を形成する形態の双方を含む意味である。   In the present invention, forming a mask layer on a multilayer substrate means that a mask layer is formed directly on the surface of the multilayer substrate without any other layer, and a mask layer is formed on the multilayer substrate via another layer. It is meant to include both forms.

他の層が介在する場合としては、例えば、後述するように、積層基板とマスク層との間に反射防止膜等の下層が介在する場合が挙げられる。   Examples of the case where another layer is interposed include a case where a lower layer such as an antireflection film is interposed between the laminated substrate and the mask layer, as will be described later.

<積層基板>
積層基板は、基板、第1の加工対象層、エッチングストッパー層、及び、第2の加工対象層を少なくとも含み、これら3層が記載した順に積層されている。
<Laminated substrate>
The multilayer substrate includes at least a substrate, a first processing target layer, an etching stopper layer, and a second processing target layer, and these three layers are stacked in the order described.

本発明の製造方法は、加工対象である積層基板が、2つの加工対象層の間にエッチングストッパー層が介在した層構成を備えることを特徴の一つとするものである。エッチングストッパー層が介在することにより、加工対象層の角部の肩落ち、寸法変動を抑制することができるため、多段構造のマスクパターンを高精度に加工対象層に転写することが可能となる。本発明の製造方法は、また、この積層基板を後述する多段構造マスクパターンをマスクとしてエッチング処理を行うことを更なる特徴とするものである。2層の加工対象層の厚み制御のために、2層の加工対象層の間にエッチングストッパー層を介在させる技術は公知であるが、エッチングストッパー層と多段構造マスクパターンを用いたエッチング処理技術の組み合わせにより、多段構造のマスクパターンの形状を簡易且つ高精度に転写することが可能となることは本発明者等により初めて見出されたものである。
第1及び第2の加工対象層の材質は特に制限されない。例えば、半導体装置の層間絶縁加工の場合、有機絶縁膜や、ハイドロジェンシルセスキオキサン、カーボン含有SiO膜(SiOC)、多孔質シリカ膜、高分子膜、アモルファスカーボン膜(Fドープ)、SiOF、SiO等が挙げられる。これらの加工対象層は、後述するエッチング処理工程(b)において、フッ素系ガスプラズマ条件や窒素・水素ガスプラズマ条件でエッチングされる。
The manufacturing method of the present invention is characterized in that the laminated substrate to be processed has a layer structure in which an etching stopper layer is interposed between two layers to be processed. By interposing the etching stopper layer, it is possible to suppress the shoulder drop at the corners of the processing target layer and the dimensional variation, so that the multi-stage mask pattern can be transferred to the processing target layer with high accuracy. The manufacturing method of the present invention is further characterized in that the laminated substrate is subjected to an etching process using a multistage mask pattern described later as a mask. In order to control the thickness of the two layers to be processed, a technique for interposing an etching stopper layer between the two layers to be processed is known, but an etching processing technique using an etching stopper layer and a multistage structure mask pattern is known. It has been found for the first time by the present inventors that the shape of the mask pattern having a multi-stage structure can be transferred easily and with high accuracy by the combination.
The material of the first and second processing target layers is not particularly limited. For example, in the case of interlayer insulation processing of a semiconductor device, an organic insulating film, hydrogen silsesquioxane, a carbon-containing SiO 2 film (SiOC), a porous silica film, a polymer film, an amorphous carbon film (F-doped), SiOF , SiO 2 and the like. These layers to be processed are etched under fluorine gas plasma conditions or nitrogen / hydrogen gas plasma conditions in an etching process step (b) described later.

また、第1及び第2加工対象層の材質の組み合わせも特に制限されない。例えば、異なる材料質を組み合わせてもよいし、同種材質を選んでも構わない。   Further, the combination of materials of the first and second processing target layers is not particularly limited. For example, different material qualities may be combined, or the same kind of material may be selected.

エッチングストッパー層の材質は特に制限されるものでなく、加工対象層の材質、エッチング条件に応じて、適宜エッチングの選択比が取れる材料を選択することが出来る。例えば、SiC、SiN、SiOC、SiCN、SiO等の珪素化合物や、Cr、Al、Ni、Cu、Ti、Au、Pt、Pd、Ta、Mo等を含む合金、あるいは酸化物、窒化物等が挙げられる。また、これらのエッチングストッパー層は、後述するエッチング処理工程(b)において、フッ素系のガス条件や塩素系のガス条件でエッチングされる。 The material of the etching stopper layer is not particularly limited, and a material that can take an etching selectivity as appropriate can be selected according to the material of the processing target layer and the etching conditions. For example, SiC, SiN, SiOC, SiCN, and silicon compounds such as SiO 2, Cr, Al, Ni, Cu , Ti, Au, Pt, Pd, Ta, alloys containing Mo or the like or oxides, nitrides Can be mentioned. These etching stopper layers are etched under a fluorine-based gas condition or a chlorine-based gas condition in an etching process step (b) described later.

エッチングストッパー層の膜厚は、加工対象層の膜厚及びエッチング時の加工対象層との選択比によって決まるが、通常10nm〜100nmの範囲である。
また、積層基板の更なる他の形態として、上記基板と第1の加工対象層との間に、更にエッチングストッパー層(以下、「第2のエッチングストッパー層」という。)を具備していてもよい。この形態における、第1の加工対象層と第2の加工対象層との間に介在するエッチングストッパー層を、「第1のエッチングストッパー層」という。
The film thickness of the etching stopper layer is determined by the film thickness of the processing target layer and the selection ratio with the processing target layer at the time of etching, but is usually in the range of 10 nm to 100 nm.
As still another form of the laminated substrate, an etching stopper layer (hereinafter referred to as “second etching stopper layer”) may be further provided between the substrate and the first processing target layer. Good. In this embodiment, the etching stopper layer interposed between the first processing target layer and the second processing target layer is referred to as a “first etching stopper layer”.

また、積層基板の更なる他の形態として、上記基板と第1の加工対象層との間、または上記基板と上述の第二のエッチングストッパー層との間に、トランジスタ層や配線層等の他の層を具備してもよい
ここで、上記基板は、その形状、構造、材質やサイズは特に制限されるものではなく、目的に応じて適宜選択することができる。上記基板の材質としては、例えば、Si、SiC、GaN、ガラス、サファイア等、通常用いられている基板を用いることができる。上記基板の厚さとしては、例えば、0.05mm以上が好ましく、0.1mm以上がより好ましい。
<積層体>
[積層体100A]
工程(a)で得られる、積層基板上に多段構造マスクパターンを有するマスク層が形成された積層体(以下、「本発明の積層体」という。)の一形態として、図1Aに記載の積層体100Aが挙げられる。この積層体100Aは、積層基板110Aの上にマスク層120Aを備える。
As another form of the laminated substrate, there are other layers such as a transistor layer and a wiring layer between the substrate and the first processing target layer, or between the substrate and the second etching stopper layer. Here, the shape, structure, material and size of the substrate are not particularly limited, and can be appropriately selected according to the purpose. As the material of the substrate, for example, a commonly used substrate such as Si, SiC, GaN, glass, sapphire, or the like can be used. As thickness of the said board | substrate, 0.05 mm or more is preferable, for example, and 0.1 mm or more is more preferable.
<Laminated body>
[Laminate 100A]
As one form of a laminate (hereinafter referred to as “laminate of the present invention”) in which a mask layer having a multistage structure mask pattern is formed on a laminate substrate obtained in step (a), the laminate shown in FIG. 1A is used. The body 100A is mentioned. The stacked body 100A includes a mask layer 120A on the stacked substrate 110A.

積層基板110Aは、基板3A、第2のエッチングストッパー層2A、第1の加工対象層20A、第1のエッチングストッパー層1A及び第2の加工対象層30Aがこの順に積層されている。ここで、第2のエッチングストッパー層2Aは任意の構成部材である。   In the multilayer substrate 110A, the substrate 3A, the second etching stopper layer 2A, the first processing target layer 20A, the first etching stopper layer 1A, and the second processing target layer 30A are stacked in this order. Here, the second etching stopper layer 2A is an arbitrary constituent member.

マスク層120Aは、例えば、後述するフォトリソグラフィー法等のパターニング法により形成され、第1の凹部11Aを備えた第1のパターン40Aと、その上に形成された、第1の凹部11Aより幅の広い第2の凹部12Aを備えた第2のパターン50Aとから構成される多段構造の凹部10Aを備えたマスクパターンを有する。   The mask layer 120A is formed by, for example, a patterning method such as a photolithography method described later, and has a first pattern 40A having the first recess 11A and a width wider than the first recess 11A formed thereon. It has a mask pattern including a multi-stage recess 10A composed of a second pattern 50A including a wide second recess 12A.

[積層体100B]
また、本発明の積層体の他の形態として、図1Bに記載の積層体100Bが挙げられる。この積層体100Bは、積層基板とマスク層との間に、下層膜等の任意の構成部材が介在した形態の一例を示したものであり、積層基板110Bの上に、反射防止層60Bを介してマスク層120Bを備える。
[Laminate 100B]
Moreover, the laminated body 100B as described in FIG. 1B is mentioned as another form of the laminated body of this invention. This laminated body 100B shows an example in which an arbitrary constituent member such as a lower layer film is interposed between the laminated substrate and the mask layer, and the antireflection layer 60B is interposed on the laminated substrate 110B. A mask layer 120B.

積層基板110Bは、基板3B、第2のエッチングストッパー層2B、第1の加工対象層20B、第1のエッチングストッパー層1B及び第2の加工対象層30Bがこの順に積層されている。ここで、第2のエッチングストッパー層2Bは任意の構成部材である。   In the multilayer substrate 110B, the substrate 3B, the second etching stopper layer 2B, the first processing target layer 20B, the first etching stopper layer 1B, and the second processing target layer 30B are stacked in this order. Here, the second etching stopper layer 2B is an arbitrary constituent member.

マスク層120Bは、例えば、後述するフォトリソグラフィー法等のパターニング法により形成され、第1の凹部11Bを備えた第1のパターン40Bと、その上に形成された、第1の凹部11Bより幅の広い第2の凹部12Bを備えた第2のパターン50Bとから構成される多段構造の凹部10Bを備えたマスクパターンを有する。   The mask layer 120B is formed by, for example, a patterning method such as a photolithography method described later, and has a first pattern 40B having the first recess 11B and a width wider than the first recess 11B formed thereon. It has a mask pattern provided with a multistage recess 10B composed of a second pattern 50B provided with a wide second recess 12B.

積層基板110とマスク層120との間に介在し得る下層膜としては、有機反射防止膜、無機反射防止膜等の反射防止膜、その他を適宜選択することができる。下層膜材料はブリューワーサイエンス社、日産化学工業株式会社等から入手可能である。有機溶剤を含む現像液を用いて現像するプロセスに好適な下層膜としては、例えば、国際公開第2012/039337号に記載の下層膜が挙げられる。   As an underlayer film that can be interposed between the laminated substrate 110 and the mask layer 120, an antireflection film such as an organic antireflection film or an inorganic antireflection film, or the like can be appropriately selected. The underlayer film material is available from Brewer Science, Nissan Chemical Industries, Ltd. Examples of the lower layer film suitable for the process of developing using a developer containing an organic solvent include the lower layer film described in International Publication No. 2012/039337.

[積層体100C]
また、本発明の積層体の他の形態として、図1Cに記載の積層体100Cが挙げられる。この積層体100Cは、積層基板110Cの上にマスク層120Cを備える。
[Laminate 100C]
Further, as another embodiment of the laminate of the present invention, a laminate 100C illustrated in FIG. 1C can be given. The stacked body 100C includes a mask layer 120C on the stacked substrate 110C.

積層基板110Cは、基板3C、第2のエッチングストッパー層2C、第1の加工対象層20C、第1のエッチングストッパー層1C及び第2の加工対象層30Cがこの順に積層されている。ここで、第2のエッチングストッパー層2Cは任意の構成部材である。   In the multilayer substrate 110C, the substrate 3C, the second etching stopper layer 2C, the first processing target layer 20C, the first etching stopper layer 1C, and the second processing target layer 30C are stacked in this order. Here, the second etching stopper layer 2C is an arbitrary constituent member.

マスク層120Cは、例えば、後述するインプリント法等のパターニング法により形成され、第1の凹部11Cと、第1の凹部11Cの上段に形成され、第1の凹部11Cより幅の広い第2の凹部12Cから構成される多段構造の凹部10Cを備えたマスクパターンを有するマスク層120Cとを具備する。マスク層120Cは、凹部10Cの下部に残膜層70Cを有する。   The mask layer 120C is formed, for example, by a patterning method such as an imprint method to be described later, and is formed on the first recess 11C and the first recess 11C, and has a second width wider than the first recess 11C. And a mask layer 120 </ b> C having a mask pattern provided with a multi-stage concave portion 10 </ b> C composed of the concave portions 12 </ b> C. The mask layer 120C has a remaining film layer 70C below the recess 10C.

本発明の製造方法において、工程(a)におけるマスク層の形成方法は限定されるものではなく、例えば、フォトリソグラフィ法、インプリント法等により形成することができる。まず、フォトリソグラフィ法を用いたマスク層の形成方法について説明する。
<フォトリソグラフィ法によるマスク層の形成工程(a1)>
工程(a)における多段構造マスクパターンを有するマスク層の形成が、フォトリソグラフィ法によるものである場合、工程(a)は、下記に示す工程(i)及び工程(ii)を含む(工程(a1))。
In the production method of the present invention, the method for forming the mask layer in the step (a) is not limited, and can be formed by, for example, a photolithography method, an imprint method, or the like. First, a method for forming a mask layer using a photolithography method will be described.
<Mask Layer Formation Step by Photolithography (a1)>
When the formation of the mask layer having a multistage structure mask pattern in the step (a) is performed by photolithography, the step (a) includes the following step (i) and step (ii) (step (a1 )).

[工程(i)]
工程(i)は、第1の凹部を備えた第1のネガ型パターンを形成する工程であり、下記工程(i−1)、(i−2)及び(i−3)を含む。
[Step (i)]
Step (i) is a step of forming a first negative pattern having a first recess, and includes the following steps (i-1), (i-2), and (i-3).

(i−1)上記積層基板上に、感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物(1)を用いて第1の膜を形成する工程、
(i−2)第1の膜を露光する工程、及び、
(i−3)露光した第1の膜を、第1の現像液を用いて現像する工程。
(I-1) forming a first film on the laminated substrate using the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition (1);
(I-2) exposing the first film, and
(I-3) A step of developing the exposed first film using a first developer.

[工程(ii)]
工程(ii)は、上記第1のネガ型パターンの上に、第2の凹部を備えた第2のネガ型パターンを形成する工程であり、下記工程(ii−1)、(ii−2)及び(ii−3)を含む。
[Step (ii)]
Step (ii) is a step of forming a second negative pattern having a second recess on the first negative pattern, and the following steps (ii-1) and (ii-2) And (ii-3).

(ii−1)第1のネガ型パターン上に、感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物(2)を用いて第2の膜を形成する工程、
(ii−2)第2の膜を露光する工程、及び、
(ii−3)露光した第2の膜を、第2の現像液を用いて現像する工程。
(Ii-1) forming a second film on the first negative pattern using the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition (2);
(Ii-2) exposing the second film, and
(Ii-3) A step of developing the exposed second film using a second developer.

上述したフォトリソグラフィ法によるマスク層の形成工程(a1)によって、多段構造のマスクパターンを容易に形成できる理由は、以下のように推定される。   The reason why the mask pattern having a multistage structure can be easily formed by the mask layer forming step (a1) by the photolithography described above is estimated as follows.

先ず、工程(a1)は、工程(i)によるパターニングと、工程(ii)によるパターニングの少なくとも2回のパターニングを含んでいる。   First, the step (a1) includes at least two times of patterning, that is, patterning by the step (i) and patterning by the step (ii).

ここで、工程(ii)により形成される第2のネガ型パターンは、工程(i)により形成される第1のネガ型パターンの上に形成された第2の膜から得られるため、第1のネガ型パターンの大きさ及び形状と、第2のネガ型パターンの大きさ及び形状とを、互いに独立に設計できる。   Here, since the second negative pattern formed by the step (ii) is obtained from the second film formed on the first negative pattern formed by the step (i), the first negative pattern is obtained. The size and shape of the negative pattern and the size and shape of the second negative pattern can be designed independently of each other.

したがって、例えばホールパターン(第1のネガ型パターン)上にラインパターン(第2のネガ型パターン)が積層されたような多段構造を有するパターンを形成することができる。   Therefore, for example, a pattern having a multistage structure in which a line pattern (second negative pattern) is stacked on a hole pattern (first negative pattern) can be formed.

また、このようなマスク層の形成工程(a1)を含む本発明の製造方法によれば、フォトリソグラフィ工程→エッチング工程を含むプロセスを繰り返すことなく、得られた多段構造パターンを有するマスク層をマスクとして加工対象を一括エッチングすることが可能となる。   Further, according to the manufacturing method of the present invention including the step (a1) of forming the mask layer, the mask layer having the obtained multistage structure pattern is masked without repeating the process including the photolithography step → the etching step. As a result, it is possible to perform batch etching on the object to be processed.

工程(i)及び(ii)は、架橋剤を含有する感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物を用いて膜を形成し、露光後、未露光部をアルカリ現像液で溶解させることによりネガ型パターンを形成する工程であってもよいし、酸の作用により極性が増大して有機溶剤を含む現像液(以下、「有機系現像液」ともいう。)に対する溶解性が減少する樹脂を含有する感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物を用い、露光部と未露光部との有機系現像液に対する溶解速度の差を利用して、ネガ型パターンを形成する工程であってもよい。アルカリ現像液を使用する前者の場合、架橋体からなる露光部がアルカリ現像液によって膨潤しやすく、微細なパターンを形成することが困難な場合があるため、微細パターンを得るなどの観点からは、有機系現像液を用いる後者であることが好ましい。   In steps (i) and (ii), a film is formed using an actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition containing a cross-linking agent, and after exposure, the unexposed area is dissolved with an alkali developer. It may be a step of forming a mold pattern, or contains a resin whose polarity is increased by the action of an acid and its solubility in a developer containing an organic solvent (hereinafter also referred to as “organic developer”) decreases. The step of forming a negative pattern using the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition to be used and utilizing the difference in dissolution rate in the organic developer between the exposed area and the unexposed area. In the former case of using an alkaline developer, the exposed portion made of a crosslinked product is easily swollen by the alkaline developer, and it may be difficult to form a fine pattern. The latter using an organic developer is preferred.

フォトリソグラフィ法による工程(a1)において、工程(i)、並びに、工程(ii)の各々は、一般的に知られている方法により行うことができる。   In the step (a1) by the photolithography method, each of the step (i) and the step (ii) can be performed by a generally known method.

以下、図2及び図3を参照しながら、フォトリソグラフィー法によるマスク層の形成工程(a1)の一実施形態を説明する。   Hereinafter, an embodiment of the mask layer forming step (a1) by photolithography will be described with reference to FIGS.

図2(a)〜(e)は、それぞれ、本発明の一実施形態に係る段差基板の製造方法を説明するための概略斜視図であり、その中で図2(a)〜(d)は、それぞれ、フォトリソグラフィ法によりマスク層を形成する工程(a1)の一形態を説明するための概略斜視図である。また、図3(a)〜(e)は、それぞれ、本発明の一実施形態に係る段差基板の製造方法を説明するための概略断面図であり、その中で図3(a)〜(d)は、それぞれ、フォトリソグラフィー法によりマスク層を形成する工程(a1)の一形態を説明するための概略断面図である。
[工程(i):第1のネガ型パターンの形成]
図2及び図3に基づき説明される本実施形態においては、上記工程(i−1)、(i−2)及び(i−3)をこの順で行うことにより、積層基板110D上に、行方向及び列方向に等間隔に配列された複数のホール部(第1の凹部11D)を有する第1のパターン40D’(ホールパターン)が形成される(図2(a)、図3(a))。
2A to 2E are schematic perspective views for explaining a method of manufacturing a stepped substrate according to an embodiment of the present invention, in which FIGS. 2A to 2D are illustrated. FIG. 5 is a schematic perspective view for explaining one form of a step (a1) for forming a mask layer by photolithography. 3A to 3E are schematic cross-sectional views for explaining a method for manufacturing a stepped substrate according to an embodiment of the present invention, in which FIGS. ) Are schematic cross-sectional views for describing one mode of the step (a1) of forming a mask layer by a photolithography method.
[Step (i): Formation of First Negative Pattern]
In the present embodiment described based on FIGS. 2 and 3, the above steps (i-1), (i-2), and (i-3) are performed in this order, so that a row is formed on the multilayer substrate 110D. A first pattern 40D ′ (hole pattern) having a plurality of hole portions (first concave portions 11D) arranged at equal intervals in the direction and the column direction is formed (FIGS. 2A and 3A). ).

以下、工程(i−1)、(i−2)及び(i−3)について詳細に説明する。   Hereinafter, the steps (i-1), (i-2) and (i-3) will be described in detail.

−工程(i−1):第1の膜の形成−
工程(i−1)では、積層基板110D上に感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物(1)を用いて第1の膜が形成される。積層基板110Dは、基板3D、第2のエッチングストッパー層2D、第1の加工対象層20D、第2のエッチングストッパー層1D及び第2の加工対象層30Dがこの順で積層されている。
-Step (i-1): Formation of first film-
In the step (i-1), a first film is formed on the multilayer substrate 110D using the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition (1). In the laminated substrate 110D, the substrate 3D, the second etching stopper layer 2D, the first processing target layer 20D, the second etching stopper layer 1D, and the second processing target layer 30D are stacked in this order.

工程(i−1)において、感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物(1)を用いて第1の膜を形成する方法は、典型的には、感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物(1)を積層基板110D上に塗布することにより実施でき、塗布方法としては、従来公知のスピンコート法、スプレー法、ローラーコート法、浸漬法などを用いることができ、好ましくはスピンコート法により感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物(1)を塗布する。   In the step (i-1), the method of forming the first film using the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition (1) is typically an actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition. This can be carried out by applying the product (1) onto the laminated substrate 110D. As the coating method, a conventionally known spin coating method, spray method, roller coating method, dipping method or the like can be used, and preferably the spin coating method. Apply the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition (1).

なお、感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物(1)については、後に詳述する。   The actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition (1) will be described later in detail.

第1の膜の膜厚は、20〜1500nmであることが好ましく、50〜1500nmであることがより好ましく、60〜1500nmであることが更に好ましい。   The thickness of the first film is preferably 20 to 1500 nm, more preferably 50 to 1500 nm, and still more preferably 60 to 1500 nm.

特に、1〜200nmの波長の光源(具体的には、後述するArFエキシマレーザーなど)を用いる場合には、第1の膜の膜厚は、20〜160nmであることが好ましく、50〜140nmであることがより好ましく、60〜120nmであることが更に好ましい。   In particular, when a light source having a wavelength of 1 to 200 nm (specifically, an ArF excimer laser described later) is used, the thickness of the first film is preferably 20 to 160 nm, and preferably 50 to 140 nm. More preferably, it is more preferably 60 to 120 nm.

また、200nm超250nm以下の波長の光源(具体的には、後述するKrFエキシマレーザーなど)を用いる場合には、第1の膜の膜厚は、200〜1500nmであることが好ましく、300〜1200nmであることがより好ましく、300〜1000nmであることが更に好ましい。   When a light source having a wavelength of more than 200 nm and not more than 250 nm (specifically, a KrF excimer laser described later) is used, the thickness of the first film is preferably 200 to 1500 nm, and preferably 300 to 1200 nm. It is more preferable that it is 300-1000 nm.

−前加熱工程及び露光後加熱工程−
工程(i)は、工程(i−1)と工程(i−2)との間に、前加熱工程(PB;Prebake)を含むことも好ましい。
-Pre-heating step and post-exposure heating step-
It is also preferable that the step (i) includes a preheating step (PB; Prebake) between the step (i-1) and the step (i-2).

また、工程(i)は、工程(i−2)と工程(i−3)との間に、露光後加熱工程(PEB;Post Exposure Bake)を含むことも好ましい。   The step (i) preferably includes a post-exposure heating step (PEB; Post Exposure Bake) between the step (i-2) and the step (i-3).

加熱温度はPB、PEB共に70〜130℃で行うことが好ましく、80〜120℃で行うことがより好ましい。   The heating temperature is preferably 70 to 130 ° C., more preferably 80 to 120 ° C. for both PB and PEB.

加熱時間は30〜300秒が好ましく、30〜180秒がより好ましく、30〜90秒が更に好ましい。   The heating time is preferably 30 to 300 seconds, more preferably 30 to 180 seconds, and still more preferably 30 to 90 seconds.

加熱は通常の露光・現像機に備わっている手段で行うことができ、ホットプレート等を用いて行ってもよい。   Heating can be performed by means provided in a normal exposure / developing machine, and may be performed using a hot plate or the like.

ベークにより露光部の反応が促進され、感度やパターンプロファイルが改善する。   The reaction of the exposed part is promoted by baking, and the sensitivity and pattern profile are improved.

前加熱工程及び露光後加熱工程の少なくとも一方は、複数回の加熱工程を含んでいてもよい。   At least one of the preheating step and the post-exposure heating step may include a plurality of heating steps.

−工程(i−2):第1の膜の露光−
工程(i−2)では、第1の膜を露光することにより、露光済みの第1の膜を得る。
-Step (i-2): Exposure of first film-
In step (i-2), the exposed first film is obtained by exposing the first film.

工程(i−2)の露光において、露光装置に用いられる光源波長に制限は無いが、赤外光、可視光、紫外光、遠紫外光、極紫外光、X線、電子線等を挙げることができ、好ましくは250nm以下、より好ましくは220nm以下、特に好ましくは1〜200nmの波長の遠紫外光、具体的には、KrFエキシマレーザー(248nm)、ArFエキシマレーザー(193nm)、Fエキシマレーザー(157nm)、X線、EUV(13nm)、電子線等であり、KrFエキシマレーザー、ArFエキシマレーザー、EUV又は電子線が好ましい。 In the exposure of step (i-2), the wavelength of the light source used in the exposure apparatus is not limited, but examples include infrared light, visible light, ultraviolet light, far ultraviolet light, extreme ultraviolet light, X-rays, and electron beams. In particular, far ultraviolet light having a wavelength of 250 nm or less, more preferably 220 nm or less, particularly preferably 1 to 200 nm, specifically, KrF excimer laser (248 nm), ArF excimer laser (193 nm), F 2 excimer laser (157 nm), X-ray, EUV (13 nm), electron beam, and the like, preferably KrF excimer laser, ArF excimer laser, EUV or electron beam.

工程(i−2)は、複数回の露光工程を含んでいてもよい。   Step (i-2) may include a plurality of exposure steps.

また、例えば、光源がKrFエキシマレーザー、ArFエキシマレーザー、又は、EUVである場合は、マスクを介して活性光線又は放射線を照射する(すなわち、露光する)ことが好ましい。   For example, when the light source is a KrF excimer laser, an ArF excimer laser, or EUV, it is preferable to irradiate (that is, expose) active light or radiation through a mask.

このとき、本実施形態においては、例えば、遮光部として行方向及び列方向に等間隔に配列された複数のホール部を有するホールパターンマスク(示せず)を用いることができる。   At this time, in the present embodiment, for example, a hole pattern mask (not shown) having a plurality of hole portions arranged at equal intervals in the row direction and the column direction can be used as the light shielding portion.

もっとも、本発明において、工程(i−2)で用いるマスクは、これに限定されず、所望する第1のネガ型パターンの形状等に応じて適宜選択でき、例えば、遮光部としてのライン部と、光透過部としてのスペース部とを有するラインアンドスペースパターンを有するマスクであって、ライン部の幅とスペース部の幅の比が1:1のマスク等を用いることもできる。   However, in the present invention, the mask used in the step (i-2) is not limited to this, and can be appropriately selected according to the desired shape of the first negative pattern, for example, a line portion as a light shielding portion, It is also possible to use a mask having a line-and-space pattern having a space portion as a light transmission portion and having a ratio of the width of the line portion to the width of the space portion of 1: 1.

また、工程(i−2)の露光においては液浸露光方法を適用できる。   In addition, an immersion exposure method can be applied in the exposure in the step (i-2).

液浸露光方法とは、解像力を高める技術として、投影レンズと試料との間に高屈折率の液体(以下、「液浸液」ともいう)で満たし露光する技術である。また、液浸露光は、位相シフト法、変形照明法などの超解像技術と組み合わせることが可能である。   The immersion exposure method is a technique for increasing the resolving power and performing exposure by filling a high refractive index liquid (hereinafter also referred to as “immersion liquid”) between a projection lens and a sample. In addition, immersion exposure can be combined with super-resolution techniques such as phase shift method and modified illumination method.

液浸露光を行う場合には、(1)基板上に第1の膜を形成した後、露光する工程の前に、及び/又は(2)液浸液を介して第1の膜に露光する工程の後、第1の膜を加熱する工程の前に、第1の膜の表面を水系の薬液で洗浄する工程を実施してもよい。   When performing immersion exposure, (1) after the first film is formed on the substrate, before the exposure step and / or (2) the first film is exposed via the immersion liquid. After the step, before the step of heating the first film, a step of washing the surface of the first film with an aqueous chemical solution may be performed.

液浸液は、露光波長に対して透明であり、かつ第1の膜上に投影される光学像の歪みを最小限に留めるよう、屈折率の温度係数ができる限り小さい液体が好ましい。入手の容易さ、取り扱いのし易さといった点から水を用いるのが好ましい。   The immersion liquid is preferably a liquid that is transparent to the exposure wavelength and has a refractive index temperature coefficient as small as possible so as to minimize distortion of the optical image projected onto the first film. It is preferable to use water from the viewpoint of easy availability and ease of handling.

水を用いる場合、水の表面張力を減少させるとともに、界面活性力を増大させる添加剤(液体)を僅かな割合で添加してもよい。この添加剤はウエハー上のレジスト層を溶解させず、かつレンズ素子の下面の光学コートに対する影響が無視できるものが好ましい。   When water is used, an additive (liquid) that reduces the surface tension of water and increases the surface activity may be added in a small proportion. This additive is preferably one that does not dissolve the resist layer on the wafer and can ignore the influence on the optical coating on the lower surface of the lens element.

このような添加剤としては、例えば、水とほぼ等しい屈折率を有する脂肪族系のアルコールが好ましく、具体的にはメチルアルコール、エチルアルコール、イソプロピルアルコール等が挙げられる。水とほぼ等しい屈折率を有するアルコールを添加することにより、水中のアルコール成分が蒸発して含有濃度が変化しても、液体全体としての屈折率変化を極めて小さくできるといった利点が得られる。   As such an additive, for example, an aliphatic alcohol having a refractive index substantially equal to that of water is preferable, and specific examples include methyl alcohol, ethyl alcohol, isopropyl alcohol and the like. By adding an alcohol having a refractive index substantially equal to that of water, even if the alcohol component in water evaporates and the content concentration changes, an advantage that the change in the refractive index of the entire liquid can be made extremely small can be obtained.

一方で、193nm光に対して不透明な物質や屈折率が水と大きく異なる不純物が混入した場合、レジスト上に投影される光学像の歪みを招くため、使用する水としては、蒸留水が好ましい。更にイオン交換フィルター等を通して濾過を行った純水を用いてもよい。   On the other hand, when an opaque substance or impurities whose refractive index is significantly different from that of water are mixed with respect to 193 nm light, the optical image projected on the resist is distorted. Therefore, distilled water is preferable as the water to be used. Further, pure water filtered through an ion exchange filter or the like may be used.

また、液浸液の屈折率を高めることにより、リソグラフィー性能を高めることが可能である。このような観点から、屈折率を高めるような添加剤を水に加えたり、水の代わりに重水(DO)を用いてもよい。 Moreover, it is possible to improve lithography performance by increasing the refractive index of the immersion liquid. From such a viewpoint, an additive that increases the refractive index may be added to water, or heavy water (D 2 O) may be used instead of water.

感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物(1)を用いて形成した第1の膜を、液浸媒体を介して露光する場合には、必要に応じて更に後述の疎水性樹脂(D)を添加することができる。疎水性樹脂(D)が添加されることにより、表面の後退接触角が向上する。第1の膜の後退接触角は60°〜90°が好ましく、更に好ましくは70°以上である。   When the first film formed using the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition (1) is exposed through an immersion medium, the hydrophobic resin (D) described later is further provided as necessary. Can be added. By adding the hydrophobic resin (D), the receding contact angle of the surface is improved. The receding contact angle of the first film is preferably 60 ° to 90 °, more preferably 70 ° or more.

液浸露光工程に於いては、露光ヘッドが高速でウエハー上をスキャンし露光パターンを形成していく動きに追随して、液浸液がウエハー上を動く必要があるので、動的な状態に於けるレジスト膜(第1の膜)に対する液浸液の接触角が重要になり、液滴が残存することなく、露光ヘッドの高速なスキャンに追随する性能がレジストには求められる。   In the immersion exposure process, the immersion head needs to move on the wafer following the movement of the exposure head scanning the wafer at high speed to form the exposure pattern, so that the dynamic state is reached. In this case, the contact angle of the immersion liquid with respect to the resist film (first film) becomes important, and the resist is required to follow the high-speed scanning of the exposure head without remaining droplets.

本発明の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物(1)を用いて形成した第1の膜と液浸液との間には、膜を直接、液浸液に接触させないために、液浸液難溶性膜(以下、「トップコート」ともいう)を設けてもよい。トップコートに必要な機能としては、レジスト上層部への塗布適性、放射線、特に193nmの波長を有した放射線に対する透明性、及び液浸液難溶性が挙げられる。トップコートは、レジストと混合せず、更にレジスト上層に均一に塗布できることが好ましい。   In order to prevent the film from coming into direct contact with the immersion liquid between the first film formed using the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition (1) of the present invention and the immersion liquid, An immersion liquid hardly soluble film (hereinafter also referred to as “top coat”) may be provided. Functions necessary for the top coat include suitability for application to the resist upper layer, transparency to radiation, particularly radiation having a wavelength of 193 nm, and poor immersion liquid solubility. It is preferable that the top coat is not mixed with the resist and can be uniformly applied to the upper layer of the resist.

トップコートは、193nmにおける透明性という観点からは、芳香族を含有しないポリマーが好ましい。   From the viewpoint of transparency at 193 nm, the topcoat is preferably a polymer that does not contain aromatics.

具体的には、炭化水素ポリマー、アクリル酸エステルポリマー、ポリメタクリル酸、ポリアクリル酸、ポリビニルエーテル、シリコン含有ポリマー、及びフッ素含有ポリマーなどが挙げられる。前述の疎水性樹脂(D)はトップコートとしても好適なものである。トップコートから液浸液へ不純物が溶出すると光学レンズが汚染されるため、トップコートに含まれるポリマーの残留モノマー成分は少ない方が好ましい。   Specific examples include hydrocarbon polymers, acrylic ester polymers, polymethacrylic acid, polyacrylic acid, polyvinyl ether, silicon-containing polymers, and fluorine-containing polymers. The above-mentioned hydrophobic resin (D) is also suitable as a top coat. When impurities are eluted from the top coat into the immersion liquid, the optical lens is contaminated. Therefore, it is preferable that the residual monomer component of the polymer contained in the top coat is small.

トップコートを剥離する際は、現像液を使用してもよいし、別途剥離剤を使用してもよい。剥離剤としては、第1の膜への浸透が小さい溶剤が好ましい。剥離工程が第1の膜の現像処理工程と同時にできるという点では、アルカリ現像液により剥離できることが好ましい。アルカリ現像液で剥離するという観点からは、トップコートは酸性であることが好ましいが、第1の膜との非インターミクス性の観点から、中性であってもアルカリ性であってもよい。   When peeling the top coat, a developer may be used, or a separate release agent may be used. As the release agent, a solvent having a small penetration into the first film is preferable. It is preferable that the peeling process can be carried out with an alkali developer in that the peeling process can be performed simultaneously with the development process of the first film. The top coat is preferably acidic from the viewpoint of peeling with an alkali developer, but may be neutral or alkaline from the viewpoint of non-intermixability with the first film.

トップコートと液浸液との間には屈折率の差がないか又は小さいことが好ましい。この場合、解像力を向上させることが可能となる。露光光源がArFエキシマレーザー(波長:193nm)の場合には、液浸液として水を用いることが好ましいため、ArF液浸露光用トップコートは、水の屈折率(1.44)に近いことが好ましい。また、透明性及び屈折率の観点から、トップコートは薄膜であることが好ましい。   There is preferably no or small difference in refractive index between the top coat and the immersion liquid. In this case, the resolution can be improved. When the exposure light source is an ArF excimer laser (wavelength: 193 nm), it is preferable to use water as the immersion liquid. Therefore, the top coat for ArF immersion exposure is close to the refractive index of water (1.44). preferable. Moreover, it is preferable that a topcoat is a thin film from a viewpoint of transparency and a refractive index.

トップコートは、第1の膜と混合せず、更に液浸液とも混合しないことが好ましい。この観点から、液浸液が水の場合には、トップコートに使用される溶剤は、本発明における樹脂組成物に使用される溶媒に難溶で、かつ非水溶性の媒体であることが好ましい。更に、液浸液が有機溶剤である場合には、トップコートは水溶性であっても非水溶性であってもよい。   The top coat is preferably not mixed with the first film and further not mixed with the immersion liquid. From this viewpoint, when the immersion liquid is water, the solvent used for the topcoat is preferably a water-insoluble medium that is hardly soluble in the solvent used for the resin composition in the present invention. . Further, when the immersion liquid is an organic solvent, the topcoat may be water-soluble or water-insoluble.

−工程(i−3):第1の膜の現像−
工程(i−3)では、露光済の第1の膜を第1の現像液を用いて現像することにより、図2(a)及び図3(a)に示される、複数のホール部(第1の凹部11D)を備えた第1のパターン40D’を得る。
-Step (i-3): Development of first film-
In the step (i-3), the exposed first film is developed using a first developer, whereby a plurality of hole portions (the first holes shown in FIGS. 2A and 3A) are formed. A first pattern 40D ′ having one recess 11D) is obtained.

工程(i−3)において使用する第1の現像液は、有機溶剤を含有する有機系現像液であっても、アルカリ現像液であってもよい。上述したように、パターンの微細化の観点などからは、工程(i−3)では有機系現像液を用いることが好ましい。   The first developer used in the step (i-3) may be an organic developer containing an organic solvent or an alkali developer. As described above, it is preferable to use an organic developer in the step (i-3) from the viewpoint of pattern miniaturization.

有機系現像液を用いて現像してネガ型のパターンを形成する工程における当該現像液としては、ケトン系溶剤、エステル系溶剤、アルコール系溶剤、アミド系溶剤、エーテル系溶剤等の極性溶剤及び炭化水素系溶剤を用いることができる。   The developer used in the step of forming a negative pattern by developing with an organic developer includes polar solvents such as ketone solvents, ester solvents, alcohol solvents, amide solvents, ether solvents, and carbonization. A hydrogen-based solvent can be used.

ケトン系溶剤としては、例えば、1−オクタノン、2−オクタノン、1−ノナノン、2−ノナノン、アセトン、2−ヘプタノン(メチルアミルケトン)、4−ヘプタノン、1−ヘキサノン、2−ヘキサノン、ジイソブチルケトン、シクロヘキサノン、メチルシクロヘキサノン、フェニルアセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、アセチルアセトン、アセトニルアセトン、イオノン、ジアセトニルアルコール、アセチルカービノール、アセトフェノン、メチルナフチルケトン、イソホロン、プロピレンカーボネート等を挙げることができる。   Examples of the ketone solvent include 1-octanone, 2-octanone, 1-nonanone, 2-nonanone, acetone, 2-heptanone (methyl amyl ketone), 4-heptanone, 1-hexanone, 2-hexanone, diisobutyl ketone, Examples include cyclohexanone, methylcyclohexanone, phenylacetone, methylethylketone, methylisobutylketone, acetylacetone, acetonylacetone, ionone, diacetylalcohol, acetylcarbinol, acetophenone, methylnaphthylketone, isophorone, and propylene carbonate.

エステル系溶剤としては、例えば、酢酸メチル、酢酸ブチル、酢酸エチル、酢酸イソプロピル、酢酸ペンチル、酢酸イソペンチル、酢酸イソアミル、酢酸シクロヘキシル、イソ酪酸イソブチル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、エチル−3−エトキシプロピオネート、3−メトキシブチルアセテート、3−メチル−3−メトキシブチルアセテート、蟻酸メチル、蟻酸エチル、蟻酸ブチル、蟻酸プロピル、乳酸エチル、乳酸ブチル、乳酸プロピル、ブタン酸ブチル等を挙げることができる。   Examples of ester solvents include methyl acetate, butyl acetate, ethyl acetate, isopropyl acetate, pentyl acetate, isopentyl acetate, isoamyl acetate, cyclohexyl acetate, isobutyl isobutyrate, propylene glycol monomethyl ether acetate, ethylene glycol monoethyl ether acetate, diethylene glycol Monobutyl ether acetate, diethylene glycol monoethyl ether acetate, ethyl-3-ethoxypropionate, 3-methoxybutyl acetate, 3-methyl-3-methoxybutyl acetate, methyl formate, ethyl formate, butyl formate, propyl formate, ethyl lactate, Examples thereof include butyl lactate, propyl lactate, and butyl butanoate.

アルコール系溶剤としては、例えば、メチルアルコール、エチルアルコール、n−プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、n−ブチルアルコール、sec−ブチルアルコール、tert−ブチルアルコール、イソブチルアルコール、n−ヘキシルアルコール、n−ヘプチルアルコール、n−オクチルアルコール、n−デカノール等のアルコールや、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール等のグリコール系溶剤や、エチレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、トリエチレングリコールモノエチルエーテル、メトキシメチルブタノール等のグリコールエーテル系溶剤等を挙げることができる。   Examples of the alcohol solvent include methyl alcohol, ethyl alcohol, n-propyl alcohol, isopropyl alcohol, n-butyl alcohol, sec-butyl alcohol, tert-butyl alcohol, isobutyl alcohol, n-hexyl alcohol, n-heptyl alcohol, alcohols such as n-octyl alcohol and n-decanol, glycol solvents such as ethylene glycol, diethylene glycol and triethylene glycol, ethylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, Diethylene glycol monomethyl ether, triethylene glycol monoethyl ether, methoxymethyl butano It can be mentioned glycol ether solvents such as Le.

エーテル系溶剤としては、例えば、上記グリコールエーテル系溶剤の他、ジオキサン、テトラヒドロフラン、フェネトール、ジブチルエーテル等が挙げられる。   Examples of the ether solvent include dioxane, tetrahydrofuran, phenetole, dibutyl ether and the like in addition to the glycol ether solvent.

アミド系溶剤としては、例えば、N−メチル−2−ピロリドン、N,N−ジメチルアセトアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、ヘキサメチルホスホリックトリアミド、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン等が使用できる。   Examples of the amide solvent include N-methyl-2-pyrrolidone, N, N-dimethylacetamide, N, N-dimethylformamide, hexamethylphosphoric triamide, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone and the like. Can be used.

炭化水素系溶剤としては、例えば、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素系溶剤、ペンタン、ヘキサン、オクタン、デカン、ウンデカン等の脂肪族炭化水素系溶剤が挙げられる。   Examples of the hydrocarbon solvent include aromatic hydrocarbon solvents such as toluene and xylene, and aliphatic hydrocarbon solvents such as pentane, hexane, octane, decane, and undecane.

上記の溶剤は、複数混合してもよいし、上記以外の溶剤や水と混合し使用してもよい。但し、本発明の効果を十二分に奏するためには、現像液全体としての含水率が10質量%未満であることが好ましく、実質的に水分を含有しないことがより好ましい。   A plurality of the above solvents may be mixed, or may be used by mixing with a solvent other than those described above or water. However, in order to fully exhibit the effects of the present invention, the water content of the developer as a whole is preferably less than 10% by mass, and more preferably substantially free of moisture.

すなわち、有機系現像液に対する有機溶剤の使用量は、現像液の全量に対して、90質量%以上100質量%以下であることが好ましく、95質量%以上100質量%以下であることが好ましい。   That is, the amount of the organic solvent used in the organic developer is preferably 90% by mass or more and 100% by mass or less, and more preferably 95% by mass or more and 100% by mass or less, with respect to the total amount of the developer.

特に、有機系現像液は、ケトン系溶剤、エステル系溶剤、アルコール系溶剤、アミド系溶剤及びエーテル系溶剤からなる群より選択される少なくとも1種類の有機溶剤を含有する現像液であるのが好ましい。   In particular, the organic developer is preferably a developer containing at least one organic solvent selected from the group consisting of ketone solvents, ester solvents, alcohol solvents, amide solvents and ether solvents. .

有機系現像液の蒸気圧は、20℃に於いて、5kPa以下が好ましく、3kPa以下が更に好ましく、2kPa以下が特に好ましい。有機系現像液の蒸気圧を5kPa以下にすることにより、現像液の基板上あるいは現像カップ内での蒸発が抑制され、ウエハー面内の温度均一性が向上し、結果としてウエハー面内の寸法均一性が良化する。   The vapor pressure of the organic developer is preferably 5 kPa or less, more preferably 3 kPa or less, and particularly preferably 2 kPa or less at 20 ° C. By setting the vapor pressure of the organic developer to 5 kPa or less, the evaporation of the developer on the substrate or in the developing cup is suppressed, and the temperature uniformity in the wafer surface is improved. As a result, the dimensions in the wafer surface are uniform. Sexuality improves.

5kPa以下の蒸気圧を有する具体的な例としては、1−オクタノン、2−オクタノン、1−ノナノン、2−ノナノン、2−ヘプタノン(メチルアミルケトン)、4−ヘプタノン、2−ヘキサノン、ジイソブチルケトン、シクロヘキサノン、メチルシクロヘキサノン、フェニルアセトン、メチルイソブチルケトン等のケトン系溶剤、酢酸ブチル、酢酸ペンチル、酢酸イソペンチル、酢酸アミル、酢酸シクロヘキシル、イソ酪酸イソブチル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、エチル−3−エトキシプロピオネート、3−メトキシブチルアセテート、3−メチル−3−メトキシブチルアセテート、蟻酸ブチル、蟻酸プロピル、乳酸エチル、乳酸ブチル、乳酸プロピル等のエステル系溶剤、n−プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、n−ブチルアルコール、sec−ブチルアルコール、tert−ブチルアルコール、イソブチルアルコール、n−ヘキシルアルコール、n−ヘプチルアルコール、n−オクチルアルコール、n−デカノール等のアルコール系溶剤、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール等のグリコール系溶剤や、エチレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、トリエチレングリコールモノエチルエーテル、メトキシメチルブタノール等のグリコールエーテル系溶剤、テトラヒドロフラン、フェネトール、ジブチルエーテル等のエーテル系溶剤、N−メチル−2−ピロリドン、N,N−ジメチルアセトアミド、N,N−ジメチルホルムアミドのアミド系溶剤、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素系溶剤、オクタン、デカン等の脂肪族炭化水素系溶剤が挙げられる。   Specific examples having a vapor pressure of 5 kPa or less include 1-octanone, 2-octanone, 1-nonanone, 2-nonanone, 2-heptanone (methyl amyl ketone), 4-heptanone, 2-hexanone, diisobutyl ketone, Ketone solvents such as cyclohexanone, methylcyclohexanone, phenylacetone, methyl isobutyl ketone, butyl acetate, pentyl acetate, isopentyl acetate, amyl acetate, cyclohexyl acetate, isobutyl isobutyrate, propylene glycol monomethyl ether acetate, ethylene glycol monoethyl ether acetate, diethylene glycol Monobutyl ether acetate, diethylene glycol monoethyl ether acetate, ethyl-3-ethoxypropionate, 3-methoxybutyl acetate, 3-methyl Ester solvents such as -3-methoxybutyl acetate, butyl formate, propyl formate, ethyl lactate, butyl lactate, propyl lactate, n-propyl alcohol, isopropyl alcohol, n-butyl alcohol, sec-butyl alcohol, tert-butyl alcohol, Alcohol solvents such as isobutyl alcohol, n-hexyl alcohol, n-heptyl alcohol, n-octyl alcohol, n-decanol, glycol solvents such as ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, ethylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monomethyl Ether, ethylene glycol monoethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol monomethyl ether, triethylene Glycol ether solvents such as recall monoethyl ether and methoxymethylbutanol, ether solvents such as tetrahydrofuran, phenetol and dibutyl ether, N-methyl-2-pyrrolidone, N, N-dimethylacetamide, N, N-dimethylformamide amide And aromatic hydrocarbon solvents such as toluene and xylene, and aliphatic hydrocarbon solvents such as octane and decane.

特に好ましい範囲である2kPa以下の蒸気圧を有する具体的な例としては、1−オクタノン、2−オクタノン、1−ノナノン、2−ノナノン、4−ヘプタノン、2−ヘキサノン、ジイソブチルケトン、シクロヘキサノン、メチルシクロヘキサノン、フェニルアセトン等のケトン系溶剤、酢酸ブチル、酢酸アミル、酢酸シクロヘキシル、イソ酪酸イソブチル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、エチル−3−エトキシプロピオネート、3−メトキシブチルアセテート、3−メチル−3−メトキシブチルアセテート、乳酸エチル、乳酸ブチル、乳酸プロピル等のエステル系溶剤、n−ブチルアルコール、sec−ブチルアルコール、tert−ブチルアルコール、イソブチルアルコール、n−ヘキシルアルコール、n−ヘプチルアルコール、n−オクチルアルコール、n−デカノール等のアルコール系溶剤、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール等のグリコール系溶剤や、エチレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、トリエチレングリコールモノエチルエーテル、メトキシメチルブタノール等のグリコールエーテル系溶剤、フェネトール、ジブチルエーテル等のエーテル系溶剤、N−メチル−2−ピロリドン、N,N−ジメチルアセトアミド、N,N−ジメチルホルムアミドのアミド系溶剤、キシレン等の芳香族炭化水素系溶剤、オクタン、デカン等の脂肪族炭化水素系溶剤が挙げられる。   Specific examples having a vapor pressure of 2 kPa or less, which is a particularly preferable range, include 1-octanone, 2-octanone, 1-nonanone, 2-nonanone, 4-heptanone, 2-hexanone, diisobutyl ketone, cyclohexanone, and methylcyclohexanone. , Ketone solvents such as phenylacetone, butyl acetate, amyl acetate, cyclohexyl acetate, isobutyl isobutyrate, propylene glycol monomethyl ether acetate, ethylene glycol monoethyl ether acetate, diethylene glycol monobutyl ether acetate, diethylene glycol monoethyl ether acetate, ethyl-3- Ethoxypropionate, 3-methoxybutyl acetate, 3-methyl-3-methoxybutyl acetate, ethyl lactate, butyl lactate, propyl lactate, etc. Ester solvents, alcohol solvents such as n-butyl alcohol, sec-butyl alcohol, tert-butyl alcohol, isobutyl alcohol, n-hexyl alcohol, n-heptyl alcohol, n-octyl alcohol, n-decanol, ethylene glycol, diethylene glycol , Glycol solvents such as triethylene glycol, and glycols such as ethylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol monomethyl ether, triethylene glycol monoethyl ether, methoxymethyl butanol Ether solvents, ether solvents such as phenetol and dibutyl ether, N-methyl- - pyrrolidone, N, N- dimethylacetamide, N, N-dimethylformamide amide solvents, aromatic hydrocarbon solvents such as xylene, octane, aliphatic hydrocarbon solvents decane.

有機系現像液には、必要に応じて界面活性剤を適当量添加することができる。   An appropriate amount of a surfactant can be added to the organic developer as required.

界面活性剤としては特に限定されないが、例えば、イオン性や非イオン性のフッ素系及び/又はシリコン系界面活性剤等を用いることができる。これらのフッ素及び/又はシリコン系界面活性剤として、例えば特開昭62−36663号公報、特開昭61−226746号公報、特開昭61−226745号公報、特開昭62−170950号公報、特開昭63−34540号公報、特開平7−230165号公報、特開平8−62834号公報、特開平9−54432号公報、特開平9−5988号公報、米国特許第5405720号明細書、同5360692号明細書、同5529881号明細書、同5296330号明細書、同5436098号明細書、同5576143号明細書、同5294511号明細書、同5824451号明細書記載の界面活性剤を挙げることができ、好ましくは、非イオン性の界面活性剤である。非イオン性の界面活性剤としては特に限定されないが、フッ素系界面活性剤又はシリコン系界面活性剤を用いることが更に好ましい。   The surfactant is not particularly limited, and for example, ionic or nonionic fluorine-based and / or silicon-based surfactants can be used. Examples of these fluorine and / or silicon surfactants include, for example, JP-A No. 62-36663, JP-A No. 61-226746, JP-A No. 61-226745, JP-A No. 62-170950, JP 63-34540 A, JP 7-230165 A, JP 8-62834 A, JP 9-54432 A, JP 9-5988 A, US Pat. No. 5,405,720, etc. The surfactants described in US Pat. Nos. 5,360,692, 5,298,881, 5,296,330, 5,346,098, 5,576,143, 5,294,511, and 5,824,451 can be mentioned. Preferably, it is a nonionic surfactant. Although it does not specifically limit as a nonionic surfactant, It is still more preferable to use a fluorochemical surfactant or a silicon-type surfactant.

界面活性剤の使用量は現像液の全量に対して、通常0.001〜5質量%、好ましくは0.005〜2質量%、更に好ましくは0.01〜0.5質量%である。   The amount of the surfactant used is usually 0.001 to 5% by mass, preferably 0.005 to 2% by mass, and more preferably 0.01 to 0.5% by mass with respect to the total amount of the developer.

また、特許第5056974号公報の請求項に係る発明のように、有機系現像液に、含窒素化合物(アミン等)を添加した態様も、好ましく用いることができる。   Further, an embodiment in which a nitrogen-containing compound (amine or the like) is added to an organic developer as in the invention according to the claim of Japanese Patent No. 5056974 can be preferably used.

アルカリ現像液としては、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、ケイ酸ナトリウム、メタケイ酸ナトリウム、アンモニア水等の無機アルカリ類、エチルアミン、n−プロピルアミン等の第一アミン類、ジエチルアミン、ジ−n−ブチルアミン等の第二アミン類、トリエチルアミン、メチルジエチルアミン等の第三アミン類、ジメチルエタノールアミン、トリエタノールアミン等のアルコールアミン類、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド等の第四級アンモニウム塩、ピロール、ピヘリジン等の環状アミン類等のアルカリ性水溶液を使用することができる。   Examples of the alkaline developer include inorganic alkalis such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium carbonate, sodium silicate, sodium metasilicate, and aqueous ammonia, primary amines such as ethylamine and n-propylamine, diethylamine, Secondary amines such as di-n-butylamine, tertiary amines such as triethylamine and methyldiethylamine, alcohol amines such as dimethylethanolamine and triethanolamine, fourth amines such as tetramethylammonium hydroxide and tetraethylammonium hydroxide Alkaline aqueous solutions such as cyclic amines such as quaternary ammonium salts, pyrrole, and pihelidine can be used.

更に、上記アルカリ性水溶液にアルコール類、界面活性剤を適当量添加して使用することもできる。界面活性剤としては上記したものを挙げることができる。アルカリ現像液のアルカリ濃度は、通常0.1〜20質量%である。
アルカリ現像液のpHは、通常10.0〜15.0である。
特に、テトラメチルアンモニウムヒドロキシドの2.38%質量の水溶液が望ましい。
Furthermore, an appropriate amount of alcohol or surfactant may be added to the alkaline aqueous solution. Examples of the surfactant include those described above. The alkali concentration of the alkali developer is usually from 0.1 to 20% by mass.
The pH of the alkali developer is usually from 10.0 to 15.0.
In particular, an aqueous solution of 2.38% by mass of tetramethylammonium hydroxide is desirable.

工程(i−3)は、現像工程を複数回含んでいてもよい。   Step (i-3) may include a development step a plurality of times.

現像方法としては、たとえば、現像液が満たされた槽中に基板を一定時間浸漬する方法(ディップ法)、基板表面に現像液を表面張力によって盛り上げて一定時間静止することで現像する方法(パドル法)、基板表面に現像液を噴霧する方法(スプレー法)、一定速度で回転している基板上に一定速度で現像液吐出ノズルをスキャンしながら現像液を吐出しつづける方法(ダイナミックディスペンス法)などを適用することができる。   As a developing method, for example, a method in which a substrate is immersed in a tank filled with a developer for a certain time (dip method), a method in which a developer is raised on the surface of the substrate by surface tension and is left stationary for a certain time (paddle) Method), a method of spraying the developer on the substrate surface (spray method), a method of continuously discharging the developer while scanning the developer discharge nozzle on the substrate rotating at a constant speed (dynamic dispensing method) Etc. can be applied.

上記各種の現像方法が、現像装置の現像ノズルから現像液をレジスト膜に向けて吐出する工程を含む場合、吐出される現像液の吐出圧(吐出される現像液の単位面積あたりの流速)は好ましくは2mL/sec/mm以下、より好ましくは1.5mL/sec/mm以下、更に好ましくは1mL/sec/mm以下である。流速の下限は特に無いが、スループットを考慮すると0.2mL/sec/mm以上が好ましい。 When the various development methods described above include a step of discharging the developer from the developing nozzle of the developing device toward the resist film, the discharge pressure of the discharged developer (the flow rate per unit area of the discharged developer) is Preferably it is 2 mL / sec / mm 2 or less, More preferably, it is 1.5 mL / sec / mm 2 or less, More preferably, it is 1 mL / sec / mm 2 or less. There is no particular lower limit on the flow rate, but 0.2 mL / sec / mm 2 or more is preferable in consideration of throughput.

吐出される現像液の吐出圧を上記の範囲とすることにより、現像後のレジスト残渣に由来するパターンの欠陥を著しく低減することができる。これについては、特開2010−232550号公報に詳しい。   By setting the discharge pressure of the discharged developer to be in the above range, pattern defects derived from the resist residue after development can be remarkably reduced. This is described in detail in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2010-232550.

なお、現像液の吐出圧(mL/sec/mm)は、現像装置中の現像ノズル出口における値である。 The developer discharge pressure (mL / sec / mm 2 ) is a value at the developing nozzle outlet in the developing device.

現像液の吐出圧を調整する方法としては、例えば、ポンプなどで吐出圧を調整する方法や、加圧タンクからの供給で圧力を調整することで変える方法などを挙げることができる。   Examples of the method for adjusting the discharge pressure of the developer include a method of adjusting the discharge pressure with a pump or the like, and a method of changing the pressure by adjusting the pressure by supply from a pressurized tank.

また、第1の現像液を用いて現像する工程の後に、他の溶媒に置換しながら、現像を停止する工程を実施してもよい。   In addition, after the step of developing using the first developer, a step of stopping the development may be performed while substituting with another solvent.

−リンス工程−
工程(i)は、現像工程(i−3)の後に、リンス液を用いて洗浄する工程(リンス工程)を含むことが好ましい。
-Rinse process-
The step (i) preferably includes a step of washing with a rinsing liquid (rinsing step) after the developing step (i-3).

工程(i−3)で使用する第1の現像液が有機系現像液である場合に、工程(i−3)の後のリンス工程に用い得るリンス液としては、レジストパターンを溶解しなければ特に制限はなく、一般的な有機溶剤を含む溶液を使用することができる。上記リンス液としては、炭化水素系溶剤、ケトン系溶剤、エステル系溶剤、アルコール系溶剤、アミド系溶剤及びエーテル系溶剤からなる群より選択される少なくとも1種類の有機溶剤を含有するリンス液を用いることが好ましい。   When the first developer used in the step (i-3) is an organic developer, the rinsing solution that can be used in the rinsing step after the step (i-3) should not dissolve the resist pattern. There is no restriction | limiting in particular, The solution containing a general organic solvent can be used. As the rinse liquid, a rinse liquid containing at least one organic solvent selected from the group consisting of hydrocarbon solvents, ketone solvents, ester solvents, alcohol solvents, amide solvents and ether solvents is used. It is preferable.

炭化水素系溶剤、ケトン系溶剤、エステル系溶剤、アルコール系溶剤、アミド系溶剤及びエーテル系溶剤の具体例としては、有機溶剤を含む現像液において説明したものと同様のものを挙げることができる。   Specific examples of the hydrocarbon solvent, the ketone solvent, the ester solvent, the alcohol solvent, the amide solvent, and the ether solvent are the same as those described in the developer containing an organic solvent.

有機溶剤を含む現像液を用いて現像する工程の後に、より好ましくは、炭化水素系溶剤、ケトン系溶剤、エステル系溶剤、アルコール系溶剤、アミド系溶剤、からなる群より選択される少なくとも1種類の有機溶剤を含有するリンス液を用いて洗浄する工程を行い、更に好ましくは、炭化水素系溶剤、アルコール系溶剤又はエステル系溶剤を含有するリンス液を用いて洗浄する工程を行い、特に好ましくは、炭化水素系溶剤、1価アルコールを含有するリンス液を用いて洗浄する工程を行い、最も好ましくは、炭素数5以上の1価アルコールを含有するリンス液を用いて洗浄する工程を行う。   More preferably, after the step of developing using a developer containing an organic solvent, at least one selected from the group consisting of hydrocarbon solvents, ketone solvents, ester solvents, alcohol solvents, amide solvents. The step of washing with a rinsing liquid containing an organic solvent is performed, more preferably the step of washing with a rinsing liquid containing a hydrocarbon solvent, an alcohol solvent or an ester solvent, and particularly preferably. The step of washing with a rinsing liquid containing a hydrocarbon solvent and a monohydric alcohol is performed, and the step of washing with a rinsing liquid containing a monohydric alcohol having 5 or more carbon atoms is most preferably performed.

ここで、リンス工程で用いられる1価アルコールとしては、直鎖状、分岐状、環状の1価アルコールが挙げられ、具体的には、1−ブタノール、2−ブタノール、3−メチル−1−ブタノール、tert―ブチルアルコール、1−ペンタノール、2−ペンタノール、1−ヘキサノール、4−メチル−2−ペンタノール、1−ヘプタノール、1−オクタノール、2−ヘキサノール、シクロペンタノール、2−ヘプタノール、2−オクタノール、3−ヘキサノール、3−ヘプタノール、3−オクタノール、4−オクタノールなどを用いることができ、特に好ましい炭素数5以上の1価アルコールとしては、1−ヘキサノール、2−ヘキサノール、4−メチル−2−ペンタノール、1−ペンタノール、3−メチル−1−ブタノールなどを用いることができる。   Here, examples of the monohydric alcohol used in the rinsing step include linear, branched, and cyclic monohydric alcohols, and specifically, 1-butanol, 2-butanol, and 3-methyl-1-butanol. Tert-butyl alcohol, 1-pentanol, 2-pentanol, 1-hexanol, 4-methyl-2-pentanol, 1-heptanol, 1-octanol, 2-hexanol, cyclopentanol, 2-heptanol, 2 -Octanol, 3-hexanol, 3-heptanol, 3-octanol, 4-octanol and the like can be used, and particularly preferable monohydric alcohols having 5 or more carbon atoms include 1-hexanol, 2-hexanol, 4-methyl- Use 2-pentanol, 1-pentanol, 3-methyl-1-butanol, etc. It can be.

ここで、リンス工程で用いられる炭化水素系溶剤としては、ペンタン、ヘキサン、オクタン、デカン、ウンデカン等の脂肪族炭化水素系溶剤が好ましく、中でもウンデカン等の炭素数10以上の脂肪族炭化水素系溶剤がより好ましい。   Here, the hydrocarbon solvent used in the rinsing step is preferably an aliphatic hydrocarbon solvent such as pentane, hexane, octane, decane, or undecane, and more preferably an aliphatic hydrocarbon solvent having 10 or more carbon atoms such as undecane. Is more preferable.

上記各成分は、複数混合してもよいし、上記以外の有機溶剤と混合し使用してもよい。   A plurality of the above components may be mixed, or may be used by mixing with an organic solvent other than the above.

リンス液中の含水率は、10質量%以下が好ましく、より好ましくは5質量%以下、特に好ましくは3質量%以下である。含水率を10質量%以下にすることで、良好な現像特性を得ることができる。   The water content in the rinse liquid is preferably 10% by mass or less, more preferably 5% by mass or less, and particularly preferably 3% by mass or less. By setting the water content to 10% by mass or less, good development characteristics can be obtained.

有機溶剤を含む現像液を用いて現像する工程の後に用いるリンス液の蒸気圧は、20℃に於いて0.05kPa以上、5kPa以下が好ましく、0.1kPa以上、5kPa以下が更に好ましく、0.12kPa以上、3kPa以下が最も好ましい。リンス液の蒸気圧を0.05kPa以上、5kPa以下にすることにより、ウエハー面内の温度均一性が向上し、更にはリンス液の浸透に起因した膨潤が抑制され、ウエハー面内の寸法均一性が良化する。   The vapor pressure of the rinsing solution used after the step of developing with a developer containing an organic solvent is preferably 0.05 kPa or more and 5 kPa or less, more preferably 0.1 kPa or more and 5 kPa or less at 20 ° C. 12 kPa or more and 3 kPa or less are the most preferable. By setting the vapor pressure of the rinse liquid to 0.05 kPa or more and 5 kPa or less, the temperature uniformity in the wafer surface is improved, and further, the swelling due to the penetration of the rinse solution is suppressed, and the dimensional uniformity in the wafer surface. Improves.

第1の現像液がアルカリ現像液である場合に、工程(i−3)の後のリンス工程に用いるリンス液としては、純水を使用し、界面活性剤を適当量添加して使用することもできる。   When the first developer is an alkali developer, pure water is used as a rinse solution used in the rinse step after step (i-3), and an appropriate amount of a surfactant is added. You can also.

上記したリンス工程における洗浄処理の方法は特に限定されないが、たとえば、一定速度で回転している基板上にリンス液を吐出しつづける方法(回転塗布法)、リンス液が満たされた槽中に基板を一定時間浸漬する方法(ディップ法)、基板表面にリンス液を噴霧する方法(スプレー法)、などを適用することができ、この中でも回転塗布法で洗浄処理を行い、洗浄後に基板を2000rpm〜4000rpmの回転数で回転させ、リンス液を基板上から除去することが好ましい。また、リンス工程の後に加熱工程(Post Bake)を含むことも好ましい。ベークによりパターン間及びパターン内部に残留した現像液及びリンス液が除去される。リンス工程の後の加熱工程は、通常40〜160℃、好ましくは70〜95℃で、通常10秒〜3分、好ましくは30秒から90秒間行う。   The cleaning method in the rinsing step is not particularly limited. For example, a method of continuously discharging a rinsing liquid onto a substrate rotating at a constant speed (rotary coating method), a substrate in a bath filled with the rinsing liquid Can be applied for a certain period of time (dip method), a method of spraying a rinsing liquid on the substrate surface (spray method), etc. Among them, a cleaning process is performed by a spin coating method, and the substrate is washed at 2000 rpm or more after cleaning. It is preferable to rotate at a rotational speed of 4000 rpm to remove the rinse liquid from the substrate. It is also preferable to include a heating step (Post Bake) after the rinsing step. The developing solution and the rinsing solution remaining between the patterns and inside the patterns are removed by baking. The heating step after the rinsing step is usually 40 to 160 ° C., preferably 70 to 95 ° C., and usually 10 seconds to 3 minutes, preferably 30 seconds to 90 seconds.

また、現像処理又はリンス処理の後に、パターン上に付着している現像液又はリンス液を超臨界流体により除去する処理を行うことができる。
[<工程(i)と工程(ii)の間の加熱工程(iii)]
マスク層を形成する工程(a1)は、工程(i)と、後に詳述する工程(ii)との間に、更に、加熱工程(iii)を含んでいてもよい(図2(b)及び図3(b))。図2(b)および図3(b)に示される第1のパターン40Dは、図2(a)及び図3(a)に示される第1のパターン40の加熱後を表す。
In addition, after the developing process or the rinsing process, a process of removing the developing solution or the rinsing liquid adhering to the pattern with a supercritical fluid can be performed.
[<Heating step (iii) between step (i) and step (ii)]
The step (a1) for forming the mask layer may further include a heating step (iii) between the step (i) and the step (ii) described in detail later (FIG. 2B and FIG. 2). FIG. 3 (b)). A first pattern 40D shown in FIGS. 2B and 3B represents a state after the first pattern 40 shown in FIGS. 2A and 3A is heated.

これにより、工程(i−3)において形成された第1のネガ型パターン40D’の耐溶剤性をより向上でき、引き続く工程(ii)において、第1のネガ型パターン40Dの上に、感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物(2)を塗布しても、損傷を受けにくい第1のネガ型パターンを得ることができる。   As a result, the solvent resistance of the first negative pattern 40D ′ formed in the step (i-3) can be further improved, and in the subsequent step (ii), an active sensitivity is formed on the first negative pattern 40D. Even if a light-sensitive or radiation-sensitive resin composition (2) is applied, a first negative pattern that is not easily damaged can be obtained.

この加熱工程(iii)における温度は、150℃以上であることが好ましく、170℃以上であることがより好ましい。当該温度は、通常、240℃以下とされる。また、この加熱工程における加熱時間は、30〜120秒程度で行なわれる。加熱工程(iii)がこのような温度範囲および時間で行なわれることで、有機物の分解残渣などが揮発して、溶剤に対して不溶化すると考えられるため、好ましい。
[工程(ii):第2のパターンの形成]
図2及び図3に基づき説明される本実施形態においては、上記工程(ii−1)、(ii−2)及び(ii−3)をこの順で行うことにより、ホール部(第1の凹部11D)を備えたホールパターン(第1のパターン40D)の上に、スペース部(第2の凹部12D)を備えたラインアンドスペースパターン(第2のパターン50D)が形成される(図2(d)、図3(d))。このような工程(i)と工程(ii)を含む工程(a1)により、ホールパターン(第1のパターン40D)上にラインアンドスペースパターン(第2のパターン50D)が積層されてなり、ホール部(第1の凹部11D)とスペース部(第2の凹部12D)とから構成される多段構造の凹部10Dを有するマスクパターンを有するマスク層が形成される。
The temperature in this heating step (iii) is preferably 150 ° C. or higher, and more preferably 170 ° C. or higher. The said temperature is normally made into 240 degrees C or less. Moreover, the heating time in this heating process is performed in about 30 to 120 seconds. It is preferable that the heating step (iii) is performed in such a temperature range and time, because it is considered that the decomposition residue of the organic substance volatilizes and becomes insoluble in the solvent.
[Step (ii): Formation of second pattern]
In this embodiment described based on FIG.2 and FIG.3, by performing the said process (ii-1), (ii-2), and (ii-3) in this order, a hole part (1st recessed part). 11D), a line and space pattern (second pattern 50D) including a space portion (second recess 12D) is formed on the hole pattern (first pattern 40D) (FIG. 2D). ), FIG. 3 (d)). By the step (a1) including the step (i) and the step (ii), a line and space pattern (second pattern 50D) is laminated on the hole pattern (first pattern 40D), and the hole portion A mask layer having a mask pattern having a multi-stage concave portion 10D composed of (first concave portion 11D) and a space portion (second concave portion 12D) is formed.

以下、工程(ii−1)、(ii−2)及び(ii−3)について詳細に説明する。   Hereinafter, the steps (ii-1), (ii-2) and (ii-3) will be described in detail.

−工程(ii−1):第2の膜の形成−
工程(ii−1)では、図2(c)および図3(c)に示すように、第1のネガ型パターン40Dの上に、感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物(2)を用いて第2の膜50D’を形成する。なお、工程(i)と工程(ii)の間に加熱処理を行わない場合は、図2(a)及び図3(a)に記載の第1のパターン40D’の上に第2の膜が形成される。
-Step (ii-1): Formation of second film-
In step (ii-1), as shown in FIGS. 2 (c) and 3 (c), an actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition (2) is formed on the first negative pattern 40D. The second film 50D ′ is formed by using this. Note that in the case where heat treatment is not performed between the step (i) and the step (ii), the second film is formed on the first pattern 40D ′ described in FIGS. 2 (a) and 3 (a). It is formed.

感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物(2)については、後に詳述する。   The actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition (2) will be described in detail later.

なお、工程(ii−1)において、第2の膜50D’は、少なくとも第1のネガ型パターン40Dの膜部の上に形成されるものであればよく、第1の凹部11Dには、第2の膜50D’は、形成されてもよく、形成されなくてもよい。   In the step (ii-1), the second film 50D ′ may be formed at least on the film part of the first negative pattern 40D, and the first recess 11D includes the first film 11D. The second film 50D ′ may or may not be formed.

もっとも、後述するように、感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物(2)を用いて第2の膜を形成する方法は、典型的には、感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物(2)の塗布により実施できる。このため、工程(ii−1)において、第2の膜50D’を第1の凹部11Dに形成しないことは、かえって作業が煩雑になる可能性がある。   However, as will be described later, the method of forming the second film using the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition (2) is typically an actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition. It can be carried out by applying (2). For this reason, not forming the second film 50D ′ in the first recess 11D in the step (ii-1) may make the operation complicated.

したがって、工程(ii−1)においては、図2(c)に示すように、第2の膜50D’を、第1の凹部11Dにも形成するのが好ましい。   Therefore, in the step (ii-1), it is preferable to form the second film 50D ′ also in the first recess 11D as shown in FIG.

また、第2の膜50D’は、第1のネガ型パターン40Dの膜部の全表面上でなくても、第1のネガ型パターン40Dの膜部の一部の表面上にのみ形成されるものであってもよい。   Further, the second film 50D ′ is formed only on the surface of a part of the film portion of the first negative pattern 40D, even if it is not on the entire surface of the film portion of the first negative pattern 40D. It may be a thing.

工程(ii−1)において、感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物(2)を用いて第2の膜を形成する方法は、上記工程(i−1)において感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物(1)を用いて第1の膜を形成する方法と同様である。   In the step (ii-1), the method for forming the second film using the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition (2) is the same as the step (i-1) in which the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive material is formed. This is the same as the method of forming the first film using the conductive resin composition (1).

第2の膜の膜厚の好ましい範囲も、第1の膜の膜厚の好ましい範囲として記載したものと同様であるが、第2の膜の膜厚は、第1の膜の膜厚と同一であってもよく、異なっていてもよい。   The preferred range of the thickness of the second film is the same as that described as the preferred range of the thickness of the first film, but the thickness of the second film is the same as the thickness of the first film. May be different.

なお、ここでいう第2の膜の膜厚とは、第1のネガ型パターン上に形成される第2の膜の膜厚のことをいい、第1の凹部11Dに形成される第2の膜については考慮しないものとする。   The film thickness of the second film here means the film thickness of the second film formed on the first negative pattern, and the second film formed in the first recess 11D. The film is not considered.

−前加熱工程及び露光後加熱工程−
工程(ii)は、工程(ii−1)と工程(ii−2)との間に、前加熱工程(PB;Prebake)を含むことも好ましい。
-Pre-heating step and post-exposure heating step-
The step (ii) preferably includes a preheating step (PB; Prebake) between the step (ii-1) and the step (ii-2).

また、工程(ii)は、工程(ii−2)と工程(ii−3)との間に、露光後加熱工程(PEB;Post Exposure Bake)を含むことも好ましい。   The step (ii) preferably includes a post-exposure heating step (PEB; Post Exposure Bake) between the step (ii-2) and the step (ii-3).

加熱温度はPB、PEB共に70〜130℃で行うことが好ましく、80〜120℃で行うことがより好ましい。   The heating temperature is preferably 70 to 130 ° C., more preferably 80 to 120 ° C. for both PB and PEB.

加熱時間は30〜300秒が好ましく、30〜180秒がより好ましく、30〜90秒が更に好ましい。   The heating time is preferably 30 to 300 seconds, more preferably 30 to 180 seconds, and still more preferably 30 to 90 seconds.

加熱は通常の露光・現像機に備わっている手段で行うことができ、ホットプレート等を用いて行ってもよい。   Heating can be performed by means provided in a normal exposure / developing machine, and may be performed using a hot plate or the like.

ベークにより露光部の反応が促進され、感度やパターンプロファイルが改善する。   The reaction of the exposed part is promoted by baking, and the sensitivity and pattern profile are improved.

前加熱工程及び露光後加熱工程の少なくとも一方は、複数回の加熱工程を含んでいてもよい。   At least one of the preheating step and the post-exposure heating step may include a plurality of heating steps.

−工程(ii−2):第2の膜の露光−
次いで、第2の膜50D’に対して、露光により、露光済の第2の膜60を得る(工程(ii−2))。
-Step (ii-2): Exposure of second film-
Next, the exposed second film 60 is obtained by exposing the second film 50D ′ (step (ii-2)).

工程(i−2)と同様、例えば、光源がKrFエキシマレーザー、ArFエキシマレーザー、又は、EUVである場合は、マスク(示せず)を介して活性光線又は放射線を照射する(すなわち、露光する)ことが好ましい。   As in step (i-2), for example, when the light source is a KrF excimer laser, an ArF excimer laser, or EUV, actinic rays or radiation is irradiated (that is, exposed) through a mask (not shown). It is preferable.

工程(ii−2)で用いられるマスクにおけるマスクパターンは特に限定されないが、本実施の形態においては、工程(i−2)で使用したマスクとは異なるものを使用している。   The mask pattern in the mask used in step (ii-2) is not particularly limited, but in the present embodiment, a mask different from the mask used in step (i-2) is used.

具体的には、遮光部としてのライン部と、光透過部としてのスペース部とを有するラインアンドスペースパターンを有するマスクであって、ライン部の幅とスペース部の幅の比が1:1のマスク(示せず)を、当該マスクの遮光部が、第1のネガ型パターン40Dのホール部の各々を覆うような状態で使用している。   Specifically, the mask has a line-and-space pattern having a line part as a light-shielding part and a space part as a light transmission part, and the ratio of the width of the line part to the width of the space part is 1: 1. A mask (not shown) is used in a state where the light shielding portion of the mask covers each of the hole portions of the first negative pattern 40D.

もっとも、工程(i−2)で用いるマスクと同様に、工程(ii−2)のマスクについても、上記マスクに限定されるものではなく、所望する第2のネガ型パターンの形状等に応じて適宜選択できる。   However, similarly to the mask used in the step (i-2), the mask in the step (ii-2) is not limited to the above-described mask, and depends on the shape of the desired second negative pattern, etc. It can be selected as appropriate.

工程(ii−2)における露光の方法は、工程(i−2)における露光で説明したものを同じく採用することができる。スループット向上の観点から、工程(ii−2)における露光光源は、工程(i−2)における露光光源と同じであることが好ましい。   As the exposure method in step (ii-2), the same method as described in the exposure in step (i-2) can be employed. From the viewpoint of improving throughput, the exposure light source in step (ii-2) is preferably the same as the exposure light source in step (i-2).

−工程(ii−3):第2の膜の現像−
次いで、露光済の第2の膜を第2の現像液を用いて現像し、図2(d)および図3(d)に示すように、第2のネガ型パターン50Dを形成する(工程(ii−3))。
-Step (ii-3): Development of second film-
Next, the exposed second film is developed using a second developer to form a second negative pattern 50D as shown in FIG. 2D and FIG. ii-3)).

工程(ii−3)において使用する第2の現像液は、工程(i−3)において使用する第1の現像液と同様、有機溶剤を含有する有機系現像液であっても、アルカリ現像液であってもよく、上述したように、パターンの微細化の観点などからは、工程(ii−3)では有機系現像液を用い、ネガ型パターンを形成することが好ましい。   The second developer used in the step (ii-3) may be an organic developer containing an organic solvent, as in the case of the first developer used in the step (i-3). As described above, from the viewpoint of pattern miniaturization, it is preferable to form a negative pattern using an organic developer in step (ii-3).

なお、第2の現像液としての有機系現像液及びアルカリ現像液は、工程(i−3)における第1の現像液において説明したものを同様に使用できる。   The organic developer and the alkali developer as the second developer can be the same as those described in the first developer in the step (i-3).

本実施形態では、図2(d)および図3(d)に示すように、複数のホール部を有するホールパターン(第1のネガ型パターン40D)上に、ホール部(第1の凹部11D)上にスペース部(第2の凹部12D)が位置付けられてホール部が露出するように、ラインアンドスペースパターン(第2のネガ型パターン50D)が形成される。   In the present embodiment, as shown in FIGS. 2D and 3D, the hole portion (first concave portion 11D) is formed on the hole pattern (first negative pattern 40D) having a plurality of hole portions. A line-and-space pattern (second negative pattern 50D) is formed so that the space (second recess 12D) is positioned on the top and the hole is exposed.

こうして、工程(a)の本実施形態によれば、ホールパターンである第1のネガ型パターン40Dとラインアンドスペースパターンである第2のネガ型パターン50Dとから構成されるマスクパターンであって、深さ方向に向かって段階的に幅が小さくなる多段構造の凹部10Dを有する多段構造マスクパターンが、積層基板110D上に形成された積層体110Dが得られる。   Thus, according to this embodiment of the step (a), the mask pattern is composed of the first negative pattern 40D that is a hole pattern and the second negative pattern 50D that is a line and space pattern, A multilayer body 110D is obtained in which a multi-stage structure mask pattern having a multi-stage structure concave portion 10D whose width decreases stepwise in the depth direction is formed on the multilayer substrate 110D.

なお、工程(a)により形成される多段構造マスクパターンがこれに限定されないことはいうまでもない。   Needless to say, the multi-stage structure mask pattern formed by the step (a) is not limited to this.

工程(ii−3)は、現像工程を複数回含んでいてもよい。   Step (ii-3) may include a development step a plurality of times.

−リンス工程−
工程(ii)は、現像工程(ii−3)の後、すなわち、第2の現像液を用いて現像する工程の後に、リンス液を用いて洗浄する工程(リンス工程)を含むことが好ましい。この場合のリンス液としては、工程(ii−3)で使用する第2の現像液が有機系現像液である場合には、レジストパターンを溶解しなければ特に制限はなく、一般的な有機溶剤を含む溶液を使用することができる。このようなリンス液としては、工程(i)が含んでもよいリンス工程の説明において、有機溶剤を含有するリンス液として説明したものを同様に使用できる。
-Rinse process-
The step (ii) preferably includes a step of rinsing with a rinsing solution (rinsing step) after the developing step (ii-3), that is, after the step of developing with the second developer. The rinsing liquid in this case is not particularly limited unless the resist pattern is dissolved when the second developer used in step (ii-3) is an organic developer. A solution containing can be used. As such a rinse liquid, what was demonstrated as the rinse liquid containing an organic solvent in description of the rinse process which process (i) may contain can be used similarly.

また、工程(ii−3)で使用する第2の現像液がアルカリ現像液である場合には、リンス液としては、純水を使用することが好ましく、界面活性剤を適当量添加して使用することもできる。   In addition, when the second developer used in step (ii-3) is an alkaline developer, it is preferable to use pure water as the rinsing solution, and use by adding an appropriate amount of a surfactant. You can also

これらのリンス工程における洗浄処理の方法は、前述のものを同様に挙げることができる。   Examples of the cleaning treatment in these rinsing steps can be the same as those described above.

<工程(ii−3)と工程(b)の間の加熱工程(iii’)>
本発明の段差基板の製造方法は、工程(ii−3)の後、すなわち、第2の現像液を用いて現像する工程の後に、加熱工程(iii’)を含んでいてもよい。この加熱工程(iii’)は、工程(ii−3)の後であって、後述するエッチング処理工程(b)の前に行われることが好ましい。
<Heating Step (iii ′) Between Step (ii-3) and Step (b)>
The method for producing a stepped substrate of the present invention may include a heating step (iii ′) after the step (ii-3), that is, after the step of developing using the second developer. This heating step (iii ′) is preferably performed after the step (ii-3) and before the etching treatment step (b) described later.

加熱工程(iii’)における各種条件(加熱温度や加熱時間等)は、上述した加熱工程(iii)において説明したものを採用できる。
<変形例>
また、上述した本実施形態における第1のネガ型パターンは、第1の膜のパターニングを2回以上実施することにより形成されてもよい。
As the various conditions (heating temperature, heating time, etc.) in the heating step (iii ′), those described in the heating step (iii) described above can be adopted.
<Modification>
The first negative pattern in the present embodiment described above may be formed by performing patterning of the first film twice or more.

換言すれば、第1のネガ型パターンを形成する工程(i)が、上記工程(i−1)、上記工程(i−2)及び上記工程(i−3)をこの順で有するパターン形成工程を複数回含んでいてもよい(以下、この形態を変形例ともいう)。   In other words, the step (i) of forming the first negative pattern includes the step (i-1), the step (i-2), and the step (i-3) in this order. May be included a plurality of times (hereinafter, this embodiment is also referred to as a modified example).

この場合、複数回のパターン形成工程において、連続する2回のパターン形成工程の間に、更に加熱工程を有してもよい。   In this case, a plurality of pattern forming steps may further include a heating step between two successive pattern forming steps.

以下、上記変形例について具体的に説明する。   Hereinafter, the modified example will be specifically described.

まず、上記と同様の方法によって、工程(i−1)、工程(i−2)及び工程(i−3)をこの順で実施することにより、基板上に、第1のネガ型パターンとして、例えば、ライン幅とスペース幅とが1:3のラインアンドスペースパターン(示せず)を形成する。   First, by carrying out step (i-1), step (i-2) and step (i-3) in this order by the same method as above, a first negative pattern is formed on the substrate. For example, a line and space pattern (not shown) having a line width and a space width of 1: 3 is formed.

次いで、加熱工程(いわゆる、フリージング工程)を実施してもよく、これにより、ラインアンドスペースパターンの耐溶剤性をより向上でき、引き続いて、基板の、ラインアンドスペースパターンの凹部(スペース)に、別の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物(1)を塗布しても、損傷を受けにくいラインアンドスペースパターンを形成できる。なお、加熱工程の各種条件等は、上述した加熱工程(iii)において説明したものを採用できる。   Next, a heating step (so-called freezing step) may be performed, whereby the solvent resistance of the line and space pattern can be further improved, and subsequently, in the concave portion (space) of the line and space pattern of the substrate, Even if another actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition (1) is applied, a line and space pattern that is not easily damaged can be formed. In addition, what was demonstrated in the heating process (iii) mentioned above is employable as various conditions of a heating process.

次いで、基板の、ラインアンドスペースパターンの凹部(スペース)上に、工程(i−1)、工程(i−2)及び工程(i−3)をこの順で実施することにより、第1のネガ型パターンとして、例えば、ライン幅とスペース幅とが1:3のラインアンドスペースパターンを形成する。   Next, the first negative is performed by performing the step (i-1), the step (i-2) and the step (i-3) in this order on the concave portion (space) of the line and space pattern of the substrate. As the mold pattern, for example, a line and space pattern having a line width and a space width of 1: 3 is formed.

その結果、基板上に、先のパターン形成工程で形成されたラインアンドスペースパターンと、後のパターン形成工程で形成されたラインアンドスペースパターンとから構成される、例えば、ライン幅とスペース幅とが1:1の第1のネガ型パターンが形成される。   As a result, the line and space pattern formed in the previous pattern formation process and the line and space pattern formed in the subsequent pattern formation process are formed on the substrate. A 1: 1 first negative pattern is formed.

次いで、加熱工程(いわゆる、フリージング工程)を実施してもよい。   Next, a heating step (a so-called freezing step) may be performed.

そして、このようにして得られた第1のネガ型パターンに対し、工程(ii)のプロセスを行うことで、マスク層を形成することができる。
<感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物(1)>
次に、フォトリソグラフィ法によるマスク層の形成工程(a1)の工程(i)において使用する感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物(1)(単に、「樹脂組成物(1)」ともいう)について説明する。
And a mask layer can be formed by performing the process of a process (ii) with respect to the 1st negative pattern obtained in this way.
<Actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition (1)>
Next, the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition (1) used in step (i) of the mask layer forming step (a1) by photolithography (also simply referred to as “resin composition (1)”). ).

感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物(1)は、典型的にはレジスト組成物であり、ネガ型のレジスト組成物(即ち、有機溶剤現像用のレジスト組成物)である。また、感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物(1)は、典型的には化学増幅型のレジスト組成物である。   The actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition (1) is typically a resist composition, and is a negative resist composition (that is, a resist composition for developing an organic solvent). The actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition (1) is typically a chemically amplified resist composition.

[1]酸の作用により極性が増大して有機溶剤を含む現像液に対する溶解性が減少する樹脂
酸分解性樹脂組成物(1)は、酸の作用により極性が増大して有機溶剤を含む現像液に対する溶解性が減少する樹脂(以下、「酸分解性樹脂」又は「樹脂(A)」ともいう)を含有することが好ましい。
[1] Resin whose polarity is increased by the action of an acid and its solubility in a developer containing an organic solvent is reduced. The acid-decomposable resin composition (1) is a developer containing an organic solvent whose polarity is increased by the action of an acid. It is preferable to contain a resin whose solubility in the liquid decreases (hereinafter also referred to as “acid-decomposable resin” or “resin (A)”).

酸分解性樹樹脂としては、例えば、樹脂の主鎖又は側鎖、あるいは、主鎖及び側鎖の両方に、酸の作用により分解し、極性基を生じる基(以下、「酸分解性基」ともいう)を有する樹脂を挙げることができる。   As the acid-decomposable resin, for example, a group that decomposes into the main chain or side chain of the resin or both the main chain and the side chain by the action of an acid to generate a polar group (hereinafter referred to as “acid-decomposable group” (Also referred to as).

酸分解性基は、極性基を酸の作用により分解し脱離する基で保護された構造を有することが好ましい。好ましい極性基としては、カルボキシル基、フェノール性水酸基、アルコール性水酸基(アルコール性、とは、いわゆるフェノール性水酸基のようには酸性を示さない、ということである)、スルホン酸基が挙げられる。   The acid-decomposable group preferably has a structure protected by a group capable of decomposing and leaving a polar group by the action of an acid. Preferable polar groups include a carboxyl group, a phenolic hydroxyl group, an alcoholic hydroxyl group (alcoholic means that it does not show acidity like a so-called phenolic hydroxyl group), and a sulfonic acid group.

酸分解性基として好ましい基は、これらの基の水素原子を酸で脱離する基で置換した基である。   A preferable group as the acid-decomposable group is a group in which the hydrogen atom of these groups is substituted with a group capable of leaving with an acid.

酸で脱離する基としては、例えば、−C(R36)(R37)(R38)、−C(R36)(R37)(OR39)、−C(R01)(R02)(OR39)等を挙げることができる。 As the acid eliminable group, there can be, for example, -C (R 36) (R 37) (R 38), - C (R 36) (R 37) (OR 39), - C (R 01) (R 02 ) (OR 39 ) and the like.

式中、R36〜R39は、各々独立に、アルキル基、シクロアルキル基(単環または多環)、アリール基、アラルキル基又はアルケニル基を表す。R36とR37とは、互いに結合して環を形成してもよい。 In the formula, R 36 to R 39 each independently represents an alkyl group, a cycloalkyl group (monocyclic or polycyclic), an aryl group, an aralkyl group, or an alkenyl group. R 36 and R 37 may be bonded to each other to form a ring.

01及びR02は、各々独立に、水素原子、アルキル基(単環または多環)、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基又はアルケニル基を表す。 R 01 and R 02 each independently represents a hydrogen atom, an alkyl group (monocyclic or polycyclic), a cycloalkyl group, an aryl group, an aralkyl group, or an alkenyl group.

酸分解性基としては好ましくは、クミルエステル基、エノールエステル基、アセタールエステル基、第3級のアルキルエステル基等である。更に好ましくは、第3級アルキルエステル基である。また、本発明のパターン形成方法をKrF光またはEUV光による露光、あるいは電子線照射により行う場合、フェノール性水酸基を酸脱離基により保護した酸分解性基を用いることも好ましい。   The acid-decomposable group is preferably a cumyl ester group, an enol ester group, an acetal ester group, a tertiary alkyl ester group or the like. More preferably, it is a tertiary alkyl ester group. Further, when the pattern forming method of the present invention is performed by exposure with KrF light or EUV light, or electron beam irradiation, it is also preferable to use an acid-decomposable group in which a phenolic hydroxyl group is protected with an acid leaving group.

樹脂(A)は、酸分解性基を有する繰り返し単位を有することが好ましい。   The resin (A) preferably has a repeating unit having an acid-decomposable group.

この繰り返し単位としては、たとえば以下が挙げられる。   Examples of this repeating unit include the following.

一般式(aI)および(aI’)に於いて、
Xaは、水素原子、アルキル基、シアノ基又はハロゲン原子を表す。
In general formulas (aI) and (aI ′)
Xa 1 represents a hydrogen atom, an alkyl group, a cyano group, or a halogen atom.

Tは、単結合又は2価の連結基を表す。   T represents a single bond or a divalent linking group.

Rx〜Rxは、それぞれ独立に、アルキル基又はシクロアルキル基を表す。Rx〜Rxの2つが結合して環構造を形成してもよい。また、該環構造は、環中に酸素原子等のヘテロ原子を含有してもよい。 Rx 1 to Rx 3 each independently represents an alkyl group or a cycloalkyl group. Two of Rx 1 to Rx 3 may combine to form a ring structure. The ring structure may contain a hetero atom such as an oxygen atom in the ring.

Tの2価の連結基としては、アルキレン基、−COO−Rt−基、−O−Rt−基、フェニレン基等が挙げられる。式中、Rtは、アルキレン基又はシクロアルキレン基を表す。   Examples of the divalent linking group for T include an alkylene group, —COO—Rt— group, —O—Rt— group, and a phenylene group. In the formula, Rt represents an alkylene group or a cycloalkylene group.

一般式(aI)中のTは、有機溶剤系現像液に対するレジストの不溶化の観点から、単結合又は−COO−Rt−基が好ましく、−COO−Rt−基がより好ましい。Rtは、炭素数1〜5のアルキレン基が好ましく、−CH−基、−(CH−基、−(CH−基がより好ましい。 T in the general formula (aI) is preferably a single bond or a —COO—Rt— group, more preferably a —COO—Rt— group, from the viewpoint of insolubilization of the resist with respect to the organic solvent developer. Rt is preferably an alkylene group having 1 to 5 carbon atoms, more preferably a —CH 2 — group, — (CH 2 ) 2 — group, or — (CH 2 ) 3 — group.

一般式(aI’)中のTは、単結合が好ましい。   T in the general formula (aI ′) is preferably a single bond.

a1のアルキル基は、置換基を有していてもよく、置換基としては、例えば、水酸基、ハロゲン原子(好ましくは、フッ素原子)が挙げられる。 The alkyl group of Xa1 may have a substituent, and examples of the substituent include a hydroxyl group and a halogen atom (preferably a fluorine atom).

a1のアルキル基は、炭素数1〜4のものが好ましく、メチル基であることがより好ましい。 The alkyl group for Xa1 preferably has 1 to 4 carbon atoms, and more preferably a methyl group.

a1は、水素原子又はメチル基であることが好ましい。 X a1 is preferably a hydrogen atom or a methyl group.

Rx、Rx及びRxのアルキル基としては、直鎖状であっても、分岐状であってもよい。 The alkyl group for Rx 1 , Rx 2 and Rx 3 may be linear or branched.

Rx、Rx及びRxのシクロアルキル基としては、シクロペンチル基、シクロヘキシル基などの単環のシクロアルキル基、ノルボルニル基、テトラシクロデカニル基、テトラシクロドデカニル基、アダマンチル基などの多環のシクロアルキル基が好ましい。 Examples of the cycloalkyl group of Rx 1 , Rx 2 and Rx 3 include polycyclic rings such as a monocyclic cycloalkyl group such as a cyclopentyl group and a cyclohexyl group, a norbornyl group, a tetracyclodecanyl group, a tetracyclododecanyl group and an adamantyl group. Are preferred.

Rx、Rx及びRxの2つが結合して形成する環構造としては、シクロペンチル環、シクロヘキシル環などの単環のシクロアルカン環、ノルボルナン環、テトラシクロデカン環、テトラシクロドデカン環、アダマンタン環などの多環のシクロアルキル基が好ましい。炭素数5又は6の単環のシクロアルカン環が特に好ましい。 The ring structure formed by combining two of Rx 1 , Rx 2 and Rx 3 includes a monocyclic cycloalkane ring such as a cyclopentyl ring and a cyclohexyl ring, a norbornane ring, a tetracyclodecane ring, a tetracyclododecane ring, an adamantane ring A polycyclic cycloalkyl group such as is preferable. A monocyclic cycloalkane ring having 5 or 6 carbon atoms is particularly preferable.

Rx、Rx及びRxは、各々独立に、アルキル基であることが好ましく、炭素数1〜4の直鎖状又は分岐状のアルキル基であることがより好ましい。 Rx 1 , Rx 2 and Rx 3 are preferably each independently an alkyl group, more preferably a linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms.

上記各基は、置換基を有していてもよく、置換基としては、例えば、アルキル基(炭素数1〜4)、シクロアルキル基(炭素数3〜8)、ハロゲン原子、アルコキシ基(炭素数1〜4)、カルボキシル基、アルコキシカルボニル基(炭素数2〜6)などが挙げられ、炭素数8以下が好ましい。なかでも、酸分解前後での有機溶剤を含有する現像液に対する溶解コントラストをより向上させる観点から、酸素原子、窒素原子、硫黄原子などのヘテロ原子を有さない置換基であることがより好ましく(例えば、水酸基で置換されたアルキル基などではないことがより好ましく)、水素原子及び炭素原子のみからなる基であることが更に好ましく、直鎖又は分岐のアルキル基、シクロアルキル基であることが特に好ましい。   Each of the above groups may have a substituent, and examples of the substituent include an alkyl group (1 to 4 carbon atoms), a cycloalkyl group (3 to 8 carbon atoms), a halogen atom, an alkoxy group (carbon). Number 1-4), a carboxyl group, an alkoxycarbonyl group (carbon number 2-6) etc. are mentioned, and carbon number 8 or less is preferable. Among these, from the viewpoint of further improving the dissolution contrast with respect to a developer containing an organic solvent before and after acid decomposition, a substituent having no hetero atom such as an oxygen atom, a nitrogen atom, or a sulfur atom is more preferable ( For example, it is more preferable that it is not an alkyl group substituted with a hydroxyl group, etc.), a group consisting of only a hydrogen atom and a carbon atom is more preferable, and a linear or branched alkyl group or a cycloalkyl group is particularly preferable. preferable.

本発明の組成物に、KrFエキシマレーザー光、電子線、X線又は波長50nm以下の高エネルギー光線(例えば、EUV)を照射する場合には、この樹脂(A)は、ヒドロキシスチレン繰り返し単位を有することが好ましい。更に好ましくは、この樹脂(A)は、ヒドロキシスチレンと酸の作用により脱離する基で保護されたヒドロキシスチレンとの共重合体、又は、ヒドロキシスチレンと(メタ)アクリル酸3級アルキルエステルとの共重合体である。   When the composition of the present invention is irradiated with KrF excimer laser light, electron beam, X-ray, or high-energy light (for example, EUV) having a wavelength of 50 nm or less, the resin (A) has a hydroxystyrene repeating unit. It is preferable. More preferably, the resin (A) is a copolymer of hydroxystyrene and hydroxystyrene protected with a group capable of leaving by the action of an acid, or hydroxystyrene and a (meth) acrylic acid tertiary alkyl ester. It is a copolymer.

このような樹脂としては、具体的には、下記一般式(A)で表される繰り返し単位を有する樹脂が挙げられる。   Specific examples of such a resin include a resin having a repeating unit represented by the following general formula (A).

式中、R01、R02及びR03は、各々独立に、例えば、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、ハロゲン原子、シアノ基又はアルコキシカルボニル基を表す。Arは、例えば、芳香環基を表す。なお、R03とArとがアルキレン基であり、両者が互いに結合することにより、−C−C−鎖と共に、5員又は6員環を形成していてもよい。 In the formula, R 01 , R 02 and R 03 each independently represent, for example, a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, a halogen atom, a cyano group or an alkoxycarbonyl group. Ar 1 represents an aromatic ring group, for example. Note that R 03 and Ar 1 are alkylene groups, and they may be bonded to each other to form a 5-membered or 6-membered ring together with the —C—C— chain.

n個のYは、各々独立に、水素原子又は酸の作用により脱離する基を表す。但し、Yの少なくとも1つは、酸の作用により脱離する基を表す。   n Y's each independently represent a hydrogen atom or a group capable of leaving by the action of an acid. However, at least one of Y represents a group capable of leaving by the action of an acid.

nは、1〜4の整数を表し、1〜2が好ましく、1がより好ましい。   n represents an integer of 1 to 4, preferably 1 to 2, and more preferably 1.

01〜R03としてのアルキル基は、例えば、炭素数20以下のアルキル基であり、好ましくは、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、sec−ブチル基、ヘキシル基、2−エチルヘキシル基、オクチル基又はドデシル基である。より好ましくは、これらアルキル基は、炭素数8以下のアルキル基である。なお、これらアルキル基は、置換基を有していてもよい。 The alkyl group as R 01 to R 03 is, for example, an alkyl group having 20 or less carbon atoms, and preferably a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, a sec-butyl group, or a hexyl group. , 2-ethylhexyl group, octyl group or dodecyl group. More preferably, these alkyl groups are alkyl groups having 8 or less carbon atoms. In addition, these alkyl groups may have a substituent.

アルコキシカルボニル基に含まれるアルキル基としては、上記R01〜R03におけるアルキル基と同様のものが好ましい。 The alkyl group contained in the alkoxycarbonyl group is preferably the same as the alkyl group in R 01 to R 03 described above.

シクロアルキル基は、単環のシクロアルキル基であってもよく、多環のシクロアルキル基であってもよい。好ましくは、シクロプロピル基、シクロペンチル基及びシクロヘキシル基等の炭素数3〜8の単環のシクロアルキル基が挙げられる。なお、これらシクロアルキル基は、置換基を有していてもよい。   The cycloalkyl group may be a monocyclic cycloalkyl group or a polycyclic cycloalkyl group. Preferably, a C3-C8 monocyclic cycloalkyl group, such as a cyclopropyl group, a cyclopentyl group, and a cyclohexyl group, is mentioned. In addition, these cycloalkyl groups may have a substituent.

ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子及びヨウ素原子が挙げられ、フッ素原子がより好ましい。   Examples of the halogen atom include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom, and a fluorine atom is more preferable.

03がアルキレン基を表す場合、このアルキレン基としては、好ましくは、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基、ヘキシレン基、又はオクチレン基等の炭素数1〜8のものが挙げられる。 When R 03 represents an alkylene group, the alkylene group is preferably an alkylene group having 1 to 8 carbon atoms such as a methylene group, an ethylene group, a propylene group, a butylene group, a hexylene group, or an octylene group.

Arとしての芳香環基は、炭素数6〜14のものが好ましく、例えば、ベンゼン環、トルエン環又はナフタレン環が挙げられる。なお、これら芳香環基は、置換基を有していてもよい。 The aromatic ring group as Ar 1 preferably has 6 to 14 carbon atoms, and examples thereof include a benzene ring, a toluene ring, and a naphthalene ring. In addition, these aromatic ring groups may have a substituent.

酸の作用により脱離する基Yとしては、例えば、−C(R36)(R37)(R38)、−C(=O)−O−C(R36)(R37)(R38)、−C(R01)(R02)(OR39)、−C(R01)(R02)−C(=O)−O−C(R36)(R37)(R38)又は−CH(R36)(Ar)により表される基が挙げられる。 Examples of the group Y leaving by the action of an acid include —C (R 36 ) (R 37 ) (R 38 ), —C (═O) —O—C (R 36 ) (R 37 ) (R 38 ). ), - C (R 01) (R 02) (oR 39), - C (R 01) (R 02) -C (= O) -O-C (R 36) (R 37) (R 38) , or A group represented by —CH (R 36 ) (Ar) may be mentioned.

式中、R36〜R39は、各々独立に、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基又はアルケニル基を表す。R36とR37とは、互いに結合して、環構造を形成していてもよい。 In the formula, R 36 to R 39 each independently represents an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, an aralkyl group, or an alkenyl group. R 36 and R 37 may be bonded to each other to form a ring structure.

01及びR02は、各々独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基又はアルケニル基を表す。 R 01 and R 02 each independently represents a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, an aralkyl group or an alkenyl group.

Arは、アリール基を表す。   Ar represents an aryl group.

36〜R39、R01、又はR02としてのアルキル基は、炭素数1〜8のアルキル基であることが好ましく、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル基、へキシル基及びオクチル基が挙げられる。 The alkyl group as R 36 to R 39 , R 01 , or R 02 is preferably an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, such as a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an n-butyl group, sec- A butyl group, a hexyl group, and an octyl group are mentioned.

36〜R39、R01、又はR02としてのシクロアルキル基は、単環のシクロアルキル基であってもよく、多環のシクロアルキル基であってもよい。単環のシクロアルキル基としては、炭素数3〜8のシクロアルキル基が好ましく、例えば、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロへキシル基及びシクロオクチルが挙げられる。多環のシクロアルキル基としては、炭素数6〜20のシクロアルキル基が好ましく、例えば、アダマンチル基、ノルボルニル基、イソボロニル基、カンファニル基、ジシクロペンチル基、α−ピナニル基、トリシクロデカニル基、テトラシクロドデシル基及びアンドロスタニル基が挙げられる。なお、シクロアルキル基中の炭素原子の一部は、酸素原子等のヘテロ原子によって置換されていてもよい。 The cycloalkyl group as R 36 to R 39 , R 01 , or R 02 may be a monocyclic cycloalkyl group or a polycyclic cycloalkyl group. The monocyclic cycloalkyl group is preferably a cycloalkyl group having 3 to 8 carbon atoms, and examples thereof include a cyclopropyl group, a cyclobutyl group, a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, and a cyclooctyl group. As the polycyclic cycloalkyl group, a cycloalkyl group having 6 to 20 carbon atoms is preferable. A tetracyclododecyl group and an androstanyl group are mentioned. A part of carbon atoms in the cycloalkyl group may be substituted with a hetero atom such as an oxygen atom.

36〜R39、R01、R02、又はArとしてのアリール基は、炭素数6〜10のアリール基であることが好ましく、例えば、フェニル基、ナフチル基及びアントリル基が挙げられる。 The aryl group as R 36 to R 39 , R 01 , R 02 , or Ar is preferably an aryl group having 6 to 10 carbon atoms, and examples thereof include a phenyl group, a naphthyl group, and an anthryl group.

36〜R39、R01、又はR02としてのアラルキル基は、炭素数7〜12のアラルキル基であることが好ましく、例えば、ベンジル基、フェネチル基及びナフチルメチル基が好ましい。 The aralkyl group as R 36 to R 39 , R 01 , or R 02 is preferably an aralkyl group having 7 to 12 carbon atoms, and for example, a benzyl group, a phenethyl group, and a naphthylmethyl group are preferable.

36〜R39、R01、又はR02としてのアルケニル基は、炭素数2〜8のアルケニル基であることが好ましく、例えば、ビニル基、アリル基、ブテニル基及びシクロへキセニル基が挙げられる。 The alkenyl group as R 36 to R 39 , R 01 , or R 02 is preferably an alkenyl group having 2 to 8 carbon atoms, and examples thereof include a vinyl group, an allyl group, a butenyl group, and a cyclohexenyl group. .

36とR37とが互いに結合して形成し得る環は、単環型であってもよく、多環型であってもよい。単環型としては、炭素数3〜8のシクロアルカン構造が好ましく、例えば、シクロプロパン構造、シクロブタン構造、シクロペンタン構造、シクロへキサン構造、シクロヘプタン構造及びシクロオクタン構造が挙げられる。多環型としては、炭素数6〜20のシクロアルカン構造が好ましく、例えば、アダマンタン構造、ノルボルナン構造、ジシクロペンタン構造、トリシクロデカン構造及びテトラシクロドデカン構造が挙げられる。なお、環構造中の炭素原子の一部は、酸素原子等のヘテロ原子によって置換されていてもよい。 The ring that R 36 and R 37 may be bonded to each other may be monocyclic or polycyclic. The monocyclic type is preferably a cycloalkane structure having 3 to 8 carbon atoms, and examples thereof include a cyclopropane structure, a cyclobutane structure, a cyclopentane structure, a cyclohexane structure, a cycloheptane structure, and a cyclooctane structure. As the polycyclic type, a cycloalkane structure having 6 to 20 carbon atoms is preferable, and examples thereof include an adamantane structure, a norbornane structure, a dicyclopentane structure, a tricyclodecane structure, and a tetracyclododecane structure. Note that some of the carbon atoms in the ring structure may be substituted with a heteroatom such as an oxygen atom.

上記各基は、置換基を有していてもよい。この置換基としては、例えば、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アミノ基、アミド基、ウレイド基、ウレタン基、ヒドロキシル基、カルボキシル基、ハロゲン原子、アルコキシ基、チオエーテル基、アシル基、アシロキシ基、アルコキシカルボニル基、シアノ基及びニトロ基が挙げられる。これら置換基は、炭素数が8以下であることが好ましい。
酸分解性基を有する繰り返し単位は、1種類であってもよいし、2種以上を併用してもよい。2種併用する場合、その組合せは特に限定されず、例えば、(1)酸の作用により分解してカルボキシル基を発生する繰り返し単位と、酸の作用により分解してアルコール性水酸基を発生する繰り返し単位との組合せ、(2)酸の作用により分解してカルボキシル基を発生する繰り返し単位と、酸の作用により分解してフェノール性水酸基を発生する繰り返し単位との組合せ、(3)酸の作用により分解してカルボキシル基を発生する繰り返し単位2種(互いに構造が異なる)の組合せ、などが考えられる。
樹脂(A)に含まれる酸分解性基を有する繰り返し単位の含有量(酸分解性基を有する繰り返し単位が複数存在する場合はその合計)は、特に限定されないが、樹脂(A)の全繰り返し単位に対して、下限としては15モル%以上であることが好ましく、20モル%以上であることがより好ましく、25モル%以上であることが更に好ましく、40モル%以上であることが特に好ましい。また、上限としては90モル%以下であることが好ましく、75モル%以下であることがより好ましく、65モル%以下であることがより好ましい。
Each of the above groups may have a substituent. Examples of this substituent include alkyl groups, cycloalkyl groups, aryl groups, amino groups, amide groups, ureido groups, urethane groups, hydroxyl groups, carboxyl groups, halogen atoms, alkoxy groups, thioether groups, acyl groups, and acyloxy groups. , Alkoxycarbonyl group, cyano group and nitro group. These substituents preferably have 8 or less carbon atoms.
One type of repeating unit having an acid-decomposable group may be used, or two or more types may be used in combination. When two types are used in combination, the combination is not particularly limited. For example, (1) a repeating unit that decomposes by the action of an acid to generate a carboxyl group and a repeating unit that decomposes by the action of an acid to generate an alcoholic hydroxyl group (2) A combination of a repeating unit that decomposes by the action of an acid to generate a carboxyl group and a repeating unit that decomposes by the action of an acid to generate a phenolic hydroxyl group, (3) Decomposed by the action of an acid Thus, a combination of two types of repeating units that generate a carboxyl group (having different structures) can be considered.
The content of the repeating unit having an acid-decomposable group contained in the resin (A) (the total when there are a plurality of repeating units having an acid-decomposable group) is not particularly limited. The lower limit of the unit is preferably 15 mol% or more, more preferably 20 mol% or more, further preferably 25 mol% or more, and particularly preferably 40 mol% or more. . Moreover, as an upper limit, it is preferable that it is 90 mol% or less, It is more preferable that it is 75 mol% or less, It is more preferable that it is 65 mol% or less.

樹脂(A)は、ラクトン構造又はスルトン構造を有する繰り返し単位を含有していてもよい。
2種以上のラクトン構造又はスルトン構造を有する繰り返し単位を併用することも可能である。
The resin (A) may contain a repeating unit having a lactone structure or a sultone structure.
Two or more types of repeating units having a lactone structure or a sultone structure can be used in combination.

樹脂(A)がラクトン構造又はスルトン構造を有する繰り返し単位を含有する場合、ラクトン構造又はスルトン構造を有する繰り返し単位の含有量は、樹脂(A)中の全繰り返し単位に対し、5〜60モル%が好ましく、より好ましくは5〜55モル%、更に好ましくは10〜50モル%である。
樹脂(A)は、水酸基又はシアノ基を有する繰り返し単位を有していてもよい。
樹脂(A)が水酸基又はシアノ基を有する繰り返し単位を含有する場合、水酸基又はシアノ基を有する繰り返し単位の含有量は、樹脂(A)中の全繰り返し単位に対し、3〜25モル%が好ましく、より好ましくは5〜15モル%である。
When the resin (A) contains a repeating unit having a lactone structure or a sultone structure, the content of the repeating unit having a lactone structure or a sultone structure is 5 to 60 mol% with respect to all the repeating units in the resin (A). Is more preferable, more preferably 5-55 mol%, still more preferably 10-50 mol%.
The resin (A) may have a repeating unit having a hydroxyl group or a cyano group.
When the resin (A) contains a repeating unit having a hydroxyl group or a cyano group, the content of the repeating unit having a hydroxyl group or a cyano group is preferably from 3 to 25 mol% based on all repeating units in the resin (A). More preferably, it is 5-15 mol%.

樹脂(A)は、酸基を有する繰り返し単位を有してもよい。   Resin (A) may have a repeating unit having an acid group.

樹脂(A)は、酸基を有する繰り返し単位を含有してもしなくても良いが、含有する場合、酸基を有する繰り返し単位の含有量は、樹脂(A)中の全繰り返し単位に対し、25モル%以下であることが好ましく、20モル%以下であることがより好ましい。樹脂(A)が酸基を有する繰り返し単位を含有する場合、樹脂(A)における酸基を有する繰り返し単位の含有量は、通常、1モル%以上である。
樹脂(A)は、更に極性基(例えば、前記酸基、ヒドロキシル基、シアノ基)を持たない脂環炭化水素構造及び/または芳香環構造を有し、酸分解性を示さない繰り返し単位を有することができる。
この繰り返し単位の含有量は、樹脂(A)中の全繰り返し単位に対し、1〜50モル%が好ましく、より好ましくは5〜50モル%、更に好ましくは5〜30モル%である。
本発明における樹脂(A)の形態としては、ランダム型、ブロック型、クシ型、スター型のいずれの形態でもよい。樹脂(A)は、例えば、各構造に対応する不飽和モノマーのラジカル、カチオン、又はアニオン重合により合成することができる。また各構造の前駆体に相当する不飽和モノマーを用いて重合した後に、高分子反応を行うことにより目的とする樹脂を得ることも可能である。
The resin (A) may or may not contain a repeating unit having an acid group, but when it is contained, the content of the repeating unit having an acid group is relative to all the repeating units in the resin (A). It is preferably 25 mol% or less, and more preferably 20 mol% or less. When resin (A) contains the repeating unit which has an acid group, content of the repeating unit which has an acid group in resin (A) is 1 mol% or more normally.
The resin (A) further has an alicyclic hydrocarbon structure and / or an aromatic ring structure that does not have a polar group (for example, the acid group, hydroxyl group, cyano group), and has a repeating unit that does not exhibit acid decomposability. be able to.
The content of this repeating unit is preferably from 1 to 50 mol%, more preferably from 5 to 50 mol%, still more preferably from 5 to 30 mol%, based on all repeating units in the resin (A).
The form of the resin (A) in the present invention may be any of random type, block type, comb type, and star type. Resin (A) is compoundable by the radical, cation, or anion polymerization of the unsaturated monomer corresponding to each structure, for example. It is also possible to obtain the desired resin by conducting a polymer reaction after polymerization using an unsaturated monomer corresponding to the precursor of each structure.

樹脂組成物(1)が、ArF露光用であるとき、ArF光への透明性の点から樹脂組成物(1)に用いられる樹脂(A)は実質的には芳香環を有さない(具体的には、樹脂中、芳香族基を有する繰り返し単位の比率が好ましくは5モル%以下、より好ましくは3モル%以下、理想的には0モル%、すなわち、芳香族基を有さない)ことが好ましく、樹脂(A)は単環又は多環の脂環炭化水素構造を有することが好ましい。   When the resin composition (1) is used for ArF exposure, the resin (A) used for the resin composition (1) has substantially no aromatic ring from the viewpoint of transparency to ArF light (specifically Specifically, the ratio of the repeating unit having an aromatic group in the resin is preferably 5 mol% or less, more preferably 3 mol% or less, ideally 0 mol%, that is, no aromatic group. The resin (A) preferably has a monocyclic or polycyclic alicyclic hydrocarbon structure.

樹脂組成物(1)が、後述する樹脂(D)を含んでいる場合、樹脂(A)は、樹脂(D)との相溶性の観点から、フッ素原子及びケイ素原子を含有しないことが好ましい。   When resin composition (1) contains resin (D) mentioned below, it is preferred that resin (A) does not contain a fluorine atom and a silicon atom from a compatible viewpoint with resin (D).

樹脂組成物(1)に用いられる樹脂(A)として好ましくは、繰り返し単位のすべてが(メタ)アクリレート系繰り返し単位で構成されたものである。この場合、繰り返し単位のすべてがメタクリレート系繰り返し単位であるもの、繰り返し単位のすべてがアクリレート系繰り返し単位であるもの、繰り返し単位のすべてがメタクリレート系繰り返し単位とアクリレート系繰り返し単位とによるもののいずれのものでも用いることができるが、アクリレート系繰り返し単位が全繰り返し単位の50モル%以下であることが好ましい。   The resin (A) used in the resin composition (1) is preferably one in which all of the repeating units are composed of (meth) acrylate repeating units. In this case, all of the repeating units are methacrylate repeating units, all of the repeating units are acrylate repeating units, or all of the repeating units are methacrylate repeating units and acrylate repeating units. Although it can be used, the acrylate-based repeating unit is preferably 50 mol% or less of the total repeating units.

樹脂組成物(1)にKrFエキシマレーザー光、電子線、X線、波長50nm以下の高エネルギー光線(EUVなど)を照射する場合には、樹脂(A)は、芳香環を有する繰り返し単位を有してもよい。芳香環を有する繰り返し単位としては、特に限定されず、また、前述の各繰り返し単位に関する説明でも例示しているが、スチレン単位、ヒドロキシスチレン単位、フェニル(メタ)アクリレート単位、ヒドロキシフェニル(メタ)アクリレート単位などが挙げられる。樹脂(A)としては、より具体的には、ヒドロキシスチレン系繰り返し単位と、酸分解性基によって保護されたヒドロキシスチレン系繰り返し単位とを有する樹脂、上記芳香環を有する繰り返し単位と、(メタ)アクリル酸のカルボン酸部位が酸分解性基によって保護された繰り返し単位を有する樹脂、などが挙げられる。なお、特にEUV露光の際は、一般に高感度が要求される為、樹脂(A)は、酸分解しやすい保護基を含有する繰り返し単位を含むことが好ましい。その繰り返し単位として具体的には、前述の酸で脱離する基として説明した構造のうち、−C(R36)(R37)(OR39)または−C(R01)(R02)(OR39)で表されるもの(俗にアセタール型保護基と言われる構造)が好ましく挙げられる。 When the resin composition (1) is irradiated with KrF excimer laser light, electron beam, X-ray, or high-energy light (EUV, etc.) having a wavelength of 50 nm or less, the resin (A) has a repeating unit having an aromatic ring. May be. The repeating unit having an aromatic ring is not particularly limited, and is also exemplified in the above description of each repeating unit, but a styrene unit, a hydroxystyrene unit, a phenyl (meth) acrylate unit, a hydroxyphenyl (meth) acrylate. Examples include units. More specifically, the resin (A) is a resin having a hydroxystyrene-based repeating unit and a hydroxystyrene-based repeating unit protected by an acid-decomposable group, a repeating unit having the aromatic ring, and (meth) Examples thereof include a resin having a repeating unit in which the carboxylic acid moiety of acrylic acid is protected by an acid-decomposable group. In particular, particularly in the case of EUV exposure, since high sensitivity is generally required, the resin (A) preferably contains a repeating unit containing a protective group that easily undergoes acid decomposition. Specific examples of the repeating unit include -C (R 36 ) (R 37 ) (OR 39 ) or -C (R 01 ) (R 02 ) ( A compound represented by OR 39 ) (a structure commonly referred to as an acetal type protecting group) is preferred.

本発明における樹脂(A)は、常法に従って(例えばラジカル重合)合成、及び精製することができる。この合成方法及び精製方法としては、例えば特開2008−292975号公報の0201段落〜0202段落等の記載を参照されたい。   The resin (A) in the present invention can be synthesized and purified according to a conventional method (for example, radical polymerization). For the synthesis method and purification method, see, for example, the descriptions in paragraphs 0201 to 0202 of JP-A-2008-292975.

本発明における樹脂(A)の重量平均分子量は、GPC法によりポリスチレン換算値として、一般的には1000以上であり、好ましくは7,000〜200,000であり、より好ましくは7,000〜50,000、更により好ましくは7,000〜40,000、特に好ましくは7,000〜30,000である。重量平均分子量が7000以上であることで、有機系現像液に対する溶解性が高くなりすぎてしまうことを抑制でき、精密なパターンを形成しやすくなる傾向にある。   The weight average molecular weight of the resin (A) in the present invention is generally 1000 or more, preferably 7,000 to 200,000, more preferably 7,000 to 50, in terms of polystyrene by GPC method. 7,000, even more preferably 7,000 to 40,000, particularly preferably 7,000 to 30,000. When the weight average molecular weight is 7000 or more, it is possible to prevent the solubility in the organic developer from becoming too high, and it is easy to form a precise pattern.

分散度(分子量分布)は、通常1.0〜3.0であり、好ましくは1.0〜2.6、更に好ましくは1.0〜2.0、特に好ましくは1.4〜2.0の範囲のものが使用される。分子量分布の小さいものほど、解像度、レジスト形状が優れ、かつ、レジストパターンの側壁がスムーズであり、ラフネス性に優れる。   The dispersity (molecular weight distribution) is usually 1.0 to 3.0, preferably 1.0 to 2.6, more preferably 1.0 to 2.0, and particularly preferably 1.4 to 2.0. Those in the range are used. The smaller the molecular weight distribution, the better the resolution and the resist shape, the smoother the sidewall of the resist pattern, and the better the roughness.

本発明の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物(1)において、樹脂(A)の組成物全体中の配合率は、全固形分中30〜99質量%が好ましく、より好ましくは60〜95質量%である。   In the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition (1) of the present invention, the mixing ratio of the resin (A) in the entire composition is preferably 30 to 99% by mass, more preferably 60 to 60% in the total solid content. 95% by mass.

また、本発明において、樹脂(A)は、1種で使用してもよいし、複数併用してもよい。
[2]活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物
樹脂組成物(1)は、通常、活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物(以下、「化合物(B)」又は「酸発生剤」ともいう)を含有する。活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物(B)としては、活性光線又は放射線の照射により有機酸を発生する化合物であることが好ましい。
In the present invention, the resin (A) may be used alone or in combination.
[2] Compound that generates acid upon irradiation with actinic ray or radiation Resin composition (1) is usually a compound that generates acid upon irradiation with actinic ray or radiation (hereinafter referred to as “compound (B)” or “acid generation”. Also referred to as “agent”. The compound (B) that generates an acid upon irradiation with actinic rays or radiation is preferably a compound that generates an organic acid upon irradiation with actinic rays or radiation.

酸発生剤としては、光カチオン重合の光開始剤、光ラジカル重合の光開始剤、色素類の光消色剤、光変色剤、あるいはマイクロレジスト等に使用されている、活性光線又は放射線の照射により酸を発生する公知の化合物及びそれらの混合物を適宜に選択して使用することができる。   As the acid generator, photo-initiator of photocation polymerization, photo-initiator of photo-radical polymerization, photo-decoloring agent of dyes, photo-discoloring agent, irradiation of actinic ray or radiation used for micro resist, etc. The known compounds that generate an acid and mixtures thereof can be appropriately selected and used.

たとえば、ジアゾニウム塩、ホスホニウム塩、スルホニウム塩、ヨードニウム塩、イミドスルホネート、オキシムスルホネート、ジアゾジスルホン、ジスルホン、o−ニトロベンジルスルホネートを挙げることができる。
酸発生剤は、公知の方法で合成することができ、例えば、特開2007−161707号公報、特開2010−100595号公報の[0200]〜[0210]、国際公開第2011/093280号の[0051]〜[0058]、国際公開第2008/153110号の[0382]〜[0385]等に記載の方法に準じて合成することができる。
Examples thereof include diazonium salts, phosphonium salts, sulfonium salts, iodonium salts, imide sulfonates, oxime sulfonates, diazodisulfones, disulfones, and o-nitrobenzyl sulfonates.
The acid generator can be synthesized by a known method. For example, [0200] to [0210] of JP-A No. 2007-161707, JP-A No. 2010-100595, and International Publication No. 2011/093280 [ [0051] to [0058], [0382] to [0385] of International Publication No. 2008/153110, and the like.

酸発生剤は、1種類単独又は2種類以上を組み合わせて使用することができる。   An acid generator can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.

活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物の組成物中の含有率は、樹脂組成物(1)の全固形分を基準として、0.1〜30質量%が好ましく、より好ましくは0.5〜25質量%、更に好ましくは3〜20質量%、特に好ましくは3〜15質量%である。   The content of the compound that generates an acid upon irradiation with actinic rays or radiation in the composition is preferably 0.1 to 30% by mass, more preferably 0. 0% by mass based on the total solid content of the resin composition (1). It is 5-25 mass%, More preferably, it is 3-20 mass%, Most preferably, it is 3-15 mass%.

なお、感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物によっては、酸発生剤に対応する構造が、前記樹脂(A)に担持されている態様(B´)もある。このような態様として具体的には、特開2011−248019号公報に記載の構造(特に、段落0164から段落0191に記載の構造、段落0555の実施例で記載されている樹脂に含まれる構造)、特開2013−80002号公報の段落0023〜段落0210に説明されている繰り返し単位(R)などが挙げられ、これらの内容は本願明細書に組み込まれる。ちなみに、酸発生剤に対応する構造が、前記樹脂(A)に担持されている態様であっても、感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物は、追加的に、前記樹脂(A)に担持されていない酸発生剤を含んでもよい。   In addition, depending on the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition, there is also an embodiment (B ′) in which a structure corresponding to the acid generator is supported on the resin (A). Specifically, as such an embodiment, a structure described in JP2011-248019A (particularly, a structure described in paragraphs 0164 to 0191, a structure included in the resin described in the example in paragraph 0555). And the repeating unit (R) described in paragraphs 0023 to 0210 of JP2013-80002A, and the contents thereof are incorporated in the present specification. Incidentally, even if the structure corresponding to the acid generator is supported by the resin (A), the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition is additionally added to the resin (A). An unsupported acid generator may be included.

態様(B´)として、以下のような繰り返し単位が挙げられるが、これに限定されるものではない。   Examples of the embodiment (B ′) include the following repeating units, but are not limited thereto.

[3]溶剤
樹脂組成物(1)は、通常、溶剤を含有する。
樹脂組成物(1)を調製する際に使用することができる溶剤としては、例えば、アルキレングリコールモノアルキルエーテルカルボキシレート、アルキレングリコールモノアルキルエーテル、乳酸アルキルエステル、アルコキシプロピオン酸アルキル、環状ラクトン(好ましくは炭素数4〜10)、環を有しても良いモノケトン化合物(好ましくは炭素数4〜10)、アルキレンカーボネート、アルコキシ酢酸アルキル、ピルビン酸アルキル等の有機溶剤を挙げることができる。
[3] Solvent The resin composition (1) usually contains a solvent.
Examples of the solvent that can be used in preparing the resin composition (1) include alkylene glycol monoalkyl ether carboxylates, alkylene glycol monoalkyl ethers, alkyl lactate esters, alkyl alkoxypropionates, and cyclic lactones (preferably Examples thereof include organic solvents such as carbon number 4 to 10), monoketone compounds (preferably having 4 to 10 carbon atoms) which may have a ring, alkylene carbonate, alkyl alkoxyacetate, and alkyl pyruvate.

これらの溶剤の具体例は、米国特許出願公開2008/0187860号明細書[0441]〜[0455]に記載のものを挙げることができる。   Specific examples of these solvents can include those described in US Patent Application Publication No. 2008/0187860 [0441] to [0455].

本発明においては、複数種の有機溶剤を混合して用いてもよい。
たとえば、有機溶剤として構造中に水酸基を含有する溶剤と、水酸基を含有しない溶剤とを混合した混合溶剤を使用してもよい。水酸基を含有する溶剤、水酸基を含有しない溶剤としては前述の例示化合物が適宜選択可能であるが、水酸基を含有する溶剤としては、アルキレングリコールモノアルキルエーテル、乳酸アルキル等が好ましく、プロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME、別名1−メトキシ−2−プロパノール)、乳酸エチル、2−ヒドロキシイソ酪酸メチルがより好ましい。また、水酸基を含有しない溶剤としては、アルキレングリコールモノアルキルエーテルアセテート、アルキルアルコキシプロピオネート、環を含有しても良いモノケトン化合物、環状ラクトン、酢酸アルキルなどが好ましく、これらの内でも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、別名1−メトキシ−2−アセトキシプロパン)、エチルエトキシプロピオネート、2−ヘプタノン、γ−ブチロラクトン、シクロヘキサノン、酢酸ブチルが特に好ましく、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチルエトキシプロピオネート、2−ヘプタノンが最も好ましい。
In the present invention, a plurality of organic solvents may be mixed and used.
For example, you may use the mixed solvent which mixed the solvent which contains a hydroxyl group in a structure, and the solvent which does not contain a hydroxyl group as an organic solvent. As the solvent containing a hydroxyl group and the solvent not containing a hydroxyl group, the above-mentioned exemplary compounds can be selected as appropriate. As the solvent containing a hydroxyl group, alkylene glycol monoalkyl ether, alkyl lactate and the like are preferable, and propylene glycol monomethyl ether ( PGME, also known as 1-methoxy-2-propanol), ethyl lactate, and methyl 2-hydroxyisobutyrate are more preferred. Further, as the solvent not containing a hydroxyl group, alkylene glycol monoalkyl ether acetate, alkyl alkoxypropionate, monoketone compound which may contain a ring, cyclic lactone, alkyl acetate and the like are preferable, and among these, propylene glycol monomethyl ether Acetate (PGMEA, also known as 1-methoxy-2-acetoxypropane), ethyl ethoxypropionate, 2-heptanone, γ-butyrolactone, cyclohexanone, butyl acetate are particularly preferred, propylene glycol monomethyl ether acetate, ethyl ethoxypropionate, 2 -Heptanone is most preferred.

また、構造中に水酸基を含有しない有機溶剤同士の併用などももちろん可能である。この組み合わせとしては、PGMEAとシクロヘキサノン、PGMEAとシクロペンタノン、PGMEAとγ−ブチロラクトン、PGMEAと2−ヘプタノン、などが挙げられる。   Of course, organic solvents that do not contain a hydroxyl group in the structure can be used together. Examples of this combination include PGMEA and cyclohexanone, PGMEA and cyclopentanone, PGMEA and γ-butyrolactone, PGMEA and 2-heptanone, and the like.

例えば溶剤を2種用いる場合、その混合比(質量)は、1/99〜99/1、好ましくは10/90〜90/10、更に好ましくは20/80〜60/40である。   For example, when using 2 types of solvents, the mixing ratio (mass) is 1/99 to 99/1, preferably 10/90 to 90/10, and more preferably 20/80 to 60/40.

溶剤は、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートを含むことが好ましく、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート単独溶媒、又は、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートを含有する2種類以上の混合溶剤であることが好ましい。   The solvent preferably contains propylene glycol monomethyl ether acetate, and is preferably a propylene glycol monomethyl ether acetate single solvent or a mixed solvent of two or more containing propylene glycol monomethyl ether acetate.

なお、γ−ブチロラクトンなどの、比較的高沸点の溶剤を適量用いると、後述する疎水性樹脂(D)の性能がより表面に偏在し、液浸露光に対する性能が向上することが期待できる。   When an appropriate amount of a relatively high boiling point solvent such as γ-butyrolactone is used, it can be expected that the performance of the hydrophobic resin (D) described later is more unevenly distributed on the surface and the performance for immersion exposure is improved.

更に、溶剤は3種以上用いてもよい。これにより微妙なレジスト形状調整、粘度の調整などを行うこともある。組み合わせとしては、PGMEA・PGME・γ−ブチロラクトン、PGMEA・PGME・シクロヘキサノン、PGMEA・PGME・2−ヘプタノン、PGMEA・シクロヘキサノン・γ−ブチロラクトン、PGMEA・γ−ブチロラクトン・2−ヘプタノン、等が挙げられる。   Furthermore, you may use 3 or more types of solvents. As a result, fine adjustment of resist shape, adjustment of viscosity, and the like may be performed. Examples of the combination include PGMEA · PGME · γ-butyrolactone, PGMEA · PGME · cyclohexanone, PGMEA · PGME · 2-heptanone, PGMEA · cyclohexanone · γ-butyrolactone, PGMEA · γ-butyrolactone · 2-heptanone, and the like.

溶剤としては過酸化物の含有量が低減されたものを用いることが好ましく、これによりレジスト組成物の保存安定性が向上する。溶剤中の過酸化物の含有量としては、2.0mmol%以下であることが好ましく、1.0mmol%以下であることがより好ましく、0.5mmol%以下であることが更に好ましく、過酸化物を実質的に含有しないことが特に好ましい。   As the solvent, it is preferable to use a solvent having a reduced peroxide content, thereby improving the storage stability of the resist composition. The content of the peroxide in the solvent is preferably 2.0 mmol% or less, more preferably 1.0 mmol% or less, still more preferably 0.5 mmol% or less, and the peroxide. It is particularly preferable that substantially no is contained.

[4]疎水性樹脂(D)
樹脂組成物(1)は、特に液浸露光に適用する際、疎水性樹脂(以下、「疎水性樹脂(D)」又は単に「樹脂(D)」ともいう)を含有してもよい。なお、疎水性樹脂(D)は、上記樹脂(A)とは異なることが好ましい。
[4] Hydrophobic resin (D)
The resin composition (1) may contain a hydrophobic resin (hereinafter also referred to as “hydrophobic resin (D)” or simply “resin (D)”), particularly when applied to immersion exposure. The hydrophobic resin (D) is preferably different from the resin (A).

これにより、膜表層に疎水性樹脂(D)が偏在化し、液浸媒体が水の場合、水に対するレジスト膜表面の静的/動的な接触角を向上させ、液浸液追随性を向上させることができる。   As a result, the hydrophobic resin (D) is unevenly distributed in the film surface layer, and when the immersion medium is water, the static / dynamic contact angle of the resist film surface with water is improved, and the immersion liquid followability is improved. be able to.

なお、疎水性樹脂(D)は、樹脂組成物(1)を液浸露光に適用しない場合であっても種々の目的で含んでいてもよい。例えば、樹脂組成物(1)をEUV露光に適用する際は、アウトガス抑制、パターンの形状調整などを期待して疎水性樹脂(D)を用いることも好ましい。   The hydrophobic resin (D) may be included for various purposes even when the resin composition (1) is not applied to immersion exposure. For example, when applying the resin composition (1) to EUV exposure, it is also preferable to use the hydrophobic resin (D) in anticipation of outgas suppression and pattern shape adjustment.

疎水性樹脂(D)は前述のように界面に偏在するように設計されることが好ましいが、界面活性剤とは異なり、必ずしも分子内に親水基を有する必要はなく、極性/非極性物質を均一に混合することに寄与しなくても良い。   The hydrophobic resin (D) is preferably designed to be unevenly distributed at the interface as described above. However, unlike the surfactant, the hydrophobic resin (D) does not necessarily need to have a hydrophilic group in the molecule. There is no need to contribute to uniform mixing.

疎水性樹脂(D)は、膜表層への偏在化の観点から、“フッ素原子”、“珪素原子”、及び、“樹脂の側鎖部分に含有されたCH部分構造”のいずれか1種以上を有することが好ましく、2種以上を有することがさらに好ましい。 The hydrophobic resin (D) is selected from any one of “fluorine atom”, “silicon atom”, and “CH 3 partial structure contained in the side chain portion of the resin” from the viewpoint of uneven distribution in the film surface layer. It is preferable to have the above, and it is more preferable to have two or more.

疎水性樹脂(D)の標準ポリスチレン換算の重量平均分子量は、好ましくは1,000〜100,000で、より好ましくは1,000〜50,000、更により好ましくは2,000〜15,000である。   The weight average molecular weight of the hydrophobic resin (D) in terms of standard polystyrene is preferably 1,000 to 100,000, more preferably 1,000 to 50,000, and still more preferably 2,000 to 15,000. is there.

また、疎水性樹脂(D)は、1種で使用してもよいし、複数併用してもよい。   In addition, the hydrophobic resin (D) may be used alone or in combination.

疎水性樹脂(D)の組成物中の含有量は、樹脂組成物(1)中の全固形分に対し、0.01〜10質量%が好ましく、0.05〜8質量%がより好ましく、0.1〜7質量%が更に好ましい。   The content of the hydrophobic resin (D) in the composition is preferably 0.01 to 10% by mass, more preferably 0.05 to 8% by mass, based on the total solid content in the resin composition (1). 0.1-7 mass% is still more preferable.

疎水性樹脂(D)は、樹脂(A)同様、金属等の不純物が少ないのは当然のことながら、残留単量体やオリゴマー成分が0.01〜5質量%であることが好ましく、より好ましくは0.01〜3質量%、0.05〜1質量%が更により好ましい。それにより、液中異物や感度等の経時変化のない樹脂組成物(1)が得られる。また、解像度、レジスト形状、レジストパターンの側壁、ラフネスなどの点から、分子量分布(Mw/Mn、分散度ともいう)は、1〜5の範囲が好ましく、より好ましくは1〜3、更に好ましくは1〜2の範囲である。   As for the hydrophobic resin (D), as in the resin (A), it is natural that the residual monomer and oligomer components are preferably 0.01 to 5% by mass, and more preferably less impurities such as metals. Is more preferably 0.01 to 3% by mass and 0.05 to 1% by mass. Thereby, the resin composition (1) which does not change over time, such as a foreign substance in liquid and sensitivity, is obtained. The molecular weight distribution (Mw / Mn, also referred to as dispersity) is preferably in the range of 1 to 5, more preferably 1 to 3, and still more preferably from the viewpoints of resolution, resist shape, resist pattern sidewall, roughness, and the like. It is the range of 1-2.

疎水性樹脂(D)は、各種市販品を利用することもできるし、常法に従って(例えばラジカル重合)合成することができる。例えば、一般的合成方法としては、モノマー種及び開始剤を溶剤に溶解させ、加熱することにより重合を行う一括重合法、加熱溶剤にモノマー種と開始剤の溶液を1〜10時間かけて滴下して加える滴下重合法などが挙げられ、滴下重合法が好ましい。   As the hydrophobic resin (D), various commercially available products can be used, and the hydrophobic resin (D) can be synthesized according to a conventional method (for example, radical polymerization). For example, as a general synthesis method, a monomer polymerization method in which a monomer species and an initiator are dissolved in a solvent and heating is performed, and a solution of the monomer species and the initiator is dropped into the heating solvent over 1 to 10 hours. The dropping polymerization method is added, and the dropping polymerization method is preferable.

反応溶媒、重合開始剤、反応条件(温度、濃度等)、及び、反応後の精製方法は、樹脂(A)で説明した内容と同様であるが、疎水性樹脂(D)の合成においては、反応の濃度が30〜50質量%であることが好ましい。より詳細には、特開2008−292975号公報の0320段落〜0329段落付近の記載を参照されたい。   The reaction solvent, the polymerization initiator, the reaction conditions (temperature, concentration, etc.) and the purification method after the reaction are the same as those described for the resin (A), but in the synthesis of the hydrophobic resin (D), The reaction concentration is preferably 30 to 50% by mass. For more details, refer to the description in paragraphs 0320 to 0329 of JP-A-2008-292975.

以下に疎水性樹脂(D)の具体例を示す。また、下記表に、各樹脂における繰り返し単位のモル比(各繰り返し単位と左から順に対応)、重量平均分子量、分散度を示す。   Specific examples of the hydrophobic resin (D) are shown below. The following table shows the molar ratio of repeating units in each resin (corresponding to each repeating unit in order from the left), the weight average molecular weight, and the degree of dispersion.

[5]塩基性化合物
樹脂組成物(1)は、塩基性化合物を含有することが好ましい。
[5] Basic compound The resin composition (1) preferably contains a basic compound.

(1)樹脂組成物(1)は、一形態において、塩基性化合物として、活性光線又は放射線の照射により塩基性が低下する、塩基性化合物又はアンモニウム塩化合物(以下、「化合物(N)」ともいう)を含有することが好ましい。   (1) In one form, the resin composition (1) has a basic compound or an ammonium salt compound (hereinafter, referred to as “compound (N)”) whose basicity is reduced by irradiation with actinic rays or radiation. It is preferable to contain.

化合物(N)は、塩基性官能基又はアンモニウム基と、活性光線又は放射線の照射により酸性官能基を発生する基とを有する化合物(N−1)であることが好ましい。すなわち、化合物(N)は、塩基性官能基と活性光線若しくは放射線の照射により酸性官能基を発生する基とを有する塩基性化合物、又は、アンモニウム基と活性光線若しくは放射線の照射により酸性官能基を発生する基とを有するアンモニウム塩化合物であることが好ましい。   The compound (N) is preferably a compound (N-1) having a basic functional group or an ammonium group and a group that generates an acidic functional group upon irradiation with actinic rays or radiation. That is, the compound (N) is a basic compound having a basic functional group and a group capable of generating an acidic functional group upon irradiation with actinic light or radiation, or an acidic functional group upon irradiation with an ammonium group and active light or radiation. An ammonium salt compound having a group to be generated is preferable.

化合物(N)の具体例としては、例えば下記の化合物を挙げることができる。また、下記に挙げる化合物以外にも、化合物(N)として、例えば、米国特許出願公開第2010/0233629号明細書に記載の(A−1)〜(A−44)の化合物や、米国特許出願公開第2012/0156617号明細書に記載の(A−1)〜(A−23)の化合物も本発明において好ましく使用することができる。   Specific examples of the compound (N) include the following compounds. In addition to the compounds listed below, examples of the compound (N) include compounds (A-1) to (A-44) described in US Patent Application Publication No. 2010/0233629, and US patent applications. The compounds of (A-1) to (A-23) described in JP 2012/0156617 A can also be preferably used in the present invention.

これらの化合物は、特開2006−330098号公報に記載の合成例などに準じて合成することができる。 These compounds can be synthesized according to the synthesis examples described in JP-A-2006-330098.

化合物(N)の分子量は、500〜1000であることが好ましい。   The molecular weight of the compound (N) is preferably 500 to 1000.

樹脂組成物(1)は、化合物(N)を含有してもしていなくてもよいが、含有する場合、化合物(N)の含有率は、この樹脂組成物(1)の固形分を基準として、0.1〜20質量%が好ましく、より好ましくは0.1〜10質量%である。   The resin composition (1) may or may not contain the compound (N), but when it is contained, the content of the compound (N) is based on the solid content of the resin composition (1). 0.1-20 mass% is preferable, More preferably, it is 0.1-10 mass%.

(2)樹脂組成物(1)は、他の形態において、露光から加熱までの経時による性能変化を低減するために、塩基性化合物として、前記化合物(N)とは異なる、塩基性化合物(N’)を含有していてもよい。   (2) In another embodiment, the resin composition (1) is a basic compound (N) different from the compound (N) as a basic compound in order to reduce a change in performance over time from exposure to heating. ') May be included.

塩基性化合物(N’)としては、好ましくは、下記式(A’)〜(E’)で示される構造を有する化合物を挙げることができる。   Preferred examples of the basic compound (N ′) include compounds having structures represented by the following formulas (A ′) to (E ′).

一般式(A’)と(E’)において、
RA200、RA201及びRA202は、同一でも異なってもよく、水素原子、アルキル基(好ましくは炭素数1〜20)、シクロアルキル基(好ましくは炭素数3〜20)又はアリール基(炭素数6〜20)を表し、RA201とRA202は、互いに結合して環を形成してもよい。RA203、RA204、RA205及びRA206は、同一でも異なってもよく、アルキル基(好ましくは炭素数1〜20)を表す。
In general formulas (A ′) and (E ′):
RA 200 , RA 201 and RA 202 may be the same or different and are a hydrogen atom, an alkyl group (preferably having a carbon number of 1 to 20), a cycloalkyl group (preferably having a carbon number of 3 to 20) or an aryl group (having a carbon number). 6-20), and RA 201 and RA 202 may be bonded to each other to form a ring. RA 203 , RA 204 , RA 205 and RA 206 may be the same or different and each represents an alkyl group (preferably having 1 to 20 carbon atoms).

上記アルキル基は、置換基を有していてもよく、置換基を有するアルキル基としては、炭素数1〜20のアミノアルキル基、炭素数1〜20のヒドロキシアルキル基又は炭素数1〜20のシアノアルキル基が好ましい。   The alkyl group may have a substituent, and examples of the alkyl group having a substituent include an aminoalkyl group having 1 to 20 carbon atoms, a hydroxyalkyl group having 1 to 20 carbon atoms, and a carbon atom having 1 to 20 carbon atoms. A cyanoalkyl group is preferred.

これら一般式(A’)と(E’)中のアルキル基は、無置換であることがより好ましい。   The alkyl groups in the general formulas (A ′) and (E ′) are more preferably unsubstituted.

塩基性化合物(N’)の好ましい具体例としては、グアニジン、アミノピロリジン、ピラゾール、ピラゾリン、ピペラジン、アミノモルホリン、アミノアルキルモルフォリン、ピペリジン等を挙げることができ、更に好ましい具体例としては、イミダゾール構造、ジアザビシクロ構造、オニウムヒドロキシド構造、オニウムカルボキシレート構造、トリアルキルアミン構造、アニリン構造又はピリジン構造を有する化合物、水酸基及び/又はエーテル結合を有するアルキルアミン誘導体、水酸基及び/又はエーテル結合を有するアニリン誘導体等を挙げることができる。   Specific examples of the basic compound (N ′) include guanidine, aminopyrrolidine, pyrazole, pyrazoline, piperazine, aminomorpholine, aminoalkylmorpholine, piperidine, and more preferable specific examples include an imidazole structure. , Diazabicyclo structure, onium hydroxide structure, onium carboxylate structure, trialkylamine structure, aniline structure or pyridine structure compound, alkylamine derivative having hydroxyl group and / or ether bond, aniline derivative having hydroxyl group and / or ether bond Etc.

イミダゾール構造を有する化合物としては、イミダゾール、2、4、5−トリフェニルイミダゾール、ベンズイミダゾール等が挙げられる。ジアザビシクロ構造を有する化合物としては、1、4−ジアザビシクロ[2,2,2]オクタン、1、5−ジアザビシクロ[4,3,0]ノナ−5−エン、1、8−ジアザビシクロ[5,4,0]ウンデカー7−エン等が挙げられる。オニウムヒドロキシド構造を有する化合物としては、トリアリールスルホニウムヒドロキシド、フェナシルスルホニウムヒドロキシド、2−オキソアルキル基を有するスルホニウムヒドロキシド、具体的にはトリフェニルスルホニウムヒドロキシド、トリス(t−ブチルフェニル)スルホニウムヒドロキシド、ビス(t−ブチルフェニル)ヨードニウムヒドロキシド、フェナシルチオフェニウムヒドロキシド、2−オキソプロピルチオフェニウムヒドロキシド等が挙げられる。オニウムカルボキシレート構造を有する化合物としては、オニウムヒドロキシド構造を有する化合物のアニオン部がカルボキシレートになったものであり、例えばアセテート、アダマンタンー1−カルボキシレート、パーフロロアルキルカルボキシレート等が挙げられる。トリアルキルアミン構造を有する化合物としては、トリ(n−ブチル)アミン、トリ(n−オクチル)アミン等を挙げることができる。アニリン構造を有する化合物としては、2,6−ジイソプロピルアニリン、N,N−ジメチルアニリン、N,N−ジブチルアニリン、N,N−ジヘキシルアニリン等を挙げることができる。水酸基及び/又はエーテル結合を有するアルキルアミン誘導体としては、エタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、トリス(メトキシエトキシエチル)アミン等を挙げることができる。水酸基及び/又はエーテル結合を有するアニリン誘導体としては、N,N−ビス(ヒドロキシエチル)アニリン等を挙げることができる。   Examples of the compound having an imidazole structure include imidazole, 2,4,5-triphenylimidazole, and benzimidazole. Examples of the compound having a diazabicyclo structure include 1,4-diazabicyclo [2,2,2] octane, 1,5-diazabicyclo [4,3,0] non-5-ene, and 1,8-diazabicyclo [5,4. 0] Undecaker 7-ene and the like. Examples of the compound having an onium hydroxide structure include triarylsulfonium hydroxide, phenacylsulfonium hydroxide, sulfonium hydroxide having a 2-oxoalkyl group, specifically, triphenylsulfonium hydroxide, tris (t-butylphenyl) Examples include sulfonium hydroxide, bis (t-butylphenyl) iodonium hydroxide, phenacylthiophenium hydroxide, and 2-oxopropylthiophenium hydroxide. As a compound which has an onium carboxylate structure, the anion part of the compound which has an onium hydroxide structure turns into a carboxylate, For example, an acetate, an adamantane 1-carboxylate, a perfluoroalkyl carboxylate etc. are mentioned. Examples of the compound having a trialkylamine structure include tri (n-butyl) amine and tri (n-octyl) amine. Examples of the compound having an aniline structure include 2,6-diisopropylaniline, N, N-dimethylaniline, N, N-dibutylaniline, N, N-dihexylaniline and the like. Examples of the alkylamine derivative having a hydroxyl group and / or an ether bond include ethanolamine, diethanolamine, triethanolamine, and tris (methoxyethoxyethyl) amine. Examples of aniline derivatives having a hydroxyl group and / or an ether bond include N, N-bis (hydroxyethyl) aniline.

好ましい塩基性化合物として、更に、フェノキシ基を有するアミン化合物、フェノキシ基を有するアンモニウム塩化合物、スルホン酸エステル基を有するアミン化合物及びスルホン酸エステル基を有するアンモニウム塩化合物を挙げることができる。この具体例としては、米国特許出願公開第2007/0224539号明細書の[0066]に例示されている化合物(C1−1)〜(C3−3)が挙げられるが、これらに限定されるものではない。   Preferred examples of the basic compound further include an amine compound having a phenoxy group, an ammonium salt compound having a phenoxy group, an amine compound having a sulfonic acid ester group, and an ammonium salt compound having a sulfonic acid ester group. Specific examples thereof include compounds (C1-1) to (C3-3) exemplified in [0066] of US Patent Application Publication No. 2007/0224539, but are not limited thereto. Absent.

樹脂組成物(1)は、化合物(N’)を含有してもしていなくてもよいが、含有する場合、化合物(N’)の含有率は、この樹脂組成物(1)の固形分を基準として、0.001〜10質量%が好ましく、より好ましくは0.01〜5質量%である。   The resin composition (1) may or may not contain the compound (N ′), but when it is contained, the content of the compound (N ′) is determined based on the solid content of the resin composition (1). As a reference | standard, 0.001-10 mass% is preferable, More preferably, it is 0.01-5 mass%.

(3)樹脂組成物(1)は、他の形態において、塩基性化合物の1種として、酸の作用により脱離する基を有する含窒素有機化合物(以下、「塩基性化合物(N’’)」ともいう)を含有していてもよい。この化合物の例として、例えば、化合物の具体例を以下に示す。   (3) In another embodiment, the resin composition (1) is a nitrogen-containing organic compound having a group capable of leaving by the action of an acid (hereinafter referred to as “basic compound (N ″)) as one type of basic compound. May also be included. As an example of this compound, for example, specific examples of the compound are shown below.

上記化合物は、例えば、特開2009−199021号公報に記載の方法に準じて合成することができる。 The said compound is compoundable according to the method as described in Unexamined-Japanese-Patent No. 2009-199021, for example.

また、塩基性化合物(N’’)としては、アミンオキシド構造を有する化合物も用いることもできる。この化合物の具体例としては、トリエチルアミンピリジン N−オキシド、トリブチルアミン N−オキシド、トリエタノールアミン N−オキシド、トリス(メトキシエチル)アミン N−オキシド、トリス(2−(メトキシメトキシ)エチル)アミン=オキシド、2,2’,2”−ニトリロトリエチルプロピオネート N−オキシド、N−2−(2−メトキシエトキシ)メトキシエチルモルホリン N−オキシド、その他特開2008−102383に例示されたアミンオキシド化合物が使用可能である。   As the basic compound (N ″), a compound having an amine oxide structure can also be used. Specific examples of this compound include triethylamine pyridine N-oxide, tributylamine N-oxide, triethanolamine N-oxide, tris (methoxyethyl) amine N-oxide, tris (2- (methoxymethoxy) ethyl) amine = oxide. 2,2 ′, 2 ″ -nitrilotriethylpropionate N-oxide, N-2- (2-methoxyethoxy) methoxyethylmorpholine N-oxide, and other amine oxide compounds exemplified in JP-A-2008-102383 are used. Is possible.

塩基性化合物(N’’)の分子量は、250〜2000であることが好ましく、更に好ましくは400〜1000である。LWRのさらなる低減及び局所的なパターン寸法の均一性の観点からは、塩基性化合物の分子量は、400以上であることが好ましく、500以上であることがより好ましく、600以上であることが更に好ましい。   The molecular weight of the basic compound (N ″) is preferably 250 to 2000, and more preferably 400 to 1000. From the viewpoint of further reduction in LWR and uniformity of local pattern dimensions, the molecular weight of the basic compound is preferably 400 or more, more preferably 500 or more, and even more preferably 600 or more. .

これらの塩基性化合物(N’’)は、前記化合物(N)と併用していてもよいし、単独であるいは2種以上一緒に用いられる。   These basic compounds (N ″) may be used in combination with the compound (N), or may be used alone or in combination of two or more.

本発明における樹脂組成物(1)は塩基性化合物(N’’)を含有してもしていなくてもよいが、含有する場合、塩基性化合物(N’’)の使用量は、樹脂組成物(1)の固形分を基準として、通常、0.001〜10質量%、好ましくは0.01〜5質量%である。   The resin composition (1) in the present invention may or may not contain the basic compound (N ″), but when it is contained, the amount of the basic compound (N ″) used is the resin composition. Based on the solid content of (1), it is usually 0.001 to 10% by mass, preferably 0.01 to 5% by mass.

(4)樹脂組成物(1)は、他の形態において、塩基性化合物として、下記一般式(6A)又は(6B)で表されるオニウム塩を含んでもよい。このオニウム塩は、レジスト組成物で通常用いられる光酸発生剤の酸強度との関係で、レジスト系中で、発生酸の拡散を制御することが期待される。   (4) In another form, the resin composition (1) may contain an onium salt represented by the following general formula (6A) or (6B) as a basic compound. This onium salt is expected to control the diffusion of the generated acid in the resist system in relation to the acid strength of the photoacid generator usually used in the resist composition.

一般式(6A)中、
Raは、有機基を表す。但し、式中のカルボン酸基に直接結合する炭素原子にフッ素原子が置換しているものを除く。
In general formula (6A),
Ra represents an organic group. However, those in which a fluorine atom is substituted for a carbon atom directly bonded to a carboxylic acid group in the formula are excluded.

は、オニウムカチオンを表す。 X + represents an onium cation.

一般式(6B)中、
Rbは、有機基を表す。但し、式中のスルホン酸基に直接結合する炭素原子にフッ素原子が置換しているものを除く。
In general formula (6B),
Rb represents an organic group. However, those in which a fluorine atom is substituted for a carbon atom directly bonded to the sulfonic acid group in the formula are excluded.

はオニウムカチオンを表す。 X + represents an onium cation.

Ra及びRbにより表される有機基は、式中のカルボン酸基又はスルホン酸基に直接結合する原子が炭素原子であることが好ましい。但し、この場合、上述した光酸発生剤から発生する酸よりも相対的に弱い酸とするために、スルホン酸基又はカルボン酸基に直接結合する炭素原子にフッ素原子が置換することはない。   In the organic group represented by Ra and Rb, the atom directly bonded to the carboxylic acid group or sulfonic acid group in the formula is preferably a carbon atom. However, in this case, in order to make the acid relatively weaker than the acid generated from the above-mentioned photoacid generator, the fluorine atom does not substitute for the carbon atom directly bonded to the sulfonic acid group or carboxylic acid group.

Ra及びRbにより表される有機基としては、例えば、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数3〜20のシクロアルキル基、炭素数6〜30のアリール基、炭素数7〜30のアラルキル基又は炭素数3〜30の複素環基等が挙げられる。これらの基は水素原子の一部又は全部が置換されていてもよい。   Examples of the organic group represented by Ra and Rb include an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, a cycloalkyl group having 3 to 20 carbon atoms, an aryl group having 6 to 30 carbon atoms, and an aralkyl group having 7 to 30 carbon atoms. Or a C3-C30 heterocyclic group etc. are mentioned. In these groups, some or all of the hydrogen atoms may be substituted.

上記アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基及び複素環基が有し得る置換基としては、例えば、ヒドロキシル基、ハロゲン原子、アルコキシ基、ラクトン基、アルキルカルボニル基等が挙げられる。   Examples of the substituent that the alkyl group, cycloalkyl group, aryl group, aralkyl group and heterocyclic group may have include a hydroxyl group, a halogen atom, an alkoxy group, a lactone group, and an alkylcarbonyl group.

一般式(6A)及び(6B)中のXにより表されるオニウムカチオンとしては、スルホニウムカチオン、アンモニウムカチオン、ヨードニウムカチオン、ホスホニウムカチオン、ジアゾニウムカチオンなどが挙げられ、中でもスルホニウムカチオンがより好ましい。 Examples of the onium cation represented by X + in the general formulas (6A) and (6B) include a sulfonium cation, an ammonium cation, an iodonium cation, a phosphonium cation, and a diazonium cation. Among these, a sulfonium cation is more preferable.

スルホニウムカチオンとしては、例えば、少なくとも1つのアリール基を有するアリールスルホニウムカチオンが好ましく、トリアリールスルホニウムカチオンがより好ましい。アリール基は置換基を有していてもよく、アリール基としては、フェニル基が好ましい。   As the sulfonium cation, for example, an arylsulfonium cation having at least one aryl group is preferable, and a triarylsulfonium cation is more preferable. The aryl group may have a substituent, and the aryl group is preferably a phenyl group.

スルホニウムカチオン及びヨードニウムカチオンの例としては、化合物(B)において説明した構造も好ましく挙げることができる。   As an example of a sulfonium cation and an iodonium cation, the structure demonstrated in the compound (B) can also be mentioned preferably.

一般式(6A)又は(6B)で表されるオニウム塩の具体的構造を以下に示す。   A specific structure of the onium salt represented by the general formula (6A) or (6B) is shown below.

樹脂組成物(1)は、上記オニウム塩を含有してもしていなくてもよいが、含有する場合、上記オニウム塩の含有率は、この樹脂組成物(1)の固形分を基準として、0.001〜20質量%が好ましく、より好ましくは0.01〜10質量%である。 The resin composition (1) may or may not contain the onium salt, but when it is contained, the content of the onium salt is 0 based on the solid content of the resin composition (1). 0.001 to 20% by mass is preferable, and 0.01 to 10% by mass is more preferable.

(5)樹脂組成物(1)は、他の形態において、塩基性化合物として、特開2012−189977号公報の式(I)に含まれる化合物、特開2013−6827号公報の式(I)で表される化合物、特開2013−8020号公報の式(I)で表される化合物、特開2012−252124号公報の式(I)で表される化合物などのような、1分子内にオニウム塩構造と酸アニオン構造の両方を有する化合物(以下、ベタイン化合物ともいう)もを含有していてもよい。このオニウム塩構造としては、スルホニウム、ヨードニウム、アンモニウム構造が挙げられ、スルホニウムまたはヨードニウム塩構造であることが好ましい。また、酸アニオン構造としては、スルホン酸アニオンまたはカルボン酸アニオンが好ましい。この化合物例としては、例えば以下が挙げられる。   (5) In another form, the resin composition (1) is a compound included in the formula (I) of JP2012-189977A, the formula (I) of JP2013-6827A as a basic compound. In one molecule, such as a compound represented by formula (I) in JP2013-8020A, a compound represented by formula (I) in JP2012-252124A, and the like A compound having both an onium salt structure and an acid anion structure (hereinafter also referred to as a betaine compound) may also be contained. Examples of the onium salt structure include a sulfonium, iodonium, and ammonium structure, and a sulfonium or iodonium salt structure is preferable. The acid anion structure is preferably a sulfonate anion or a carboxylic acid anion. Examples of this compound include the following.

樹脂組成物(1)は、上記ベタイン化合物を含有してもしていなくてもよいが、含有する場合、上記ベタイン化合物の含有率は、この樹脂組成物(1)の固形分を基準として、0.001〜20質量%が好ましく、より好ましくは0.01〜10質量%である。 The resin composition (1) may or may not contain the betaine compound, but when it is contained, the content of the betaine compound is 0 based on the solid content of the resin composition (1). 0.001 to 20% by mass is preferable, and 0.01 to 10% by mass is more preferable.

[6]界面活性剤
樹脂組成物(1)は、更に界面活性剤を含有してもよい。樹脂組成物(1)が界面活性剤を含有する場合、フッ素及び/又はシリコン系界面活性剤(フッ素系界面活性剤、シリコン系界面活性剤、フッ素原子とケイ素原子の両方を有する界面活性剤)のいずれか、あるいは2種以上を含有することがより好ましい。
[6] Surfactant The resin composition (1) may further contain a surfactant. When the resin composition (1) contains a surfactant, fluorine and / or silicon surfactant (fluorine surfactant, silicon surfactant, surfactant having both fluorine atom and silicon atom) It is more preferable to contain any one of these or 2 or more types.

樹脂組成物(1)が界面活性剤を含有することにより、250nm以下、特に220nm以下の露光光源の使用時に、良好な感度及び解像度で、密着性及び現像欠陥の少ないレジストパターンを与えることが可能となる。   When the resin composition (1) contains a surfactant, it is possible to provide a resist pattern with less adhesion and development defects with good sensitivity and resolution when using an exposure light source of 250 nm or less, particularly 220 nm or less. It becomes.

フッ素系及び/又はシリコン系界面活性剤として、米国特許出願公開第2008/0248425号明細書の[0276]に記載の界面活性剤が挙げられ、例えばフロラードFC430、431、4430(住友スリーエム(株)製)、メガファックシリーズ(DIC(株)製)、サーフロンS−382、SC101、102、103、104、105、106、KH−20(旭硝子(株)製)、トロイゾルS−366(トロイケミカル(株)製)、GF−300、GF−150(東亜合成化学(株)製)、サーフロンS−393(セイミケミカル(株)製)、エフトップEF121、EF122A、EF122B、RF122C、EF125M、EF135M、EF351、EF352、EF801、EF802、EF601((株)ジェムコ製)、PF636、PF656、PF6320、PF6520(OMNOVA社製)、FTX−204G、208G、218G、230G、204D、208D、212D、218D、222D((株)ネオス製)等である。またポリシロキサンポリマーKP−341(信越化学工業(株)製)もシリコン系界面活性剤として用いることができる。   Examples of the fluorine-based and / or silicon-based surfactant include surfactants described in [0276] of US Patent Application Publication No. 2008/0248425. For example, Fluorard FC430, 431, 4430 (Sumitomo 3M) ), Megafuck Series (manufactured by DIC Corporation), Surflon S-382, SC101, 102, 103, 104, 105, 106, KH-20 (manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.), Troisol S-366 (Troy Chemical ( GF-300, GF-150 (manufactured by Toagosei Co., Ltd.), Surflon S-393 (manufactured by Seimi Chemical Co., Ltd.), EFtop EF121, EF122A, EF122B, RF122C, EF125M, EF135M, EF351 , EF352, EF801, EF802, EF601 (Jet Corporation) Ltd. co), PF636, PF656, PF6320, PF6520, and the like (manufactured by OMNOVA Inc.), FTX-204G, 208G, 218G, 230G, 204D, 208D, 212D, 218D, 222D ((KK) Neos). Polysiloxane polymer KP-341 (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) can also be used as a silicon-based surfactant.

また、界面活性剤としては、上記に示すような公知のものの他に、テロメリゼーション法(テロマー法ともいわれる)若しくはオリゴメリゼーション法(オリゴマー法ともいわれる)により製造されたフルオロ脂肪族化合物から導かれたフルオロ脂肪族基を有する重合体を用いた界面活性剤を用いることが出来る。フルオロ脂肪族化合物は、特開2002−90991号公報に記載された方法によって合成することが出来る。   In addition to the known surfactants described above, surfactants are derived from fluoroaliphatic compounds produced by the telomerization method (also referred to as the telomer method) or the oligomerization method (also referred to as the oligomer method). A surfactant using a polymer having a fluoroaliphatic group can be used. The fluoroaliphatic compound can be synthesized by the method described in JP-A-2002-90991.

上記に該当する界面活性剤として、メガファックF178、F−470、F−473、F−475、F−476、F−472(DIC(株)製)、C13基を有するアクリレート(又はメタクリレート)と(ポリ(オキシアルキレン))アクリレート(又はメタクリレート)との共重合体、C基を有するアクリレート(又はメタクリレート)と
(ポリ(オキシエチレン))アクリレート(又はメタクリレート)と(ポリ(オキシプロピレン))アクリレート(又はメタクリレート)との共重合体等を挙げることができる。
As the surfactant corresponding to the above, Megafac F178, F-470, F-473, F-475, F-476, F-472 (manufactured by DIC Corporation), acrylate having C 6 F 13 group (or methacrylate) and (poly (oxyalkylene)) acrylate (copolymer of or methacrylate), and acrylate having a C 3 F 7 group (or methacrylate) (poly (oxyethylene) and) acrylate (or methacrylate) (poly ( And a copolymer with oxypropylene)) acrylate (or methacrylate).

また、本発明では、米国特許出願公開第2008/0248425号明細書の[0280]に記載の、フッ素系及び/又はシリコン系界面活性剤以外の他の界面活性剤を使用することもできる。   In the present invention, surfactants other than fluorine-based and / or silicon-based surfactants described in [0280] of US Patent Application Publication No. 2008/0248425 can also be used.

これらの界面活性剤は単独で使用してもよいし、また、いくつかの組み合わせで使用してもよい。   These surfactants may be used alone or in several combinations.

樹脂組成物(1)が界面活性剤を含有する場合、界面活性剤の使用量は、樹脂組成物(1)の全量(溶剤を除く)に対して、好ましくは0.0001〜2質量%、より好ましくは0.0005〜1質量%である。   When the resin composition (1) contains a surfactant, the amount of the surfactant used is preferably 0.0001 to 2% by mass with respect to the total amount of the resin composition (1) (excluding the solvent). More preferably, it is 0.0005-1 mass%.

一方、界面活性剤の添加量を、樹脂組成物(1)の全量(溶剤を除く)に対して、10ppm以下とすることで、疎水性樹脂の表面偏在性があがり、それにより、レジスト膜表面をより疎水的にすることができ、液浸露光時の水追随性を向上させることが出来る。   On the other hand, by making the addition amount of the surfactant 10 ppm or less with respect to the total amount of the resin composition (1) (excluding the solvent), the surface unevenness of the hydrophobic resin is increased. Can be made more hydrophobic, and the water followability during immersion exposure can be improved.

[7]その他添加剤(G)
樹脂組成物(1)は、カルボン酸オニウム塩を含有してもよい。このようなカルボン酸オニウム塩は、米国特許出願公開2008/0187860号明細書[0605]〜[0606]に記載のものを挙げることができる。
[7] Other additives (G)
The resin composition (1) may contain a carboxylic acid onium salt. Examples of such carboxylic acid onium salts include those described in US Patent Application Publication No. 2008/0187860 [0605] to [0606].

樹脂組成物(1)がカルボン酸オニウム塩を含有する場合、その含有率は、樹脂組成物(1)の全固形分に対し、一般的には0.1〜20質量%、好ましくは0.5〜10質量%、更に好ましくは1〜7質量%である。   When resin composition (1) contains carboxylic acid onium salt, the content rate is generally 0.1-20 mass% with respect to the total solid of resin composition (1), Preferably it is 0.00. It is 5-10 mass%, More preferably, it is 1-7 mass%.

また、樹脂組成物(1)は、必要に応じていわゆる酸増殖剤を含んでもよい。酸増殖剤は、特に、EUV露光または電子線照射により本発明のパターン形成方法を行う際に使用することが好ましい。酸増殖剤の具体例としては、特に限定されないが、例えば以下が挙げられる。   Moreover, the resin composition (1) may contain what is called an acid proliferating agent as needed. The acid proliferating agent is particularly preferably used when performing the pattern forming method of the present invention by EUV exposure or electron beam irradiation. Although it does not specifically limit as a specific example of an acid multiplication agent, For example, the following is mentioned.

樹脂組成物(1)には、必要に応じて更に染料、可塑剤、光増感剤、光吸収剤、アルカリ可溶性樹脂、溶解阻止剤及び現像液に対する溶解性を促進させる化合物(例えば、分子量1000以下のフェノール化合物、カルボキシル基を有する脂環族、又は脂肪族化合物)等を含有させることができる。
<感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物(2)>
次に、フォトリソグラフィ法によるマスク層の形成工程(a1)の工程(ii)において使用する感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物(2)(単に「樹脂組成物(2)」ともいう)について説明する。
If necessary, the resin composition (1) may further include a dye, a plasticizer, a photosensitizer, a light absorber, an alkali-soluble resin, a dissolution inhibitor, and a compound that promotes solubility in a developer (for example, a molecular weight of 1000 The following phenol compounds, alicyclic or aliphatic compounds having a carboxyl group, and the like can be contained.
<Actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition (2)>
Next, the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition (2) used in step (ii) of the mask layer forming step (a1) by photolithography (also simply referred to as “resin composition (2)”) Will be described.

感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物(2)は、感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物(1)と同様、典型的にはレジスト組成物であり、ネガ型のレジスト組成物(即ち、有機溶剤現像用のレジスト組成物)である。また、感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物(2)は、典型的には化学増幅型のレジスト組成物である。   The actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition (2) is typically a resist composition like the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition (1), and is a negative resist composition ( That is, a resist composition for organic solvent development). The actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition (2) is typically a chemically amplified resist composition.

感活性光線性樹脂組成物(2)は、酸の作用により極性が増大して有機溶剤を含む現像液に対する溶解性が減少する樹脂を含有することが好ましく、このような樹脂としては、樹脂組成物(1)において説明した樹脂(A)と同様のものを挙げることができる。樹脂組成物(1)の全固形分に対する樹脂の含有量の好ましい範囲も、樹脂組成物(1)において説明したものと同様である。   The actinic ray-sensitive resin composition (2) preferably contains a resin whose polarity is increased by the action of an acid and whose solubility in a developer containing an organic solvent is reduced. The thing similar to resin (A) demonstrated in the thing (1) can be mentioned. The preferable range of the resin content with respect to the total solid content of the resin composition (1) is also the same as that described in the resin composition (1).

また、樹脂組成物(2)は、樹脂組成物(1)が含有し得る上記各成分を、同様に含有することができ、各成分の組成物中の含有量の好ましい範囲も、樹脂組成物(1)において説明したものと同様である。   Moreover, the resin composition (2) can similarly contain each of the above components that the resin composition (1) can contain, and the preferred range of the content of each component in the composition is also the resin composition. This is the same as described in (1).

樹脂組成物(1)および(2)の固形分濃度は、通常1.0〜10質量%であり、好ましくは、2.0〜5.7質量%、更に好ましくは2.0〜5.3質量%である。固形分濃度を前記範囲とすることで、レジスト溶液を基板上に均一に塗布することができる。   The solid content concentration of the resin compositions (1) and (2) is usually 1.0 to 10% by mass, preferably 2.0 to 5.7% by mass, and more preferably 2.0 to 5.3%. % By mass. By setting the solid content concentration within the above range, the resist solution can be uniformly applied on the substrate.

固形分濃度とは、感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物の総質量に対する、溶剤を除く他のレジスト成分の質量の質量百分率である。   The solid content concentration is a mass percentage of the mass of other resist components excluding the solvent with respect to the total mass of the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition.

樹脂組成物(1)および(2)は、上記の成分を所定の有機溶剤、好ましくは上記混合溶剤に溶解し、フィルター濾過した後、所定の支持体(基板)上に塗布して用いる。フィルター濾過に用いるフィルターのポアサイズは、好ましくは0.1μm以下、より好ましくは0.05μm以下、更に好ましくは0.03μm以下のポリテトラフロロエチレン製、ポリエチレン製、ナイロン製のものが好ましい。フィルター濾過においては、例えば特開2002−62667号公報のように、循環的な濾過を行ったり、複数種類のフィルターを直列又は並列に接続して濾過を行ったりしてもよい。また、樹脂組成物(1)および(2)を複数回濾過してもよい。更に、フィルター濾過の前後で、樹脂組成物(1)および(2)に対して脱気処理などを行ってもよい。   The resin compositions (1) and (2) are used by dissolving the above components in a predetermined organic solvent, preferably the above mixed solvent, filtering the solution, and applying the solution on a predetermined support (substrate). The pore size of the filter used for filter filtration is preferably 0.1 μm or less, more preferably 0.05 μm or less, and still more preferably 0.03 μm or less made of polytetrafluoroethylene, polyethylene, or nylon. In filter filtration, for example, as in JP-A-2002-62667, circulation filtration may be performed, or filtration may be performed by connecting a plurality of types of filters in series or in parallel. Moreover, you may filter resin composition (1) and (2) in multiple times. Furthermore, you may perform a deaeration process etc. with respect to resin composition (1) and (2) before and after filter filtration.

樹脂組成物(1)と樹脂組成物(2)とは、互いに同一であってもよく、異なっていてもよい。工程(ii−2)における露光光源と工程(i−2)における露光光源が同じである場合、樹脂組成物(1)と樹脂組成物(2)は同一であることが好ましい。   The resin composition (1) and the resin composition (2) may be the same as or different from each other. When the exposure light source in the step (ii-2) and the exposure light source in the step (i-2) are the same, the resin composition (1) and the resin composition (2) are preferably the same.

なお、両者のインターミックスは、例えば工程(i−3)において第1のネガ型パターンを形成した後に、加熱工程(iii)のような熱硬化(加熱)を行う場合には、問題となりにくいと考えられるが、インターミックスの問題を考慮したレジスト設計を行うことを妨げるものではない。   It should be noted that both intermixes are less likely to be a problem when, for example, the first negative pattern is formed in step (i-3) and then thermosetting (heating) as in the heating step (iii) is performed. It can be considered, but this does not preclude resist design in consideration of intermix problems.

インターミックス抑制のためには、例えば、樹脂組成物(2)が含有する溶剤として、樹脂組成物(2)の樹脂は溶解するが、樹脂組成物(1)の樹脂は溶解しないような溶剤を選択することが考えられる。このような設計のために、例えば樹脂組成物(2)が含有する溶剤としては、前述の、有機溶剤を含むリンス液として挙げた溶剤が挙げられ、なかでも、アルコール系溶剤またはエーテル系溶剤を好ましく挙げることができる。
<インプリント法によるマスク層の形成工程(a2)>
工程(a)における多段構造マスクパターンを有するマスク層の形成は、モールドを使用したインプリント法によっても行うことができる(工程(a2))。インプリント法においては、モールドに形成された3次元構造パターンを一括転写することが可能である。
In order to suppress the intermix, for example, as a solvent contained in the resin composition (2), a solvent that dissolves the resin of the resin composition (2) but does not dissolve the resin of the resin composition (1). It is possible to choose. For such a design, for example, the solvent contained in the resin composition (2) includes the solvents mentioned above as the rinse liquid containing an organic solvent. Preferable examples can be given.
<Mask layer forming step (a2) by imprint method>
The formation of the mask layer having a multistage structure mask pattern in the step (a) can also be performed by an imprint method using a mold (step (a2)). In the imprint method, it is possible to collectively transfer a three-dimensional structure pattern formed on a mold.

インプリント法による工程(a2)は、基板、第1の加工対象層、エッチングストッパー層及び第2の加工対象層がこの順で積層された積層基板上に、レジストを塗布する工程、上記レジスト膜に多段モールドを密着させる工程(押付工程)、密着した状態でレジスト膜を硬化する工程、硬化したレジスト膜から多段モールドを剥離する工程を含む。   The step (a2) by the imprint method includes a step of applying a resist on a laminated substrate in which a substrate, a first processing target layer, an etching stopper layer, and a second processing target layer are stacked in this order, the resist film A step of pressing the multi-stage mold (pressing step), a step of curing the resist film in the close contact state, and a step of peeling the multi-stage mold from the cured resist film.

(モールド)
インプリント法による工程(a2)では、モールドとして、底部から頂部に向かって段階的に幅が小さくなる多段構造の凸部を備えたパターンが形成されたモールド(以下、「多段モールド」ともいう。)が使用される。
(mold)
In the step (a2) by the imprint method, as a mold, a mold provided with a pattern having a multi-stage projecting portion whose width gradually decreases from the bottom toward the top (hereinafter also referred to as “multi-stage mold”). ) Is used.

この多段モールドは、公知の方法により形成することができる。例えば、以下の方法により得られた石英モールドを用いることができる。   This multi-stage mold can be formed by a known method. For example, a quartz mold obtained by the following method can be used.

まず、石英基材上に、スピンコートなどでPHS(polyhydroxy styrene)系の化学増幅型レジスト、ノボラック系レジスト、PMMA(ポリメチルメタクリレート)等のアクリル樹脂などを主成分とするレジスト液を塗布し、レジスト層を形成する。次いで、石英基材にレーザ光(又は電子ビーム)を所望の凹凸パターンに対応して変調しながら照射し、レジスト層表面に凹凸パターンを露光する。その後、レジスト層を現像処理し、現像後のレジスト層のパターンをマスクにして反応性イオンエッチング(Reactive Ion Etching;RIE)などにより選択エッチングを行い、所定の凹凸パターンを有する石英モールドを得る。   First, a PHS (polyhydroxy styrene) -based chemically amplified resist, a novolac-based resist, a resist solution mainly composed of an acrylic resin such as PMMA (polymethyl methacrylate), etc. is applied onto a quartz substrate by spin coating, A resist layer is formed. Next, the quartz substrate is irradiated with laser light (or an electron beam) while being modulated corresponding to the desired concavo-convex pattern, and the concavo-convex pattern is exposed on the resist layer surface. Thereafter, the resist layer is developed, and selective etching is performed by reactive ion etching (RIE) using the developed resist layer pattern as a mask to obtain a quartz mold having a predetermined uneven pattern.

モールドは、メサ部(上面が比較的平らで周囲より高くなっている部分)とその周りのフランジ部を含むメサ型構造を有していてもよい。メサ部の段差は、好ましくは1〜1000μm、より好ましくは10〜500μm、さらに好ましくは20〜100μmである。メサ型構造のモールドを使用してナノインプリントを行った場合には、平坦なモールドを使用した場合に比べ、モールドとレジストとの接触面積が減少して、小さな力でモールドをレジストから剥離できるという利点がある。また、例えば同一の基板に対してパターンを繰り返し転写(ステップ・アンド・リピート)する場合には、メサ型構造のモールドを使用することで、次のパターンを転写するときにモールドと先に転写されたパターンとが干渉して、先に転写されたパターンが押し潰されることを回避できるという利点もある。   The mold may have a mesa structure including a mesa portion (a portion whose upper surface is relatively flat and higher than the periphery) and a flange portion around the mesa portion. The step of the mesa portion is preferably 1-1000 μm, more preferably 10-500 μm, and still more preferably 20-100 μm. When nanoimprinting is performed using a mesa mold, the contact area between the mold and the resist is reduced compared to when using a flat mold, and the mold can be removed from the resist with a small force. There is. For example, when a pattern is repeatedly transferred (step-and-repeat) to the same substrate, a mesa-type mold is used so that the next pattern is transferred to the mold first. There is also an advantage that the previously transferred pattern can be prevented from being crushed by interference with the pattern.

(離型処理)
本発明において、レジストとモールド表面との離型性を向上させるために、モールドの凹凸パターン面に離型処理を行うことが好ましい。離型処理に使用する離型剤としては、フッ素系のシランカップリング剤として、ダイキン工業株式会社製のオプツール(登録商標)DSXや、住友スリーエム株式会社製のNovec(登録商標)EGC-1720等、が挙げられる。
(Release processing)
In the present invention, in order to improve the releasability between the resist and the mold surface, it is preferable to perform a release treatment on the uneven pattern surface of the mold. As the mold release agent used for the mold release treatment, Opkin (registered trademark) DSX manufactured by Daikin Industries, Ltd., Novec (registered trademark) EGC-1720 manufactured by Sumitomo 3M Co., Ltd., and the like are used as fluorine-based silane coupling agents. .

この他にも、公知のフッ素系樹脂、炭化水素系潤滑剤、フッ素系潤滑剤、フッ素系シランカップリング剤などが使用できる。   In addition, known fluorine resins, hydrocarbon lubricants, fluorine lubricants, fluorine silane coupling agents, and the like can be used.

例えばフッ素系樹脂としては、PTFA(ポリテトラフルオロエチレン)、PFA(テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体)、FEP(テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体)、ETFE(テトラフルオロエチレン・エチレン共重合体)などが挙げられる。
例えば炭化水素系潤滑剤としては、ステアリン酸およびオレイン酸等のカルボン酸類、ステアリン酸ブチル等のエステル類、オクタデシルスルホン酸等のスルホン酸類、リン酸モノオクタデシル等のリン酸エステル類、ステアリルアルコールおよびオレイルアルコール等のアルコール類、ステアリン酸アミド等のカルボン酸アミド類、ステアリルアミン等のアミン類などが挙げられる。
例えばフッ素系潤滑剤としては、上記炭化水素系潤滑剤のアルキル基の一部または全部をフルオロアルキル基もしくはパーフルオロポリエーテル基で置換した潤滑剤が挙げられる。
For example, PTFA (polytetrafluoroethylene), PFA (tetrafluoroethylene / perfluoroalkyl vinyl ether copolymer), FEP (tetrafluoroethylene / hexafluoropropylene copolymer), ETFE (tetrafluoroethylene Ethylene copolymer).
For example, hydrocarbon lubricants include carboxylic acids such as stearic acid and oleic acid, esters such as butyl stearate, sulfonic acids such as octadecyl sulfonic acid, phosphate esters such as monooctadecyl phosphate, stearyl alcohol and oleyl Examples thereof include alcohols such as alcohol, carboxylic acid amides such as stearamide, and amines such as stearylamine.
For example, examples of the fluorine-based lubricant include a lubricant in which part or all of the alkyl group of the hydrocarbon-based lubricant is substituted with a fluoroalkyl group or a perfluoropolyether group.

例えばパーフルオロポリエーテル基としては、パーフルオロメチレンオキシド重合体、パーフルオロエチレンオキシド重合体、パーフルオロ−n−プロピレンオキシド重合体(CFCFCFO)n、パーフルオロイソプロピレンオキシド重合体(CF(CF)CFO)またはこれらの共重合体等である。ここで、添え字のnは重合度を表す。 For example, as the perfluoropolyether group, a perfluoromethylene oxide polymer, a perfluoroethylene oxide polymer, a perfluoro-n-propylene oxide polymer (CF 2 CF 2 CF 2 O) n, a perfluoroisopropylene oxide polymer ( CF (CF 3 ) CF 2 O) n or a copolymer thereof. Here, the subscript n represents the degree of polymerization.

例えばフッ素系シランカップリング剤としては、分子中に少なくとも1個、好ましくは1〜10個のアルコキシシラン基、クロロシラン基を有するものであり、分子量200〜10,000のものが好ましい。例えば、アルコキシシラン基としては、−Si(OCH基、−Si(OCHCH基が挙げられ、クロロシラン基としては、−Si(Cl)基などが挙げられる。具体的には、ヘプタデカフルオロ−1,1,2,2−テトラ−ハイドロデシルトリメトキシシラン、ペンタフルオロフェニルプロピルジメチルクロロシラン、トリデカフルオロ−1,1,2,2−テトラ−ハイドロオクチルトリエトキシシラン、トリデカフルオロ−1,1,2,2−テトラ−ハイドロオクチルトリメトキシシランなどの化合物である。 For example, the fluorinated silane coupling agent has at least 1, preferably 1 to 10, alkoxysilane groups and chlorosilane groups in the molecule, and preferably has a molecular weight of 200 to 10,000. For example, the alkoxysilane group, -Si (OCH 3) 3 group, -Si (OCH 2 CH 3) 3 group. Examples of the chlorosilane group, and a -Si (Cl) 3 group. Specifically, heptadecafluoro-1,1,2,2-tetra-hydrodecyltrimethoxysilane, pentafluorophenylpropyldimethylchlorosilane, tridecafluoro-1,1,2,2-tetra-hydrooctyltriethoxy Compounds such as silane and tridecafluoro-1,1,2,2-tetra-hydrooctyltrimethoxysilane.

(レジスト)
レジストは、特に制限されるものではないが、本実施形態では例えば重合性化合物に、光重合開始剤(例えば、0.1〜2質量%程度)、フッ素含有モノマー(例えば、0.1〜1質量%)を加えて調製された光硬化性レジストを用いることができる。
(Resist)
The resist is not particularly limited, but in the present embodiment, for example, a polymerizable compound, a photopolymerization initiator (for example, about 0.1 to 2% by mass), a fluorine-containing monomer (for example, 0.1 to 1). A photo-curable resist prepared by adding (mass%) can be used.

また、必要に応じて酸化防止剤(例えば、0.1〜1質量%程度)を添加することもできる。上記の手順により作成したレジストは波長360nmの紫外光により硬化することができる。溶解性の悪いものについては少量のアセトンまたは酢酸エチルを加えて溶解させた後、溶媒を留去することが好ましい。   Moreover, antioxidant (for example, about 0.1-1 mass%) can also be added as needed. The resist prepared by the above procedure can be cured by ultraviolet light having a wavelength of 360 nm. For those having poor solubility, it is preferable to add a small amount of acetone or ethyl acetate for dissolution, and then distill off the solvent.

上記重合性化合物としては、ベンジルアクリレート(ビスコート(登録商標)#160:大阪有機化学株式会社製)、エチルカルビトールアクリレート(ビスコート(登録商標)#190:大阪有機化学株式会社製)、ポリプロピレングリコールジアクリレート(アロニックス(登録商標)M−220:東亞合成株式会社製)、トリメチロールプロパンPO変性トリアクリレート(アロニックス(登録商標)M−310:東亞合成株式会社製)等の他、下記構造式1で表される化合物A等を挙げることができる。
構造式1:
Examples of the polymerizable compound include benzyl acrylate (Biscoat (registered trademark) # 160: manufactured by Osaka Organic Chemical Co., Ltd.), ethyl carbitol acrylate (Biscoat (registered trademark) # 190: manufactured by Osaka Organic Chemical Co., Ltd.), polypropylene glycol di In addition to acrylate (Aronix (registered trademark) M-220: manufactured by Toagosei Co., Ltd.), trimethylolpropane PO-modified triacrylate (Aronix (registered trademark) M-310: manufactured by Toagosei Co., Ltd.), etc. The compound A etc. which are represented can be mentioned.
Structural formula 1:

また、上記重合開始剤としては、2−(ジメチルアミノ)−2−[(4-メチルフェニル)メチル]−1−[4−(4−モルホリニル)フェニル]−1−ブタノン(IRGACURE(登録商標)379:豊通ケミプラス株式会社製)等のアルキルフェノン系光重合開始剤を挙げることができる。 As the polymerization initiator, 2- (dimethylamino) -2-[(4-methylphenyl) methyl] -1- [4- (4-morpholinyl) phenyl] -1-butanone (IRGACURE (registered trademark)) 379: manufactured by Toyotsu Chemiplus Co., Ltd.) and the like.

また、上記フッ素含有モノマーとしては、下記構造式2で表される化合物B等を挙げることができる。
構造式2:
Examples of the fluorine-containing monomer include compound B represented by the following structural formula 2.
Structural formula 2:

例えば、レジスト材料の粘度は8〜20cPであり、レジスト材料の表面エネルギーは25〜35mN/mである。ここで、レジスト材料の粘度は、RE−80L型回転粘度計(東機産業株式会社製)を用い、25±0.2℃で測定した値である。測定時の回転速度は、0.5cP以上5cP未満の場合は100rpmとし、5cP以上10cP未満の場合は50rpmとし、10cP以上30cP未満の場合は20rpmとし、30cP以上60cP未満の場合は10rpmとした。また、レジスト材料の表面エネルギーは、“UV nanoimprint materials: Surface energies, residual layers, and imprint quality”, H. Schmitt, L. Frey, H. Ryssel, M. Rommel, C. Lehrer, J. Vac. Sci. Technol. B, Volume 25, Issue 3, 2007, Pages 785-790.に記載の方法を用いた。具体的には、UVオゾン処理をしたSi基板と、オプツール(登録商標)DSX(ダイキン株式会社製)により表面処理をしたSi基板の表面エネルギーをそれぞれ求め、両基板に対するレジスト材料の接触角からレジスト材料の表面エネルギーを算出した。 For example, the viscosity of the resist material is 8 to 20 cP, and the surface energy of the resist material is 25 to 35 mN / m. Here, the viscosity of the resist material is a value measured at 25 ± 0.2 ° C. using a RE-80L rotational viscometer (manufactured by Toki Sangyo Co., Ltd.). The rotational speed at the time of measurement was 100 rpm when 0.5 cP or more and less than 5 cP, 50 rpm when 5 cP or more and less than 10 cP, 20 rpm when 10 cP or more and less than 30 cP, and 10 rpm when 30 cP or more and less than 60 cP. The surface energy of resist materials is “UV nanoimprint materials: Surface energies, residual layers, and imprint quality”, H. Schmitt, L. Frey, H. Ryssel, M. Rommel, C. Lehrer, J. Vac. Sci. Technol. B, Volume 25, Issue 3, 2007, Pages 785-790. Specifically, the surface energy of each of the Si substrate that has been subjected to UV ozone treatment and the Si substrate that has been surface-treated by OPTOOL (registered trademark) DSX (manufactured by Daikin Corporation) is obtained, and the resist is determined from the contact angle of the resist material with respect to both substrates. The surface energy of the material was calculated.

さらに、分子間相互作用が強く揮発性の低い化合物(たとえば界面活性剤)を添加してもよい。この場合には、レジストが塗布された際に当該化合物がレジストの気液界面に多く分布するようになりレジスト表面を覆う膜が形成されるため、レジスト材料の揮発が抑制されるという効果が得られる。これは、レジストの主たる成分でありかつ揮発性が高い重合性化合物の揮発を抑えることに特に有効である。   Further, a compound having a strong intermolecular interaction and low volatility (for example, a surfactant) may be added. In this case, when the resist is applied, a large amount of the compound is distributed at the gas-liquid interface of the resist, and a film covering the resist surface is formed. It is done. This is particularly effective in suppressing volatilization of a polymerizable compound which is a main component of the resist and has high volatility.

(レジストの塗布方法)
積層基板へのレジストの塗布方法としては、インクジェット法やディスペンス法など所定の量の液滴を基板またはモールド上の所定の位置に配置できる方法、または、スピンコート法やディップコート法など均一な膜厚でレジストを塗布できる方法を用いることができる。スピンコート法などにより均一な薄膜を基板上に形成する場合には、後述する凹凸パターンに応じた膜厚制御が困難となるため、液滴を所定の位置に配置できる方法が好ましい。また、均一な薄膜よりも微小な液滴を配置する方が、同体積のレジストを塗布した際の気液界面の面積が小さくなり、レジスト材料の揮発の影響を低減することができる。
(Resist application method)
As a method for applying the resist to the laminated substrate, a method capable of arranging a predetermined amount of droplets at a predetermined position on the substrate or mold, such as an ink jet method or a dispensing method, or a uniform film such as a spin coating method or a dip coating method. A method capable of applying a resist with a thickness can be used. In the case where a uniform thin film is formed on a substrate by spin coating or the like, it is difficult to control the film thickness in accordance with a concavo-convex pattern which will be described later. In addition, the arrangement of minute droplets rather than a uniform thin film reduces the area of the gas-liquid interface when the same volume of resist is applied, and the influence of volatilization of the resist material can be reduced.

積層基板上にレジストの液滴を配置する際は、所望の液滴量に応じてインクジェットプリンターまたはディスペンサーを使い分けても良い。例えば、液滴量が100nl未満の場合はインクジェットプリンターを用い、100nl以上の場合はディスペンサーを用いるなどの方法がある。   When placing resist droplets on the laminated substrate, an ink jet printer or a dispenser may be used depending on the desired droplet amount. For example, there are methods such as using an ink jet printer when the amount of droplets is less than 100 nl, and using a dispenser when the amount is 100 nl or more.

レジストをノズルから吐出するインクジェットヘッドには、ピエゾ方式、サーマル方式、静電方式などが挙げられる。これらの中でも、液適量(配置された液滴1つ当たりの量)や吐出速度の調整が可能なピエゾ方式が好ましい。基板上にレジストの液滴を配置する前には、あらかじめ液滴量や吐出速度を調整する。例えば、液適量は、モールドの凹凸パターンの空間体積が大きい領域に対応する基板上の位置では多くしたり、モールドの凹凸パターンの空間体積が小さい領域に対応する基板上の位置では少なくしたりして調整することが好ましい。このような調整は、液滴吐出量(吐出された液滴1つ当たりの量)に応じて適宜制御される。具体的には、液滴量を5plと設定する場合には、液滴吐出量が1plであるインクジェットヘッドを用いて同じ場所に5回吐出するように、液滴量を制御する。液滴量は、例えば事前に同条件で基板上に吐出した液滴の3次元形状を共焦点顕微鏡等により測定し、その形状から体積を計算することで求められる。   Examples of the inkjet head that discharges the resist from the nozzle include a piezo method, a thermal method, and an electrostatic method. Among these, a piezo method capable of adjusting an appropriate amount of liquid (amount per droplet disposed) and a discharge speed is preferable. Before disposing the resist droplets on the substrate, the droplet amount and ejection speed are adjusted in advance. For example, the appropriate amount of liquid may be increased at a position on the substrate corresponding to a region where the space volume of the concave / convex pattern of the mold is large, or may be decreased at a position on the substrate corresponding to a region where the spatial volume of the concave / convex pattern of the mold is small. It is preferable to adjust. Such adjustment is appropriately controlled according to the droplet discharge amount (the amount per discharged droplet). Specifically, when the droplet amount is set to 5 pl, the droplet amount is controlled to be ejected to the same place five times using an inkjet head having a droplet ejection amount of 1 pl. The amount of droplets can be obtained, for example, by measuring the three-dimensional shape of droplets discharged on the substrate under the same conditions in advance with a confocal microscope or the like and calculating the volume from the shape.

上記のようにして液滴量を調整した後、所定の液滴配置パターンに従って、基板上に液滴を配置する。なお、液滴配置パターンは、基板上の液滴配置に対応する格子点群からなる2次元座標情報により構成される。   After adjusting the droplet amount as described above, droplets are arranged on the substrate according to a predetermined droplet arrangement pattern. The droplet arrangement pattern is configured by two-dimensional coordinate information including a lattice point group corresponding to the droplet arrangement on the substrate.

(押付工程)
モールドとレジストを接触する前に、モールドと、レジストが塗布された積層基板との間の雰囲気を減圧または真空雰囲気にすることで残留気体を低減することが好ましい。ただし、高真空雰囲気下では硬化前のレジストが揮発し、均一な膜厚を維持することが困難となる可能性がある。そこで、好ましくはモールドと積層基板間の雰囲気を、He雰囲気または減圧He雰囲気にすることで残留気体を低減する。Heは石英基板を透過するため、取り込まれた残留気体(He)は徐々に減少する。Heの透過には時間を要すため減圧He雰囲気とすることがより好ましい。減圧雰囲気は、1〜90kPaであることが好ましく、1〜10kPaが特に好ましい。
(Pressing process)
Before contacting the mold and the resist, it is preferable to reduce the residual gas by reducing the atmosphere between the mold and the laminated substrate coated with the resist to a reduced pressure or vacuum atmosphere. However, in a high vacuum atmosphere, the resist before curing is volatilized and it may be difficult to maintain a uniform film thickness. Therefore, the residual gas is preferably reduced by setting the atmosphere between the mold and the laminated substrate to a He atmosphere or a reduced pressure He atmosphere. Since He permeates the quartz substrate, the trapped residual gas (He) gradually decreases. Since it takes time to permeate He, it is more preferable to use a reduced pressure He atmosphere. The reduced pressure atmosphere is preferably 1 to 90 kPa, and particularly preferably 1 to 10 kPa.

レジストが形成された積層基板およびモールドは、所定の相対位置関係となるように両者を位置合わせした後に接触させる。位置合わせにはアライメントマークを用いることが好ましい。アライメントマークは、光学顕微鏡やモアレ干渉法等で検出可能な凹凸パターンで形成される。位置合わせ精度は好ましくは10μm以下、より好ましくは1μm以下、更に好ましくは100nm以下である。   The laminated substrate on which the resist is formed and the mold are brought into contact with each other after they are aligned so as to have a predetermined relative positional relationship. An alignment mark is preferably used for alignment. The alignment mark is formed in a concavo-convex pattern that can be detected by an optical microscope, moire interferometry, or the like. The alignment accuracy is preferably 10 μm or less, more preferably 1 μm or less, and still more preferably 100 nm or less.

モールドの押し付け圧は、100kPa以上、10MPa以下の範囲で行うことが好ましい。圧力が大きい方が、モールドと積層基板の表面形状を互いに倣わせることが容易であり、レジストの流動が促進される。さらに、圧力が大きい場合には、残留気体の除去、圧縮、残留気体のレジストへの溶解、石英基板中のHeの透過も促進し、レジストパターンの品質向上に繋がる。しかし、加圧力が強すぎるとモールド接触時に異物を噛みこんだ際にモールドおよび基板を破損する可能性がある。よって、モールドの押し付け圧は、100kPa〜5MPaであることが好ましく、100kPa〜1MPaであることが特に好ましい。100kPa以上としたのは、大気中でインプリントを行う際、モールドと基板間が液体で満たされている場合、モールドと積層基板間が大気圧(約101kPa)で加圧されているためである。   The pressing pressure of the mold is preferably performed in the range of 100 kPa to 10 MPa. When the pressure is larger, it is easier to make the surface shapes of the mold and the laminated substrate follow each other, and the resist flow is promoted. Furthermore, when the pressure is high, removal of residual gas, compression, dissolution of the residual gas into the resist, and transmission of He through the quartz substrate are promoted, leading to an improvement in the quality of the resist pattern. However, if the applied pressure is too strong, there is a possibility that the mold and the substrate may be damaged when a foreign object is caught in the mold. Therefore, the pressing pressure of the mold is preferably 100 kPa to 5 MPa, and particularly preferably 100 kPa to 1 MPa. The reason why the pressure is set to 100 kPa or more is that when imprinting is performed in the atmosphere, when the space between the mold and the substrate is filled with liquid, the pressure between the mold and the laminated substrate is pressurized at atmospheric pressure (about 101 kPa). .

(硬化工程)
モールドを押し付けてレジスト膜を形成した後、例えば、レジストに含まれる重合開始剤に合わせた波長を含む光で露光し、レジストを硬化させる。
(Curing process)
After forming the resist film by pressing the mold, for example, the resist is cured by exposure with light containing a wavelength that matches the polymerization initiator contained in the resist.

(剥離工程)
硬化後に離型する方法としては、例えば、モールドまたは積層基板のどちらかの裏面または外縁部を保持し、他方の積層基板またはモールドの裏面または外縁部を保持した状態で、外縁の保持部もしくは裏面の保持部を押圧と反対方向に相対移動させる方法が挙げられる。
(Peeling process)
As a method for releasing after curing, for example, holding the back surface or outer edge portion of either the mold or the laminated substrate and holding the back surface or outer edge portion of the other laminated substrate or mold, holding the outer edge holding portion or back surface. A method of relatively moving the holding portion in the direction opposite to the pressing can be mentioned.

なお、上記の実施形態では、光硬化性レジストの場合について説明したが、本発明はこれに限られない。つまり本発明では、例えば熱硬化性樹脂を使用することも可能である。   In addition, although said embodiment demonstrated the case of the photocurable resist, this invention is not limited to this. That is, in this invention, it is also possible to use a thermosetting resin, for example.

この工程(a2)で得られる、基板上に多段構造の凹部を具備した多段構造マスクパターンを有するマスク層が形成された積層体の形態例が図1Cである。図1Cにおいて、積層体100Cは、積層基板110Cと、積層基板110Cの上に、第1の凹部11Cと第2の凹部12Cとから構成される多段構造の凹部10Cを備えたマスクパターンを有するマスク層120Cを具備する。   FIG. 1C shows an example of a stacked body obtained in this step (a2) in which a mask layer having a multi-stage structure mask pattern having a multi-stage recess is formed on a substrate. In FIG. 1C, a laminated body 100C includes a laminated substrate 110C, and a mask having a mask pattern including a multi-stage recessed portion 10C composed of a first recessed portion 11C and a second recessed portion 12C on the laminated substrate 110C. Layer 120C is provided.

積層体100Cにおいて、積層基板110Cは、基板3C、第2のエッチングストッパー層2C、第1の加工対象層20C、第1のエッチングストッパー層1C及び第2の加工対象層30Cがこの順に積層されている。   In the laminated body 100C, the laminated substrate 110C includes a substrate 3C, a second etching stopper layer 2C, a first processing target layer 20C, a first etching stopper layer 1C, and a second processing target layer 30C that are stacked in this order. Yes.

<<工程(b):マスクパターンの形状を転写するエッチング処理工程>>
次いで、上記のようにして形成した多段構造マスクパターンを有するマスク層をマスクとして、上記基板に対してエッチング処理を行い、上記多段構造マスクパターンの形状を転写する(工程(b))。
<< Step (b): Etching Process for Transferring Mask Pattern Shape >>
Next, using the mask layer having the multistage structure mask pattern formed as described above as a mask, the substrate is etched to transfer the shape of the multistage structure mask pattern (step (b)).

例えば、図2(d)及び図3(d)に示す多段構造マスクパターン120Dを有するマスク層120Dをマスクとして、積層基板110Dに対し、以下に説明するエッチング処理を実施することによって、図2(e)および3(e)に示す、第1のネガ型パターン40Dのホール部(第1の凹部11D)と、第2のネガ型パターン50Dのスペース部(第2の凹部12D)とに対応する位置が穿孔された段差基板210Dが得られる。   For example, the etching process described below is performed on the stacked substrate 110D using the mask layer 120D having the multi-stage structure mask pattern 120D shown in FIGS. 2D and 3D as a mask. It corresponds to the hole part (first recess 11D) of the first negative pattern 40D and the space part (second recess 12D) of the second negative pattern 50D shown in e) and 3 (e). A stepped substrate 210D having a perforated position is obtained.

エッチング処理の方法は、特に限定されず、公知の方法をいずれも用いることができ、各種条件等は、基板の種類や用途等に応じて、適宜、決定される。例えば、国際光工学会紀要(Proc. of SPIE)Vol.6924,692420(2008)、特開2009−267112号公報等に準じて、エッチング処理を実施することもできる。   The method for the etching treatment is not particularly limited, and any known method can be used, and various conditions and the like are appropriately determined according to the type and use of the substrate. For example, Proc. Of SPIE Vol. 6924, 692420 (2008), Japanese Patent Application Laid-Open No. 2009-267112, and the like can be performed.

本発明の段差基板の製造方法において、上記多段構造マスクパターンを基板に転写するエッチング処理工程(b)は、一形態において、下記工程を含む。   In the method for manufacturing a stepped substrate of the present invention, the etching process step (b) for transferring the multistage structure mask pattern to the substrate includes the following steps in one embodiment.

(b1)第1のエッチングにより第2の加工対象層に第1の凹部の形状を転写する工程、
(b2)第2のエッチングにより上記エッチングストッパー層に第1の凹部の形状を転写する工程、
(b3)第3のエッチングにより第1の加工対象層に第1の凹部の形状を転写する工程、及び
(b4)第4のエッチングにより第2の加工対象層に第2の凹部の形状を転写する工程。
(B1) a step of transferring the shape of the first recess to the second processing target layer by the first etching;
(B2) transferring the shape of the first recess to the etching stopper layer by second etching;
(B3) transferring the shape of the first recess to the first processing target layer by the third etching; and (b4) transferring the shape of the second recess to the second processing target layer by the fourth etching. Process.

上述の通り、本発明の段差基板の製造方法においては、2つの加工対象層の間にエッチングストッパー層が介在することにより、加工対象層の凹部における多段構造の角部の肩落ち、寸法変動、加工深さのバラツキの発生を抑制することができるため、多段構造のマスクパターンを高精度に加工対象層に転写することが可能となる。   As described above, in the method for manufacturing a stepped substrate according to the present invention, the etching stopper layer is interposed between the two processing target layers, so that the shoulders of the corners of the multi-stage structure in the concave portion of the processing target layer, the dimensional variation, Since generation of variations in processing depth can be suppressed, a mask pattern having a multi-stage structure can be transferred to a processing target layer with high accuracy.

エッチング処理工程(b)は、一形態において、工程(b1)、工程(b2)、工程(b3)、及び、工程(b4)が、記載した順序で行われるが、これに限定されるものではない。例えば、工程(b3)と工程(b4)は、同一のエッチング処理条件下において同時に行ってもよい。   In one embodiment, the etching process step (b) includes the step (b1), the step (b2), the step (b3), and the step (b4) in the order described, but is not limited thereto. Absent. For example, the step (b3) and the step (b4) may be performed simultaneously under the same etching process conditions.

また、例えば、工程(b1)と工程(b2)におけるエッチング処理条件を同じにし、エッチング処理を一括して行ってもよい。   Further, for example, the etching processing conditions in the step (b1) and the step (b2) may be the same, and the etching processing may be performed collectively.

以下、エッチング処理工程(b)を、図4〜6を参照して説明する。   Hereinafter, the etching process (b) will be described with reference to FIGS.

図4(a)〜(i)は、それぞれ、本発明の一実施形態に係る段差基板の製造方法を説明するための概略断面図であり、その中で、図4(c)〜(h)は、それぞれ、エッチング処理工程(b)の一形態を示す。
図4(b)の積層体100Eは、図1Bに示した積層体100Bと同じ構造を有する積層体である。したがって、積層体100Eの積層基板110Eにおける基板3E、第2のエッチングストッパー層2E、第1の加工対象層20E、第1のエッチングストッパー層1E、及び、第2の加工対象層30Eは、それぞれ、図1Bの積層体100Bにおける、基板3B、第2のエッチングストッパー層2B、第1の加工対象層20B、第1のエッチングストッパー層1B、及び、第2の加工対象層30Bと同じである。また、積層体100Eの反射防止膜60Eは、図1Bの積層体100Bにおける反射防止膜60Bと同じである。また、積層体100Eのマスク層120Eにおける第1のネガ型パターン40E、及び、第2のネガ型パターン50Eは、図1Bの積層体100Bにおける第1のネガ型パターン40B、及び、第2のネガ型パターン50Bと同じである。
4A to 4I are schematic cross-sectional views for explaining a method of manufacturing a stepped substrate according to an embodiment of the present invention, in which FIGS. 4C to 4H are illustrated. These respectively show one form of an etching process process (b).
4B is a stacked body having the same structure as the stacked body 100B illustrated in FIG. 1B. Therefore, the substrate 3E, the second etching stopper layer 2E, the first processing target layer 20E, the first etching stopper layer 1E, and the second processing target layer 30E in the stacked substrate 110E of the stacked body 100E are respectively The same as the substrate 3B, the second etching stopper layer 2B, the first processing target layer 20B, the first etching stopper layer 1B, and the second processing target layer 30B in the stacked body 100B of FIG. 1B. Further, the antireflection film 60E of the multilayer body 100E is the same as the antireflection film 60B in the multilayer body 100B of FIG. 1B. Further, the first negative pattern 40E and the second negative pattern 50E in the mask layer 120E of the stacked body 100E are the first negative pattern 40B and the second negative pattern 50B in the stacked body 100B in FIG. 1B. It is the same as the mold pattern 50B.

以下に説明する工程(b0)、(b1)、(b2)、(b3)、(b3')、(b4)及び(b5)を経て、マスク層120Eにおける、第1の凹部11Eと第2の凹部12Eからなる多段構造の凹部10Eの形状が基板110Eに転写される。   Through the steps (b0), (b1), (b2), (b3), (b3 ′), (b4), and (b5) described below, the first recess 11E and the second in the mask layer 120E The shape of the recess 10E having a multi-stage structure including the recess 12E is transferred to the substrate 110E.

[工程(b0)]
図4(b)に示す積層体100Eは、積層基板110Eとマスク層120Eの間に任意の構成部材である反射防止膜60Eを具備する。このため、図4に基づき説明されるエッチング処理工程(b)は、工程(b1)の前に、反射防止膜60Eにエッチング処理を施し、マスク層120Eにおける第1の凹部11Eの形状を転写する工程(b0)を含む。これにより、図4(c)に示す構造体を得る。
[Step (b0)]
A laminated body 100E shown in FIG. 4B includes an antireflection film 60E which is an arbitrary constituent member between the laminated substrate 110E and the mask layer 120E. Therefore, in the etching process step (b) described with reference to FIG. 4, the antireflection film 60E is etched before the step (b1) to transfer the shape of the first recess 11E in the mask layer 120E. Including a step (b0). Thereby, the structure shown in FIG. 4C is obtained.

[工程(b1)]
次いで、図4(c)に示す構造体の第2の加工対象層30Eにエッチング処理を施し、マスク層120Eにおける第1の凹部11Eの形状を転写する(工程(b1))。これにより、図4(d)に示す構造体を得る。
[Step (b1)]
Next, the second processing target layer 30E of the structure shown in FIG. 4C is etched to transfer the shape of the first recess 11E in the mask layer 120E (step (b1)). Thereby, the structure shown in FIG. 4D is obtained.

[工程(b2)]
次いで、図4(d)に示す構造体の第1のエッチングストッパー層1Eにエッチング処理を施し、マスク層120Eにおける第1の凹部11Eの形状を転写する(工程(b2))。これにより、図4(e)に示す構造体を得る。
[Step (b2)]
Next, the first etching stopper layer 1E of the structure shown in FIG. 4D is etched to transfer the shape of the first recess 11E in the mask layer 120E (step (b2)). Thereby, the structure shown in FIG.

[工程(b3)]
次いで、図4(e)に示す構造体の第1の加工対象層20Eにエッチング処理を施し、マスク層120Eにおける第1の凹部11Eの形状を転写する(工程(b3))。これにより、図4(f)に示す構造体を得る。
[Step (b3)]
Next, the first processing target layer 20E of the structure shown in FIG. 4E is etched to transfer the shape of the first recess 11E in the mask layer 120E (step (b3)). Thereby, the structure shown in FIG.

[工程(b3’)]
図4(f)に示す構造体は、マスク層120Eにおける第1の凹部11Eが残存し、且つ、反射防止膜60Eを有する。このため、図4に基づき説明されるエッチング処理工程(b)は、工程(b3)の後に、マスク層120Eにおける残存する第1の凹部11E、及び、反射防止膜60Eにエッチング処理を施し、マスク層120Eにおける第2の凹部12Eの形状を転写する工程(b3’)を含む。これにより、図4(g)に示す構造体を得る。
[Step (b3 ′)]
In the structure shown in FIG. 4F, the first recess 11E in the mask layer 120E remains, and the antireflection film 60E is provided. Therefore, in the etching process step (b) described with reference to FIG. 4, after the step (b3), the remaining first recess 11E in the mask layer 120E and the antireflection film 60E are subjected to an etching process, and the mask A step (b3 ′) of transferring the shape of the second recess 12E in the layer 120E. As a result, the structure shown in FIG.

なお、工程(b3)を得て得られる構造体において、マスク層120Eにおける第1の凹部11Eが残存せず、且つ、反射防止膜60Eが存在しない場合には、エッチング処理工程(b)は、工程(b3’)を含まない。   In the structure obtained by obtaining the step (b3), when the first recess 11E in the mask layer 120E does not remain and the antireflection film 60E does not exist, the etching treatment step (b) The step (b3 ′) is not included.

[工程(b4)]
次いで、第2の加工対象層30Eにエッチング処理を施し、マスク層120Eにおける第2の凹部12Eの形状を転写する(工程(b4))。これにより、図4(h)に示す構造体を得る。
[Step (b4)]
Next, the second processing target layer 30E is etched to transfer the shape of the second recess 12E in the mask layer 120E (step (b4)). Thereby, the structure shown in FIG.

[工程(b5)]
次いで、残存するマスク層120E(40E)と反射防止膜60Eに対して、酸素プラズマアッシング処理を施し、マスク層120Eと反射防止膜60Eを剥離する。これにより、図4(i)に示す、多段構造パターンを有する段差基板210Eを得る。
[Step (b5)]
Next, oxygen plasma ashing is performed on the remaining mask layer 120E (40E) and the antireflection film 60E, and the mask layer 120E and the antireflection film 60E are peeled off. As a result, a stepped substrate 210E having a multistage structure pattern shown in FIG.

図5(a)〜(h)は、それぞれ、本発明の他の実施形態に係る段差基板の製造方法を説明するための概略断面図であり、その中で、図5(c)〜(g)は、それぞれ、エッチング処理工程(b)の一形態を示す。
図5(b)の積層体100Fは、図1Bに示した積層体100Bと同じ構造を有する積層体である。したがって、積層体100Fの積層基板110Fにおける基板3F、第2のエッチングストッパー層2F、第1の加工対象層20F、第1のエッチングストッパー層1F、及び、第2の加工対象層30Fは、それぞれ、図1Bの積層体100Bにおける基板3B、第2のエッチングストッパー層2B、第1の加工対象層20B、第1のエッチングストッパー層1B、及び、第2の加工対象層30Bと同じである。また、積層体100Fの反射防止膜60Fは、図1Bの積層体100Bにおける反射防止膜60Bと同じである。また、積層体100Fのマスク層120Fにおける第1のネガ型パターン40F、及び、第2のネガ型パターン50Fは、図1Bの積層体100Bにおける第1のネガ型パターン40B、及び、第2のネガ型パターン50Bと同じである。
FIGS. 5A to 5H are schematic cross-sectional views for explaining a method of manufacturing a stepped substrate according to another embodiment of the present invention, in which FIGS. ) Respectively show one form of the etching process step (b).
A laminate 100F in FIG. 5B is a laminate having the same structure as the laminate 100B illustrated in FIG. 1B. Therefore, the substrate 3F, the second etching stopper layer 2F, the first processing target layer 20F, the first etching stopper layer 1F, and the second processing target layer 30F in the stacked substrate 110F of the stacked body 100F are respectively It is the same as the substrate 3B, the second etching stopper layer 2B, the first processing target layer 20B, the first etching stopper layer 1B, and the second processing target layer 30B in the stacked body 100B of FIG. 1B. Further, the antireflection film 60F of the multilayer body 100F is the same as the antireflection film 60B in the multilayer body 100B of FIG. 1B. Further, the first negative pattern 40F and the second negative pattern 50F in the mask layer 120F of the stacked body 100F are the first negative pattern 40B and the second negative pattern in the stacked body 100B in FIG. 1B. It is the same as the mold pattern 50B.

以下に説明する工程(b0)、(b1)、(b2)、(b3')、(b3−b4)及び(b5)を経て、マスク層120Fにおける、第1の凹部11Fと第2の凹部12Fからなる多段構造の凹部10Fの形状が積層基板110Fに転写される。   Through the steps (b0), (b1), (b2), (b3 ′), (b3-b4), and (b5) described below, the first recess 11F and the second recess 12F in the mask layer 120F. The shape of the concave portion 10F having a multistage structure is transferred to the laminated substrate 110F.

[工程(b0)]
図5(b)に示す積層体100Fは、積層基板110Fとマスク層120Fの間に任意の構成部材である反射防止膜60Fを具備するため、図5に基づき説明されるエッチング処理工程(b)は、図4に基づき説明されるエッチング処理工程(b)と同様、工程(b1)の前に、反射防止膜60Fにエッチング処理を施し、マスク層120Fにおける第1の凹部11Fの形状を転写する工程(b0)を含む。これにより、図5(c)に示す構造体を得る。
[Step (b0)]
Since the laminated body 100F shown in FIG. 5B includes an antireflection film 60F, which is an optional constituent member, between the laminated substrate 110F and the mask layer 120F, an etching process step (b) described based on FIG. As in the etching process step (b) described with reference to FIG. 4, before the step (b1), the antireflection film 60F is etched to transfer the shape of the first recess 11F in the mask layer 120F. Including a step (b0). Thereby, the structure shown in FIG. 5C is obtained.

[工程(b1)]
次いで、図5(c)に示す構造体の第2の加工対象層30Fにエッチング処理を施し、マスク層120Fにおける第1の凹部11Fの形状を転写する(工程(b1))。これにより、図5(d)に示す構造体を得る。
[Step (b1)]
Next, the second processing target layer 30F of the structure shown in FIG. 5C is etched to transfer the shape of the first recess 11F in the mask layer 120F (step (b1)). Thereby, the structure shown in FIG. 5D is obtained.

[工程(b2)]
次いで、図5(d)に示す構造体の第1のエッチングストッパー層1Fにエッチング処理を施し、マスク層120Fにおける第1の凹部11Fの形状を転写する(工程(b2))。これにより、図5(e)に示す構造体を得る。
[Step (b2)]
Next, the first etching stopper layer 1F of the structure shown in FIG. 5D is etched to transfer the shape of the first recess 11F in the mask layer 120F (step (b2)). Thereby, the structure shown in FIG.

[工程(b3’)]
図5(e)に示す構造体は、マスク層120Fにおける第1の凹部11Fが残存し、且つ、反射防止膜60Fを有する。このため、図5に基づき説明されるエッチング処理工程(b)は、工程(b2)の後に、マスク層120Fにおける残存する第1の凹部11F、及び、反射防止膜60Fにエッチング処理を施し、マスク層120Fにおける第2の凹部12Fの形状を転写する工程(b3’)を含む。これにより、図5(f)に示す構造体を得る。
[Step (b3 ′)]
In the structure shown in FIG. 5E, the first concave portion 11F in the mask layer 120F remains, and the antireflection film 60F is provided. Therefore, in the etching process step (b) described with reference to FIG. 5, after the step (b2), the remaining first concave portion 11F in the mask layer 120F and the antireflection film 60F are etched, and the mask A step (b3 ′) of transferring the shape of the second recess 12F in the layer 120F. Thereby, the structure shown in FIG.

なお、工程(b2)を得て得られる構造体において、マスク層120Fにおける第1の凹部11Fが残存せず、且つ、反射防止膜60Fが存在しない場合には、エッチング処理工程(b)は工程(b3’)は含まない。   In the structure obtained by obtaining the step (b2), when the first recess 11F in the mask layer 120F does not remain and the antireflection film 60F does not exist, the etching treatment step (b) is a step. (B3 ′) is not included.

[工程(b3−b4)]
図5に基づき説明されるエッチング処理工程(b)では、上述した工程(b3)と工程(b4)とを同時に行う(工程(b3−b4))。
[Step (b3-b4)]
In the etching process step (b) described based on FIG. 5, the step (b3) and the step (b4) described above are performed simultaneously (step (b3-b4)).

すなわち、図5(f)に示す構造体の第1の加工対象層20Fと第2の加工対象層30Fに対し、同一のエッチング処理条件において同時にエッチング処理を施す。換言すると、第1の加工対象層20Fに対する、マスク層120Fにおける第1の凹部11Fの形状の転写と、第2の加工対象層30Fに対する、マスク層120Fにおける第2の凹部12Fの形状の転写とを、一回のエッチング処理により一括して行う(工程(b3−b4))。これにより、マスク層120Fにおける多段構造の凹部10Fが転写された、図5(g)に示す構造体を得る。   That is, the first processing target layer 20F and the second processing target layer 30F of the structure shown in FIG. 5F are simultaneously etched under the same etching processing conditions. In other words, transfer of the shape of the first recess 11F in the mask layer 120F to the first processing target layer 20F, and transfer of the shape of the second recess 12F in the mask layer 120F to the second processing target layer 30F. Are collectively performed by a single etching process (steps (b3-b4)). As a result, the structure shown in FIG. 5G is obtained, in which the multi-stage recess 10F in the mask layer 120F is transferred.

[工程(b5)]
次いで、残存するマスク層120F(40F)と反射防止膜60Fに対して、酸素プラズマアッシング処理を施し、マスク層120Fと反射防止膜60Fを剥離する。これにより、図5(h)に示す、多段構造パターンを有する段差基板210Eを得る。
[Step (b5)]
Next, oxygen plasma ashing is performed on the remaining mask layer 120F (40F) and the antireflection film 60F, and the mask layer 120F and the antireflection film 60F are peeled off. As a result, a stepped substrate 210E having a multistage structure pattern shown in FIG.

図6(a)〜(g)は、それぞれ、本発明の他の実施形態に係る段差基板の製造方法を説明するための概略断面図であり、その中で、図6(c)〜(f)は、それぞれ、エッチング処理工程(b)の一形態を示す。
図6(b)の積層体100Gは、1Bに示した積層体100Bと同じ構造を有する積層体である。したがって、積層体100Gの積層基板110Gにおける基板3G、第2のエッチングストッパー層2G、第1の加工対象層20G、第1のエッチングストッパー層1G、及び、第2の加工対象層30Gは、図1Bの積層体100Bにおける基板3B、第2のエッチングストッパー層2B、第1の加工対象層20B、第1のエッチングストッパー層1B、及び、第2の加工対象層30Bと同じである。また、積層体100Gの反射防止膜60Gは、図1Bの積層体100Bにおける反射防止膜60Bと同じである。また、積層体100Gのマスク層120Gにおける第1のネガ型パターン40G、及び、第2のネガ型パターン50Gは、図1Bの積層体100Bにおける第1のネガ型パターン40B、及び、第2のネガ型パターン50Bと同じである。
6A to 6G are schematic cross-sectional views for explaining a method for manufacturing a stepped substrate according to another embodiment of the present invention, in which FIGS. ) Respectively show one form of the etching process step (b).
A stacked body 100G in FIG. 6B is a stacked body having the same structure as the stacked body 100B illustrated in 1B. Accordingly, the substrate 3G, the second etching stopper layer 2G, the first processing target layer 20G, the first etching stopper layer 1G, and the second processing target layer 30G in the stacked substrate 110G of the stacked body 100G are as shown in FIG. The same as the substrate 3B, the second etching stopper layer 2B, the first processing target layer 20B, the first etching stopper layer 1B, and the second processing target layer 30B in the stacked body 100B. Further, the antireflection film 60G of the multilayer body 100G is the same as the antireflection film 60B in the multilayer body 100B of FIG. 1B. The first negative pattern 40G and the second negative pattern 50G in the mask layer 120G of the stacked body 100G are the first negative pattern 40B and the second negative pattern in the stacked body 100B in FIG. 1B. It is the same as the mold pattern 50B.

以下に説明する工程(b0)、(b1−b2)、(b3')、(b3−b4)及び(b5)を経て、マスク層120Gにおける、第1の凹部11Gと第2の凹部12Gからなる多段構造の凹部10Gの形状が積層基板110Gに転写される。   After the steps (b0), (b1-b2), (b3 ′), (b3-b4), and (b5) described below, the mask layer 120G includes the first recess 11G and the second recess 12G. The shape of the multi-stage recess 10G is transferred to the laminated substrate 110G.

[工程(b0)]
図6(b)に示す積層体100Gは、積層基板110Gとマスク層120Gの間に任意の構成部材である反射防止膜60Gを具備するため、図6に基づき説明されるエッチング処理工程(b)は、図4及び5に基づき説明されるエッチング処理工程(b)と同様、工程(b1)の前に、反射防止膜60Gにエッチング処理を施し、マスク層120Gにおける第1の凹部11Gの形状を転写する工程(b0)を含む。これにより、図6(c)に示す構造体を得る。
[Step (b0)]
Since the laminated body 100G shown in FIG. 6B includes an antireflection film 60G which is an arbitrary constituent member between the laminated substrate 110G and the mask layer 120G, an etching process step (b) described based on FIG. As in the etching process step (b) described with reference to FIGS. 4 and 5, before the step (b1), the antireflection film 60G is etched to change the shape of the first recess 11G in the mask layer 120G. A transferring step (b0). Thereby, the structure shown in FIG. 6C is obtained.

[工程(b1−b2)]
図6に基づき説明されるエッチング処理工程(b)では、上述した工程(b1)と工程(b2)とを、同一のエッチング処理条件下で一括して行う(工程(b1−b2))。
[Step (b1-b2)]
In the etching process (b) described with reference to FIG. 6, the above-described process (b1) and process (b2) are collectively performed under the same etching process conditions (process (b1-b2)).

すなわち、図6(c)に示す構造体の第2の加工対象層30Gに対する、マスク層120Gにおける第1の凹部11Gの転写と、第1のエッチングストッパー層1Gに対する、マスク層120Gにおける第1の凹部11Gの転写とを、1回のエッチング処理により一括して行う(工程(b1−b2))。これにより、図6(d)に示す構造体を得る。   That is, the first recess 11G in the mask layer 120G is transferred to the second processing target layer 30G of the structure shown in FIG. 6C, and the first in the mask layer 120G is transferred to the first etching stopper layer 1G. The transfer of the concave portion 11G is performed collectively by one etching process (step (b1-b2)). Thereby, the structure shown in FIG. 6D is obtained.

[工程(b3’)]
図6(d)に示す構造体は、反射防止膜60Gが残存している。このため、図6に基づき説明されるエッチング処理工程(b)は、工程(b1−b2)の後に、残存する反射防止膜60Gにエッチング処理を施し、マスク層120Gにおける第2の凹部12Gの形状を転写する工程(b3’)を含む。これにより、図6(e)に示す構造体を得る。
[Step (b3 ′)]
In the structure shown in FIG. 6D, the antireflection film 60G remains. For this reason, the etching process step (b) described based on FIG. 6 performs the etching process on the remaining antireflection film 60G after the step (b1-b2), and the shape of the second recess 12G in the mask layer 120G. (B3 ′). Thereby, the structure shown in FIG.

なお、工程(b1−b2)を得て得られる構造体において、マスク層120Gにおける第1の凹部11Gが残存せず、且つ、反射防止膜60Gが存在しない場合には、エッチング処理工程(b)は工程(b3’)を含まない。   In the structure obtained by obtaining the step (b1-b2), when the first recess 11G in the mask layer 120G does not remain and the antireflection film 60G does not exist, the etching treatment step (b) Does not include the step (b3 ′).

[工程(b3−b4)]
図6に基づき説明されるエッチング処理工程(b)では、図5に基づき説明されるエッチング処理工程(b)と同様、上述した工程(b3)と工程(b4)とを同時に行う(工程(b3−b4))。
[Step (b3-b4)]
In the etching process step (b) described based on FIG. 6, the step (b3) and the step (b4) described above are performed simultaneously (step (b3) as in the etching process step (b) described based on FIG. -B4)).

すなわち、図6(e)に示す構造体の第1の加工対象層20Gと第2の加工対象層30Gに対し、同一のエッチング処理条件において同時にエッチング処理を施す。換言すると、第1の加工対象層20Gに対する、マスク層120Gにおける第1の凹部11Gの形状の転写と、第2の加工対象層30Gに対する、マスク層120Gにおける第2の凹部12Gの形状の転写とを、一回のエッチング処理により一括して行う(工程(b3−b4))。これにより、マスク層120Gにおける多段構造の凹部10Gが転写された、図6(f)に示す構造体を得る。   That is, the first processing target layer 20G and the second processing target layer 30G in the structure shown in FIG. 6E are simultaneously etched under the same etching processing conditions. In other words, transfer of the shape of the first recess 11G in the mask layer 120G to the first processing target layer 20G, and transfer of the shape of the second recess 12G in the mask layer 120G to the second processing target layer 30G. Are collectively performed by a single etching process (steps (b3-b4)). As a result, the structure shown in FIG. 6F is obtained in which the multi-stage recess 10G in the mask layer 120G is transferred.

[工程(b5)]
次いで、残存するマスク層120G(40G)と反射防止膜60Gに対して、酸素プラズマアッシング処理を施し、マスク層120Gと反射防止膜60Gを剥離する。これにより、図6(g)に示す、多段構造パターンを有する段差基板210Gを得る。
[Step (b5)]
Next, oxygen plasma ashing is performed on the remaining mask layer 120G (40G) and the antireflection film 60G, and the mask layer 120G and the antireflection film 60G are peeled off. As a result, a stepped substrate 210G having a multistage structure pattern shown in FIG. 6G is obtained.

以上、本発明の一実施形態に係る段差基板の製造方法を説明したが、本発明によれば、基板に対して種々の形状の多段構造パターンを形成することが可能である。   As described above, the method for manufacturing a stepped substrate according to an embodiment of the present invention has been described. However, according to the present invention, it is possible to form a multistage structure pattern having various shapes on the substrate.

本発明の段差基板の製造方法は、例えば、多段構造のパターンを形成するデュアルダマシン工程などに好適に適用できる。   The method for manufacturing a stepped substrate according to the present invention can be suitably applied to, for example, a dual damascene process for forming a multistage pattern.

なお、本発明は、上述した本発明の段差基板の製造方法を含む、電子デバイスの製造方法にも関する。   In addition, this invention relates also to the manufacturing method of an electronic device containing the manufacturing method of the level | step difference board | substrate of this invention mentioned above.

製造された電子デバイスは、電気電子機器(家電、OA(Office automation)・メディア関連機器、光学用機器及び通信機器等)に、好適に、搭載されるものである。   The manufactured electronic device is suitably mounted on electrical and electronic equipment (home appliances, OA (Office automation) / media related equipment, optical equipment, communication equipment, and the like).

以下、本発明を実施例により詳細に説明する。なお、本発明は以下に示す実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において、マスク層の材質並びに製法、及び、加工対象層、並びにエッチストッパー層の製法・材質・エッチング条件等を変更して実施することが可能である。
<積層基板の作製>
積層基板として、以下に説明する積層基板X及びYを作製した。
(1)積層基板X[SiO/SiC/SiOC/Si基板]の作製
Si基板上に、第1の加工対象層として、膜厚200nmのSiOC膜をプラズマプラズマCVD法にて形成した。
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to examples. The present invention is not limited to the embodiments shown below, and the material and manufacturing method of the mask layer, and the manufacturing method, material, and etching conditions of the processing target layer and the etch stopper layer are within the scope not departing from the gist thereof. It is possible to implement by changing the above.
<Production of laminated substrate>
As the multilayer substrate, multilayer substrates X and Y described below were produced.
(1) Production of laminated substrate X [SiO 2 / SiC / SiOC / Si substrate] A SiOC film having a film thickness of 200 nm was formed as a first processing target layer on the Si substrate by a plasma plasma CVD method.

続いて、第1の加工対象層の上に、エッチングストッパー層として膜厚20nmのSiC膜をプラズマCVD法にて形成した。   Subsequently, an SiC film having a thickness of 20 nm was formed as an etching stopper layer on the first processing target layer by a plasma CVD method.

続いて、上記エッチングストッパー層の上に、第2の加工対象層として、膜厚200nmのSiO膜をプラズマCVD法を用いて形成した。
(2)積層基板Y[SiO/SiOC/Si基板]の作製
Si基板上に第一の加工対象層として膜厚200nmのSiOC膜をプラズマCVD法にて形成した。
Subsequently, an SiO 2 film having a thickness of 200 nm was formed as a second processing target layer on the etching stopper layer by using a plasma CVD method.
(2) Production of Laminated Substrate Y [SiO 2 / SiOC / Si Substrate] An SiOC film having a thickness of 200 nm was formed as a first processing target layer on the Si substrate by a plasma CVD method.

続いて、上記第一の加工対象層の上に、第二の加工対象層として膜厚200nmのSiO膜をプラズマCVD法にて形成した。
<マスク層の作製>
マスク層を、以下に説明するフォトリソグラフィ法、又は、インプリント法により作製した。
(1)フォトリソグラフィー法によるマスク層の形成
[感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物の調製]
下記表1に示す成分を同表に示す溶剤により全固形分で3.8質量%溶解させ、それぞれを0.1μmのポアサイズを有するポリエチレンフィルターでろ過して、樹脂組成物(1)及び(2)を調製した。
Subsequently, an SiO 2 film having a thickness of 200 nm was formed as a second processing target layer on the first processing target layer by a plasma CVD method.
<Manufacture of mask layer>
The mask layer was produced by the photolithography method or the imprint method described below.
(1) Formation of mask layer by photolithography [Preparation of actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition]
The components shown in Table 1 below were dissolved in a total solid content of 3.8% by mass with the solvents shown in the same table, and each was filtered through a polyethylene filter having a pore size of 0.1 μm to obtain resin compositions (1) and (2 ) Was prepared.

[酸分解性樹脂]
酸分解性樹脂Pol−01及びPol−22を、繰り返し単位の組成比、重量平均分子量(Mw:ポリスチレン換算)、及び、分散度(Mw/Mn)と共に以下に示す。
[Acid-decomposable resin]
The acid-decomposable resins Pol-01 and Pol-22 are shown below together with the composition ratio of the repeating units, the weight average molecular weight (Mw: polystyrene conversion), and the dispersity (Mw / Mn).

なお、重量平均分子量(Mw:ポリスチレン換算)は、GPC(キャリア:テトラヒドロフラン(THF))から求めた。また、組成比は、13C−NMRにより測定した。 The weight average molecular weight (Mw: polystyrene conversion) was determined from GPC (carrier: tetrahydrofuran (THF)). The composition ratio was measured by 13 C-NMR.

[酸発生剤]
表1における酸発生剤は、以下の通りである。
[Acid generator]
The acid generators in Table 1 are as follows.

[塩基性化合物]
表1における塩基性化合物は、以下の通りである。
[Basic compounds]
The basic compounds in Table 1 are as follows.

[疎水性樹脂]
表1における疎水性樹脂(1b)は、以下の通りである。繰り返し単位の組成比、重量平均分子量(Mw:ポリスチレン換算)、及び、分散度(Mw/Mn)と共に示す。
[Hydrophobic resin]
The hydrophobic resin (1b) in Table 1 is as follows. It is shown together with the composition ratio of the repeating unit, the weight average molecular weight (Mw: polystyrene conversion), and the dispersity (Mw / Mn).

なお、重量平均分子量(Mw:ポリスチレン換算)は、GPC(キャリア:テトラヒドロフラン(THF))から求めた。また、組成比は、13C−NMRにより測定した。 The weight average molecular weight (Mw: polystyrene conversion) was determined from GPC (carrier: tetrahydrofuran (THF)). The composition ratio was measured by 13 C-NMR.

[界面活性剤]
表1における界面活性剤W−1は、以下の通りである。
[Surfactant]
Surfactant W-1 in Table 1 is as follows.

W−1:メガファックF176(大日本インキ化学工業(株)製;フッ素系)
[溶剤]
表1における溶剤は、以下の通りである。
W-1: MegaFuck F176 (Dainippon Ink Chemical Co., Ltd .; fluorine-based)
[solvent]
The solvents in Table 1 are as follows.

SL−1:プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)
SL−4:シクロヘキサノン
SL−6:4−メチル−2−ペンタノール
[第1のネガ型パターンの形成]
(第1の膜の形成)
まず、積層基板上に反射防止膜用のDUV42(ブリューワーサイエンス社製)を塗布し、205℃で60秒間ベークを行い、膜厚64nmの反射防止膜を形成した。
SL-1: Propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA)
SL-4: Cyclohexanone SL-6: 4-Methyl-2-pentanol [Formation of first negative pattern]
(Formation of first film)
First, DUV42 (made by Brewer Science) for antireflection film was applied on the laminated substrate and baked at 205 ° C. for 60 seconds to form an antireflection film having a thickness of 64 nm.

その上に、上記表1に示す樹脂組成物(1)を塗布し、100℃で60秒間に亘って第1の加熱(PB1)を行い、膜厚200nmの第1の膜を形成した。   On top of that, the resin composition (1) shown in Table 1 above was applied, and first heating (PB1) was performed at 100 ° C. for 60 seconds to form a first film having a thickness of 200 nm.

(第1のネガ型パターン形成)
第1の膜に、ArFエキシマレーザー液浸スキャナー(ASML社製;XT1700i、NA1.20、C-quad20、X-Y polarization、σout/in 0.981/0.895)を用いて、マスク(6%ハーフトーンのホールパターン、パターンピッチ:400nm、Critical Dimension(CD):90nm)を介してパターン露光(第1の露光)した。液浸液としては、超純水を用いた。次に、第2の加熱(PEB1)を100℃で60秒間実施した。次いで、酢酸ブチルを用いて有機溶剤現像を実施し、第1のネガ型パターンを得た。
(第1のネガ型パターン形成の加熱)
上記のようにして得られた第1のネガ型パターンを、200℃で60秒間に亘って第3の加熱(Post Bake 1)を行った。
(First negative pattern formation)
ArF excimer laser immersion scanner (manufactured by ASML; XT1700i, NA1.20, C-quad20, XY polarization, σout / in 0.981 / 0.895) is used for the first film and a mask (6% halftone hole pattern) Pattern exposure (first exposure) via a pattern pitch of 400 nm and a critical dimension (CD) of 90 nm). Ultra pure water was used as the immersion liquid. Next, the second heating (PEB1) was performed at 100 ° C. for 60 seconds. Next, organic solvent development was performed using butyl acetate to obtain a first negative pattern.
(Heating for forming the first negative pattern)
The first negative pattern obtained as described above was subjected to third heating (Post Bake 1) at 200 ° C. for 60 seconds.

[第2のネガ型パターンの形成]
(第2の膜の形成)
第1のネガ型パターンを形成した基板上に、上記表1に示す樹脂組成物(2)を塗布し、100℃で60秒間に亘って第4の加熱(PB2)を行い、膜厚200nmの第2の膜を形成した。
[Formation of second negative pattern]
(Formation of second film)
On the substrate on which the first negative pattern is formed, the resin composition (2) shown in Table 1 is applied, and the fourth heating (PB2) is performed at 100 ° C. for 60 seconds, and the film thickness is 200 nm. A second film was formed.

(第2のネガ型パターン形成)
第2の膜に、ArFエキシマレーザー液浸スキャナー(ASML社製;XT1700i、NA0.75、Annular X-Y polarization、σout/in 0.97/0.740)を用いて、マスク(6%ハーフトーンのラインアンドスペースパターン、パターンピッチ:400nm、CD:200nm)を介してパターン露光(第1の露光)した。次に、第5の加熱(PEB2)を100℃で60秒間に亘って実施した。次いで、酢酸ブチルを用いて有機溶剤現像を実施し、第2のネガ型パターンを得た。
(Second negative pattern formation)
ArF excimer laser immersion scanner (manufactured by ASML; XT1700i, NA0.75, Annular XY polarization, σout / in 0.97 / 0.740) is used for the second film, and a mask (6% halftone line and space pattern, Pattern exposure (first exposure) was performed via a pattern pitch: 400 nm and CD: 200 nm. Next, 5th heating (PEB2) was implemented over 60 second at 100 degreeC. Next, organic solvent development was performed using butyl acetate to obtain a second negative pattern.

上記のようにして得られた第2のネガ型パターンを、100℃で60秒間に亘って第6の加熱(Post Bake 2)を行った。
(2)インプリント法によるマスク層の作製
[多段モールドの作製]
まず、フォトマスク用石英ガラス基板を用意し、この石英ガラス基板表面に膜厚50nmのクロム(Cr)膜をスパッタリングにより形成した。スパッタリングに用いたCrターゲットは純度99.995%である。スパッタチャンバ内にArを100sccm導入し、スパッタチャンバ内の圧力0.3Paとした。DC(Direct Current)電源より500Wターゲット下部の電極へ印加し、プラズマ放電させ、Cr膜を成膜した。ここで、1sccm=1.69×10−4Pa・m/sである。
次に、上記スパッタリングによる成膜を実施した石英ガラス基板の最表面に、電子線リソグラフィ用のポジ型レジストFEP171(富士フィルムエレクトロニクスマテリアル社製)を塗布し、膜厚250nmのレジスト層を形成した。
The second negative pattern obtained as described above was subjected to sixth heating (Post Bake 2) at 100 ° C. for 60 seconds.
(2) Production of mask layer by imprint method [Production of multi-stage mold]
First, a quartz glass substrate for a photomask was prepared, and a chromium (Cr) film having a thickness of 50 nm was formed on the surface of the quartz glass substrate by sputtering. The Cr target used for sputtering has a purity of 99.995%. 100 sccm of Ar was introduced into the sputtering chamber, and the pressure in the sputtering chamber was 0.3 Pa. A Cr (Film) film was formed by applying plasma discharge from a DC (Direct Current) power source to the electrode under the 500 W target. Here, 1 sccm = 1.69 × 10 −4 Pa · m 3 / s.
Next, positive resist FEP171 (manufactured by Fuji Film Electronics Material) for electron beam lithography was applied to the outermost surface of the quartz glass substrate on which the film formation by sputtering was performed, thereby forming a resist layer having a thickness of 250 nm.

次に、上記レジスト層を形成した石英ガラス基板に、可変成型ビーム方式の電子線リソグラフィにより、400nmピッチの繰り返し線状パターンからなるレジストパターンを形成した。繰り返し線状パターンの各線状パターンは、電子線照射時に基板を保持するステージが駆動するXY平面おいて、Y軸に平行となるように設計した。パターン形成領域は基板中央を中心とした10cm×10cmの正方形であり、電子線照射のドーズ量は10μC/cmとし、ポストエクスポージャーベークは100°Cに加熱したホットプレートで10分間実施した。現像液にTMAH(Tetramethylammonium hydroxide)水溶液(水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液)、リンス液には純水を用いた。ここで、1μC/cm=0.01A・s/mである。
次に、最表面にレジスト膜からなる繰り返し線状パターンが形成された石英ガラス基板に、塩素と酸素の混合ガスを用いたプラズマによるエッチング処理を実施し、レジストパターンをCr膜に転写した。該エッチング処理にはICP(Inductively Coupled Plasma)ドライエッチング装置を適用した。塩素を50sccm、酸素を10sccm導入し、プラズマチャンバ内の圧力を1Paに設定後、ICPパワー500W、RIEパワー50Wを印加し、プラズマ放電させた。
Next, a resist pattern composed of a repetitive linear pattern with a pitch of 400 nm was formed on the quartz glass substrate on which the resist layer was formed by variable-beam electron beam lithography. Each linear pattern of the repeated linear patterns was designed to be parallel to the Y axis on the XY plane that is driven by the stage that holds the substrate during electron beam irradiation. The pattern formation region was a 10 cm × 10 cm square centered on the center of the substrate, the dose of electron beam irradiation was 10 μC / cm 2, and post-exposure baking was performed for 10 minutes on a hot plate heated to 100 ° C. A TMAH (Tetramethylammonium hydroxide) aqueous solution (tetramethylammonium hydroxide aqueous solution) was used as the developer, and pure water was used as the rinse solution. Here, 1 μC / cm 2 = 0.01 A · s / m 2 .
Next, an etching process using plasma using a mixed gas of chlorine and oxygen was performed on a quartz glass substrate having a repetitive linear pattern formed of a resist film on the outermost surface, and the resist pattern was transferred to the Cr film. An ICP (Inductively Coupled Plasma) dry etching apparatus was applied to the etching process. After introducing 50 sccm of chlorine and 10 sccm of oxygen and setting the pressure in the plasma chamber to 1 Pa, ICP power 500 W and RIE power 50 W were applied to cause plasma discharge.

次に、上記Cr膜に繰り返し線状パターンが形成された石英ガラス基板に、六フッ化エタンとヘリウムの混合ガスを用いたプラズマによるエッチング処理を実施し、繰り返し線状パターンを石英ガラス基板に転写した。該エッチング処理にはICPドライエッチング装置を適用した。六フッ化エタンとヘリウムを50sccmずつ導入し、プラズマチャンバ内の圧力を1Paに設定後、ICPパワー500W、RIEパワー200Wを印加し、プラズマ放電させた。   Next, the quartz glass substrate on which the linear pattern is repeatedly formed on the Cr film is subjected to plasma etching using a mixed gas of ethane hexafluoride and helium, and the linear pattern is transferred to the quartz glass substrate. did. An ICP dry etching apparatus was applied to the etching process. Ethane hexafluoride and helium were introduced at 50 sccm at a time, the pressure in the plasma chamber was set to 1 Pa, and then ICP power 500 W and RIE power 200 W were applied to cause plasma discharge.

次に、NMP(N−メチル−2−ピロリドン)、MEA(モノエタノールアミン)などを用いた有機洗浄、硝酸2アンモニウムセリウムと硝酸の混合水溶液による残存Cr膜の除去、さらにアンモニア水と過酸化水素水の混液などを用いたアルカリ洗浄を行ない、上記繰り返し線状パターンが形成された石英ガラス基板を得た。   Next, organic cleaning using NMP (N-methyl-2-pyrrolidone), MEA (monoethanolamine), etc., removal of the residual Cr film with a mixed aqueous solution of diammonium cerium nitrate and nitric acid, ammonia water and hydrogen peroxide Alkali cleaning using a mixed solution of water or the like was performed to obtain a quartz glass substrate on which the above linear pattern was formed.

次に、上記繰り返し線状パターンが形成された石英ガラス基板表面に、膜厚50nmのクロム(Cr)膜をスパッタリングにより形成した。スパッタリングに用いたCrターゲットは純度99.995%である。スパッタチャンバ内にArを100sccm導入し、スパッタチャンバ内の圧力0.3Paとした。DC電源より500Wターゲット下部の電極へ印加し、プラズマ放電させ、Cr膜を成膜した。   Next, a chromium (Cr) film having a thickness of 50 nm was formed by sputtering on the surface of the quartz glass substrate on which the above linear pattern was formed. The Cr target used for sputtering has a purity of 99.995%. 100 sccm of Ar was introduced into the sputtering chamber, and the pressure in the sputtering chamber was 0.3 Pa. A Cr power film was formed by applying a plasma discharge from a DC power source to the electrode under the 500 W target.

上記スパッタリングによる成膜を実施した石英ガラス基板の最表面に、電子線リソグラフィ用のポジ型レジストFEP171(富士フィルムエレクトロニクスマテリアル社製)を塗布し、膜厚250nmのレジスト層を形成した。   A positive resist FEP171 (manufactured by Fuji Film Electronics Material) for electron beam lithography was applied to the outermost surface of the quartz glass substrate on which the film formation by sputtering was performed to form a resist layer having a film thickness of 250 nm.

次に、上記レジスト層を形成した石英ガラス基板に、可変成型ビーム方式の電子線リソグラフィにより、直径90nm、ピッチ400nmの円柱状パターンからなるレジストパターンを、400nmピッチの繰り返し線状パターンの凸部上に形成した。電子線照射のドーズ量は10μC/cmとし、ポストエクスポージャーベークは100℃に加熱したホットプレートで10分間実施した。現像液にTMAH水溶液、リンス液には純水を用いた。 Next, a resist pattern consisting of a cylindrical pattern with a diameter of 90 nm and a pitch of 400 nm is formed on the quartz glass substrate on which the resist layer is formed, on the convex portions of the repeating linear pattern with a pitch of 400 nm by electron beam lithography of variable shaping beam method. Formed. The dose of electron beam irradiation was 10 μC / cm 2, and post-exposure baking was performed for 10 minutes on a hot plate heated to 100 ° C. A TMAH aqueous solution was used as a developing solution, and pure water was used as a rinsing solution.

上記円柱状レジストパターンが形成された石英ガラス基板に、塩素と酸素の混合ガスを用いたプラズマによるエッチング処理を実施し、レジストパターンをCr膜に転写した。該エッチング処理にはICPドライエッチング装置を適用した。塩素を50sccm、酸素を10sccm導入し、プラズマチャンバ内の圧力を1Paに設定後、ICPパワー500W、RIEパワー50Wを印加し、プラズマ放電させた。   The quartz glass substrate on which the cylindrical resist pattern was formed was subjected to plasma etching using a mixed gas of chlorine and oxygen, and the resist pattern was transferred to the Cr film. An ICP dry etching apparatus was applied to the etching process. After introducing 50 sccm of chlorine and 10 sccm of oxygen and setting the pressure in the plasma chamber to 1 Pa, ICP power 500 W and RIE power 50 W were applied to cause plasma discharge.

次に、上記石英ガラス基板に、六フッ化エタンとヘリウムの混合ガスを用いたプラズマによるエッチング処理を実施し、円柱状パターンを石英ガラス基板に転写した。該エッチング処理にはICPドライエッチング装置を適用した。六フッ化エタンとヘリウムを50sccmずつ導入し、プラズマチャンバ内の圧力を1Paに設定後、ICPパワー500W、RIEパワー200Wを印加し、プラズマ放電させた。   Next, the quartz glass substrate was subjected to etching using plasma using a mixed gas of hexafluoroethane and helium, and the cylindrical pattern was transferred to the quartz glass substrate. An ICP dry etching apparatus was applied to the etching process. Ethane hexafluoride and helium were introduced at 50 sccm at a time, the pressure in the plasma chamber was set to 1 Pa, and then ICP power 500 W and RIE power 200 W were applied to cause plasma discharge.

次に、NMP(N−メチル−2−ピロリドン)、MEA(モノエタノールアミン)などを用いた有機洗浄、硝酸2アンモニウムセリウムと硝酸の混合水溶液による残存Cr膜の除去、さらにアンモニア水と過酸化水素水の混液などを用いたアルカリ洗浄を行ない、ホールとトレンチが逆転した、ラインとピラー構造(三次元構造)が形成された石英ガラス基板を得た。   Next, organic cleaning using NMP (N-methyl-2-pyrrolidone), MEA (monoethanolamine), etc., removal of the residual Cr film with a mixed aqueous solution of diammonium cerium nitrate and nitric acid, ammonia water and hydrogen peroxide Alkali cleaning using a mixed solution of water was performed to obtain a quartz glass substrate having a line and pillar structure (three-dimensional structure) in which holes and trenches were reversed.

次に、上記三次元構造体が形成された石英ガラス基板面に、離型剤としてオプツールHD−1100Z(ダイキン工業製)を塗布した。   Next, OPTOOL HD-1100Z (manufactured by Daikin Industries) was applied as a release agent to the quartz glass substrate surface on which the three-dimensional structure was formed.

[ナノインプリント]
(被転写基板)
積層基板の最下層となる基板には、200mm角、厚さ7.25mmのSi基板を使用した。レジストとの密着性に優れるシランカップリング剤であるKBM−5103(信越化学工業株式会社製)により、積層基板の表面に表面処理をした。具体的には、KBM−5103をPGMEA(プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート)で1質量%に希釈し、この溶液をスピンコート法により積層基板の表面に塗布した。続いて、塗布基板をホットプレート上で150℃、5分の条件でアニールし、シランカップリング剤を基板表面に結合させた。
[Nanoimprint]
(Transfer substrate)
A Si substrate having a 200 mm square and a thickness of 7.25 mm was used as the lowermost substrate of the multilayer substrate. The surface of the laminated substrate was subjected to surface treatment with KBM-5103 (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.), which is a silane coupling agent having excellent adhesion to the resist. Specifically, KBM-5103 was diluted to 1% by mass with PGMEA (propylene glycol monomethyl ether acetate), and this solution was applied to the surface of the laminated substrate by spin coating. Subsequently, the coated substrate was annealed on a hot plate at 150 ° C. for 5 minutes to bond the silane coupling agent to the substrate surface.

(レジスト)
下記構造式1で表される化合物Aを48質量%、アロニックスM220(ポリプロピレングリコールジアクリレート;東亞合成株式会社製)を48質量%、IRGACURE 379を3質量%、下記構造式2で表される化合物Bを1質量%含有するレジストを調整した。
構造式1:
(Resist)
48% by mass of compound A represented by the following structural formula 1, 48% by mass of Aronix M220 (polypropylene glycol diacrylate; manufactured by Toagosei Co., Ltd.), 3% by mass of IRGACURE 379, a compound represented by the following structural formula 2 A resist containing 1% by mass of B was prepared.
Structural formula 1:

構造式2: Structural formula 2:

(レジストの塗布工程)
ピエゾ方式のインクジェットプリンターであるFUJIFILM Dimatix社製DMP−2838を使用した。インクジェットヘッドには専用のヘッドであるDMC−11610を使用した。液滴量が6plとなるように、あらかじめ吐出条件を調整した。液滴配置パターンは液滴間隔を400μmとした正方格子とし、この液滴配置パターンに従い転写領域全面に液滴を配置した。
(Resist application process)
A piezo inkjet printer, DMP-2838 manufactured by FUJIFILM Dimatix was used. DMC-11610, which is a dedicated head, was used as the inkjet head. The discharge conditions were adjusted in advance so that the droplet amount was 6 pl. The droplet arrangement pattern was a square lattice with a droplet interval of 400 μm, and the droplets were arranged on the entire transfer region according to this droplet arrangement pattern.

(ナノインプリント方法)
モールドと、レジストを塗布した積層基板を近接させ、モールド基板の背面から基板上のアライメントマークとモールド上のアライメントマークが一致するように位置合わせをした。
(Nanoimprint method)
The mold and the laminated substrate coated with resist were brought close to each other, and alignment was performed so that the alignment mark on the substrate and the alignment mark on the mold coincided from the back surface of the mold substrate.

モールドと積層基板間の空間をHe置換して99体積%以上のHeガス雰囲気を形成し、5kPaまで減圧した。減圧He条件下でモールドを基板に対して位置あわせし、レジストからなる液滴に接触させた。圧力が5kPaに到達してからモールドがレジストに接触するまでの時間はおよそ5分である。   The space between the mold and the laminated substrate was replaced with He to form a 99% by volume or higher He gas atmosphere, and the pressure was reduced to 5 kPa. The mold was positioned with respect to the substrate under reduced pressure He conditions and brought into contact with the resist droplets. The time from when the pressure reaches 5 kPa until the mold contacts the resist is about 5 minutes.

接触後、300kPaの押付け圧で5秒間加圧し、360nmの波長を含む紫外光により、照射量が300mJ/cm2となるように露光し、レジストを硬化させた。基板およびモールドの外縁部を機械的に保持、もしくは裏面を吸引保持した状態で、基板またはモールドを押圧と反対方向に相対移動させることでモールドを剥離した。
<実施例1:段差基板210H(試料番号101)の製造>
以下に示す手順により、図7(i)に示される段差基板210Hを製造した。
After the contact, the pressure was applied for 5 seconds with a pressing pressure of 300 kPa, and the resist was cured by exposing to an irradiation amount of 300 mJ / cm 2 with ultraviolet light including a wavelength of 360 nm. The mold was peeled by moving the substrate or the mold in the direction opposite to the pressing in a state where the outer edge of the substrate and the mold was mechanically held or the back surface was sucked and held.
<Example 1: Production of stepped substrate 210H (sample number 101)>
The step substrate 210H shown in FIG. 7 (i) was manufactured by the following procedure.

[積層基板110Eの作製]
積層基板として、上述した積層基板X[SiO/SiC/SiOC/Si基板]の作製において説明した方法により、図7(a)に示される積層基板110Hを作製した。
[Fabrication of laminated substrate 110E]
A multilayer substrate 110H shown in FIG. 7A was fabricated by the method described in the fabrication of the multilayer substrate X [SiO 2 / SiC / SiOC / Si substrate] described above as the multilayer substrate.

[マスク層120Eの作製]
上述したフォトリソグラフィー法によるマスク層の作製において説明した方法により、積層基板110Hの上に、反射防止膜(BARC)60Hと、マスク層120Hを作製し、図7(b)に示す本発明の積層体100Eを得た。
[Preparation of Mask Layer 120E]
An antireflection film (BARC) 60H and a mask layer 120H are formed on the stacked substrate 110H by the method described in the above-described mask layer manufacturing by the photolithography method, and the stack of the present invention shown in FIG. A body 100E was obtained.

[エッチングプロセス(H)]
以下に示す手順でエッチング処理を行い、図7(i)に示す段差基板210Hを得た。
[Etching process (H)]
Etching was performed according to the following procedure to obtain a stepped substrate 210H shown in FIG.

(1)第1のエッチング工程(H1)
図7(b)に示す積層体100Hの反射防止膜(BARC)60Hに対し、Ar+O+CF混合ガスを用いてエッチング処理を施し、マスク層120Hにおける第1のネガ型パターン40Hの第1の凹部11Hの形状を転写した(図7(c))。
(1) First etching step (H1)
The antireflection film (BARC) 60H of the multilayer body 100H shown in FIG. 7B is etched using an Ar + O 2 + CF 4 mixed gas, and the first negative pattern 40H of the first negative pattern 40H in the mask layer 120H is subjected to etching. The shape of the recess 11H was transferred (FIG. 7C).

エッチングH1はECRエッチング装置にて以下の条件で実施した。
:10sccm、CF:10sccm、Ar:1000sccm
装置内圧力:4Pa
プラズマパワー 400W
バイアスパワー 800W
基板温度 50℃
(2)第2のエッチング工程(H2)
図7(c)に示す構造体の第2の加工対象層30Hに対し、Ar+O+C混合ガスを用いてエッチング処理を施し、マスク層120Hにおける第1のネガ型パターン40Hの第1の凹部11Hの形状を転写した(図7(d))。
Etching H1 was performed with an ECR etching apparatus under the following conditions.
O 2 : 10 sccm, CF 4 : 10 sccm, Ar: 1000 sccm
Internal pressure: 4Pa
Plasma power 400W
Bias power 800W
Substrate temperature 50 ° C
(2) Second etching step (H2)
The second processing target layer 30H of the structure shown in FIG. 7C is etched using an Ar + O 2 + C 4 F 6 mixed gas, so that the first negative pattern 40H in the mask layer 120H is a first one. The shape of the concave portion 11H was transferred (FIG. 7D).

エッチングH2はECRエッチング装置にて以下の条件で実施した。
:20sccm、C:10sccm、Ar:500sccm
装置内圧力 1Pa
プラズマパワー 500W
バイアスパワー 700W
基板温度 50℃
(3)第3のエッチング工程(H3)
図7(d)に示す構造体のエッチングストッパー層1Hに対し、SF+NH混合ガスを用いてエッチング処理を施し、マスク層120Hにおける第1のネガ型パターン40Hの第1の凹部11Hの形状を転写した(図7(e))。
Etching H2 was performed with an ECR etching apparatus under the following conditions.
O 2 : 20 sccm, C 4 F 6 : 10 sccm, Ar: 500 sccm
Internal pressure 1Pa
Plasma power 500W
Bias power 700W
Substrate temperature 50 ° C
(3) Third etching step (H3)
The etching stopper layer 1H of the structure shown in FIG. 7D is etched using an SF 6 + NH 3 mixed gas, and the shape of the first recess 11H of the first negative pattern 40H in the mask layer 120H is formed. Was transferred (FIG. 7E).

エッチングH3はECRエッチング装置にて以下の条件で実施した。
SF:35sccm、NH:25sccm
装置内圧力 4Pa
プラズマパワー 600W
バイアスパワー 200W
基板温度 30℃
(4)第4のエッチング工程(H4)
図7(e)に示す構造体の第1の加工対象層20Hに対し、Ar+O+C混合ガスを用いてエッチング処理を施し、マスク層120Hにおける第1のネガ型パターン40Hの第1の凹部11Hの形状を転写した(図7(f))。
Etching H3 was performed with an ECR etching apparatus under the following conditions.
SF 6 : 35 sccm, NH 3 : 25 sccm
Internal pressure 4Pa
Plasma power 600W
Bias power 200W
Substrate temperature 30 ° C
(4) Fourth etching step (H4)
The first processing target layer 20H of the structure shown in FIG. 7E is etched using an Ar + O 2 + C 4 F 6 mixed gas, so that the first negative pattern 40H in the mask layer 120H is a first one. The shape of the concave portion 11H was transferred (FIG. 7F).

エッチングH4はECRエッチング装置にて以下の条件で実施した。
:20sccm、C:10sccm、Ar:500sccm
装置内圧力 4Pa
プラズマパワー 500W
バイアスパワー 700W
基板温度 50℃
(5)第5のエッチング工程(H5)
図7(f)に示す構造体のマスク層における残存する第1のネガ型パターン40Hと、反射防止膜60Hに対し、Ar+O+CF混合ガスを用いてエッチング処理を施し、マスク層120Hにおける第2のネガ型パターン50Hの第2の凹部12Hの形状を転写した(図7(g))。
Etching H4 was performed with an ECR etching apparatus under the following conditions.
O 2 : 20 sccm, C 4 F 6 : 10 sccm, Ar: 500 sccm
Internal pressure 4Pa
Plasma power 500W
Bias power 700W
Substrate temperature 50 ° C
(5) Fifth etching step (H5)
The first negative pattern 40H remaining in the mask layer of the structure shown in FIG. 7F and the antireflection film 60H are etched using an Ar + O 2 + CF 4 mixed gas, so that the first pattern in the mask layer 120H is obtained. The shape of the second concave portion 12H of the second negative pattern 50H was transferred (FIG. 7G).

エッチングH5はECRエッチング装置にて以下の条件で実施した。
:10sccm、CF:10sccm、Ar:1000sccm
装置内圧力 4Pa
プラズマパワー 400W
バイアスパワー 800W
基板温度 50℃
(6)第6のエッチング工程(H6)
図7(g)に示す構造体の第2の加工対象層30Hに対し、Ar+O+C混合ガスを用いてエッチング処理を施し、マスク層120Hにおける第2のネガ型パターン50Eの第2の凹部12Hの形状を転写した(図7(h))。
Etching H5 was performed with an ECR etching apparatus under the following conditions.
O 2 : 10 sccm, CF 4 : 10 sccm, Ar: 1000 sccm
Internal pressure 4Pa
Plasma power 400W
Bias power 800W
Substrate temperature 50 ° C
(6) Sixth etching step (H6)
The second processing target layer 30H of the structure shown in FIG. 7G is etched using an Ar + O 2 + C 4 F 6 mixed gas, so that the second negative pattern 50E in the mask layer 120H is second. The shape of the recess 12H was transferred (FIG. 7H).

エッチングH6はECRエッチング装置にて以下の条件で実施した。
:20sccm、C:10sccm、Ar:500sccm
装置内圧力 4Pa
プラズマパワー 500W
バイアスパワー 700W
基板温度 50℃
(7)アッシング工程
図7(h)に示す構造体に残存するマスク層(40H)、反射防止膜60Hに対し、Oガスを用いたアッシング処理を施し、マスク層(40H)、反射防止膜60Hを剥離することにより、図7(i)に示す段差基板210Hを得た。
アッシング処理はECRエッチング装置にて以下の条件で実施した。
O2:100sccm、Ar:100sccm
装置内圧力 4Pa
プラズマパワー 1000W
バイアスパワー 0W
基板温度 50℃
<実施例2:段差基板210I(試料番号102)の製造>
以下に示す手順により、図8(h)に示される段差基板210Iを製造した。
Etching H6 was performed with an ECR etching apparatus under the following conditions.
O 2 : 20 sccm, C 4 F 6 : 10 sccm, Ar: 500 sccm
Internal pressure 4Pa
Plasma power 500W
Bias power 700W
Substrate temperature 50 ° C
(7) Ashing Step The mask layer (40H) and the antireflection film 60H remaining in the structure shown in FIG. 7 (h) are subjected to an ashing process using O 2 gas, thereby the mask layer (40H) and the antireflection film. The step substrate 210H shown in FIG. 7 (i) was obtained by peeling 60H.
The ashing process was performed with the ECR etching apparatus under the following conditions.
O2: 100 sccm, Ar: 100 sccm
Internal pressure 4Pa
Plasma power 1000W
Bias power 0W
Substrate temperature 50 ° C
<Example 2: Production of step substrate 210I (sample number 102)>
The step substrate 210I shown in FIG. 8H was manufactured by the following procedure.

[積層基板110Iの作製]
積層基板として、上述した積層基板X[SiO/SiC/SiOC/Si基板]の作製において説明した方法により、図8(a)に示される積層基板110Iを作製した。
[Fabrication of laminated substrate 110I]
A multilayer substrate 110I shown in FIG. 8A was fabricated by the method described in the fabrication of the multilayer substrate X [SiO 2 / SiC / SiOC / Si substrate] described above as the multilayer substrate.

[マスク層120Iの作製]
上述したフォトリソグラフィー法によるマスク層の作製において説明した方法により、積層基板110Iの上に、反射防止膜(BARC)60Iと、マスク層120Iを作製し、図8(b)に示す本発明の積層体100Iを得た。
[Production of Mask Layer 120I]
An antireflection film (BARC) 60I and a mask layer 120I are formed on the multilayer substrate 110I by the method described in the above-described fabrication of the mask layer by the photolithography method, and the multilayer of the present invention shown in FIG. The body 100I was obtained.

[エッチングプロセス(I)]
以下に示す手順でエッチング処理を行い、図5(h)に示す段差基板210Fを得た。
[Etching process (I)]
Etching was performed according to the following procedure to obtain a stepped substrate 210F shown in FIG.

(1)第1のエッチング工程(I1)
図8(b)の積層体100Iの反射防止膜(BARC)60Iに対し、O+CF+Ar混合ガスを用いてエッチング処理を施し、マスク層120Iにおける第1のネガ型パターン40Iの第1の凹部11Iの形状を転写した(図8(c))。
(1) First etching step (I1)
The antireflection film (BARC) 60I of the stacked body 100I of FIG. 8B is etched using an O 2 + CF 4 + Ar mixed gas, and the first negative pattern 40I of the first negative pattern 40I in the mask layer 120I is etched. The shape of the recess 11I was transferred (FIG. 8C).

第1のエッチング工程(I1)におけるエッチング条件は、実施例1における第1のエッチング工程(H1)と同じである。   The etching conditions in the first etching step (I1) are the same as those in the first etching step (H1) in Example 1.

(2)第2のエッチング工程(I2)
図8(c)に示す構造体の第2の加工対象層30Iに対し、O+C+Ar混合ガスを用いてエッチング処理を施し、マスク層120Iにおける第1のネガ型パターン40Iの第1の凹部11Iの形状を転写した(図8(d))。
(2) Second etching step (I2)
The second processing target layer 30I of the structure shown in FIG. 8C is etched using an O 2 + C 4 F 6 + Ar mixed gas, and the first negative pattern 40I of the mask layer 120I is subjected to etching. The shape of one recess 11I was transferred (FIG. 8D).

第2のエッチング工程(I2)におけるエッチング条件は、実施例1における第2のエッチング工程(H2)と同じである。   The etching conditions in the second etching step (I2) are the same as those in the second etching step (H2) in the first embodiment.

(3)第3のエッチング工程(I3)
図8(d)に示す構造体のエッチングストッパー層1Iに対し、SF+NH混合ガスを用いてエッチング処理を施し、マスク層120Iにおける第1のネガ型パターン40Iの第1の凹部11Iの形状を転写した(図8(e))。
(3) Third etching step (I3)
The etching stopper layer 1I of the structure shown in FIG. 8D is etched using an SF 6 + NH 3 mixed gas, and the shape of the first recess 11I of the first negative pattern 40I in the mask layer 120I is formed. Was transferred (FIG. 8E).

第3のエッチング工程(I3)におけるエッチング条件は、実施例1における第3のエッチング工程(H3)と同じである。   The etching conditions in the third etching step (I3) are the same as those in the third etching step (H3) in Example 1.

(4)第4のエッチング工程(I4)
図8(e)に示す構造体のマスク層における残存する第1のネガ型パターン40Iと、反射防止膜60Iに対し、O+CF+Ar混合ガスを用いてエッチング処理を施し、マスク層120Iにおける第2のネガ型パターン50Iの第2の凹部12Iの形状を転写した(図8(f))。
(4) Fourth etching step (I4)
The remaining first negative pattern 40I and antireflection film 60I in the mask layer of the structure shown in FIG. 8E are etched using an O 2 + CF 4 + Ar mixed gas, and the mask layer 120I The shape of the second recess 12I of the second negative pattern 50I was transferred (FIG. 8 (f)).

第4のエッチング工程(I4)におけるエッチング条件は、実施例1における第5のエッチング工程(H5)と同じである。   The etching conditions in the fourth etching step (I4) are the same as those in the fifth etching step (H5) in Example 1.

(5)第5のエッチング工程(I5)
図8(f)に示す構造体の第1の加工対象層20Iと、第2の加工対象層30Iに対し、O+C+Ar混合ガスを用いてエッチング処理を同時に施した。これにより、第1の加工対象層20Iに対する、マスク層120Iにおける第1の凹部11Iの形状の転写と、第2の加工対象層30Iに対する、マスク層120Iにおける第2の凹部12Iの形状の転写を一括して行い、図8(g)に示す構造体を得た。
(5) Fifth etching step (I5)
The first processing target layer 20I and the second processing target layer 30I of the structure shown in FIG. 8F were simultaneously etched using an O 2 + C 4 F 6 + Ar mixed gas. Thereby, the transfer of the shape of the first recess 11I in the mask layer 120I to the first processing target layer 20I and the transfer of the shape of the second recess 12I in the mask layer 120I to the second processing target layer 30I are performed. The process was performed in a lump to obtain the structure shown in FIG.

第5のエッチング工程(I5)におけるエッチング条件は、実施例1における第4のエッチング工程(H4)と同じである。   The etching conditions in the fifth etching step (I5) are the same as those in the fourth etching step (H4) in Example 1.

(6)アッシング工程
図8(g)に示す構造体に残存するマスク層(40I)、反射防止膜60Iに対し、Oガスを用いたアッシング処理を施し、マスク層(40H)、反射防止膜60Hを剥離することにより、図8(g)に示す段差基板210Iを得た。
(6) Ashing process The mask layer (40I) and the antireflection film 60I remaining in the structure shown in FIG. 8G are subjected to an ashing process using O 2 gas, thereby the mask layer (40H) and the antireflection film. The step substrate 210I shown in FIG. 8G was obtained by peeling 60H.

アッシング処理条件は、実施例1におけるアッシング処理条件と同じである。
<実施例3:段差基板210J(試料番号103)の製造>
以下に示す手順により、図9(g)に示される段差基板210Jを製造した。
The ashing process conditions are the same as the ashing process conditions in the first embodiment.
<Example 3: Production of stepped substrate 210J (sample number 103)>
The step substrate 210J shown in FIG. 9G was manufactured by the following procedure.

[積層基板110Jの作製]
積層基板として、上述した積層基板X[SiO/SiC/SiOC/Si基板]の作製において説明した方法により、図9(a)に示される積層基板110Jを作製した。
[Production of Laminated Substrate 110J]
A laminated substrate 110J shown in FIG. 9A was produced by the method described in the production of the laminated substrate X [SiO 2 / SiC / SiOC / Si substrate] described above as the laminated substrate.

[マスク層120Gの作製]
上述したフォトリソグラフィー法によるマスク層の作製において説明した方法により、積層基板110Jの上に、反射防止膜(BARC)60Jと、マスク層120Jを作製し、図9(b)に示す本発明の積層体100Jを得た。
[Preparation of Mask Layer 120G]
An antireflection film (BARC) 60J and a mask layer 120J are formed on the multilayer substrate 110J by the method described in the above-described mask layer fabrication by the photolithography method, and the multilayer of the present invention shown in FIG. A body 100J was obtained.

[エッチングプロセス(J)]
以下に示す手順でエッチング処理を行い、図9(g)に示す段差基板210Jを得た。
[Etching process (J)]
Etching treatment was performed in the following procedure to obtain a stepped substrate 210J shown in FIG.

(1)第1のエッチング工程(J1)
図9(b)の積層体100Jの反射防止膜(BARC)60Jに対し、O+CF+Ar混合ガスを用いてエッチング処理を施し、マスク層120Jにおける第1のネガ型パターン40Jの第1の凹部11Jの形状を転写した(図9(c))。
(1) First etching step (J1)
The antireflection film (BARC) 60J of the multilayer body 100J of FIG. 9B is etched using an O 2 + CF 4 + Ar mixed gas, and the first negative pattern 40J of the first negative pattern 40J in the mask layer 120J is applied. The shape of the recess 11J was transferred (FIG. 9C).

第1のエッチング工程(J1)におけるエッチング条件は、実施例1における第1のエッチング工程(H1)と同じである。   The etching conditions in the first etching step (J1) are the same as those in the first etching step (H1) in Example 1.

(2)第2のエッチング工程(J2)
図9(c)に示す構造体の第2加工対象層30Jと、エッチングストッパー層1Jに対し、O+C+Ar混合ガスを用いてエッチング処理を連続して施した。これにより、第2加工対象層30Jに対する、マスク層120Jにおける第1の凹部11Jの転写と、エッチングストッパー層1Jに対する第1の凹部11Jの転写を、一回のエッチング処理により一括して行い、図9(d)に示す構造体を得た。
(2) Second etching step (J2)
Etching was continuously performed on the second processing target layer 30J and the etching stopper layer 1J of the structure shown in FIG. 9C using an O 2 + C 4 F 6 + Ar mixed gas. Thereby, the transfer of the first recess 11J in the mask layer 120J to the second processing target layer 30J and the transfer of the first recess 11J to the etching stopper layer 1J are collectively performed by one etching process. The structure shown in 9 (d) was obtained.

第2のエッチング工程(J2)におけるエッチング条件は、実施例1における第2のエッチング工程(H2)と同じである。   The etching conditions in the second etching step (J2) are the same as those in the second etching step (H2) in Example 1.

(3)第3のエッチング工程(J3)
図9(d)に示す構造体の残存する反射防止膜60Jに対し、O+CF+Ar混合ガスを用いてエッチング処理を施し、マスク層120Jにおける第2のネガ型パターン50Jの第2の凹部12Jの形状を転写した(図9(e))。
(3) Third etching step (J3)
The remaining antireflection film 60J of the structure shown in FIG. 9D is etched using an O 2 + CF 4 + Ar mixed gas, and the second concave portion of the second negative pattern 50J in the mask layer 120J. The shape of 12J was transferred (FIG. 9 (e)).

第3のエッチング工程(J3)におけるエッチング条件は、実施例1における第5のエッチング工程(H5)と同じである。   The etching conditions in the third etching step (J3) are the same as those in the fifth etching step (H5) in Example 1.

(4)第4のエッチング工程(J4)
図9(e)に示す構造体の第1の加工対象層20Jと、第2の加工対象層30Jに対し、O+C+Ar混合ガスを用いてエッチング処理を同時に施した。これにより、第1の加工対象層20Jに対する、マスク層120Jにおける第1の凹部11Jの形状の転写と、第2の加工対象層30Jに対する、マスク層120Jにおける第2の凹部12Jの形状の転写を一括して行い、図9(f)の構造体を得た。
(4) Fourth etching step (J4)
The first processing target layer 20J and the second processing target layer 30J of the structure shown in FIG. 9E were simultaneously etched using an O 2 + C 4 F 6 + Ar mixed gas. Thereby, the transfer of the shape of the first recess 11J in the mask layer 120J to the first processing target layer 20J and the transfer of the shape of the second recess 12J in the mask layer 120J to the second processing target layer 30J are performed. The process was performed in a lump to obtain the structure shown in FIG.

第4のエッチング工程(J4)におけるエッチング条件は、実施例1における第4のエッチング工程(H4)と同じである。   The etching conditions in the fourth etching step (J4) are the same as those in the fourth etching step (H4) in Example 1.

(5)アッシング工程
図9(f)に示す構造体に残存するマスク層(40J)、反射防止膜60Jに対し、Oガスを用いたアッシング処理を施し、マスク層(40J)、反射防止膜60Jを剥離することにより、図9(g)に示す段差基板210Jを得た。
(5) Ashing Step The mask layer (40J) and the antireflection film 60J remaining in the structure shown in FIG. 9 (f) are subjected to an ashing process using O 2 gas, thereby the mask layer (40J) and the antireflection film. By peeling 60J, a step substrate 210J shown in FIG. 9G was obtained.

アッシング処理条件は、実施例1におけるアッシング処理条件と同じである。
<実施例4:段差基板(試料番号104)の製造>
以下に示す手順により、段差基板(試料番号104)を製造した。
The ashing process conditions are the same as the ashing process conditions in the first embodiment.
<Example 4: Production of stepped substrate (sample number 104)>
A stepped substrate (sample number 104) was manufactured by the following procedure.

[積層基板の作製]
積層基板として、上述した積層基板X[SiO/SiC/SiOC/Si基板]の作製において説明した方法により、積層基板を作製した。
[Production of laminated substrate]
As the multilayer substrate, the multilayer substrate was fabricated by the method described in the fabrication of the multilayer substrate X [SiO 2 / SiC / SiOC / Si substrate] described above.

[マスク層の作製]
上述したインプリント法によるマスク層の作製において説明した方法により、上記積層基板の上にマスク層を作製し、本発明の積層体を得た。
[Production of mask layer]
A mask layer was produced on the laminated substrate by the method described in the production of the mask layer by the imprint method described above to obtain a laminate of the present invention.

[エッチングプロセス]
実施例3で説明したエッチングプロセス(J)と同じ方法により、上記積層体に対するエッチング処理を施し、次いで実施例3で説明したアッシング処理を施し、本発明の段差基板(試料番号104)を得た。
<比較例1:段差基板210S(試料番号201)の製造>
以下に示す手順により、図10(g)に示される段差基板210Sを製造した。
[Etching process]
By the same method as the etching process (J) described in Example 3, the stacked body was subjected to an etching process, and then the ashing process described in Example 3 was performed to obtain a stepped substrate (sample number 104) of the present invention. .
<Comparative Example 1: Production of step substrate 210S (sample number 201)>
The step substrate 210S shown in FIG. 10G was manufactured by the following procedure.

[積層基板110Sの作製]
積層基板として、上述した積層基板Y[SiO/SiOC/Si基板]の作製において説明した方法により、図10(a)に示される積層基板110Sを作製した。
[Production of Laminated Substrate 110S]
As the multilayer substrate, a multilayer substrate 110S shown in FIG. 10A was fabricated by the method described in the fabrication of the multilayer substrate Y [SiO 2 / SiOC / Si substrate] described above.

[マスク層120Sの作製]
上述したフォトリソグラフィー法によるマスク層の作製において説明した方法により、積層基板110Sの上に、反射防止膜(BARC)60Sと、マスク層120Sを作製し、図10(b)に示す積層体100Sを得た。
[Production of Mask Layer 120S]
An antireflection film (BARC) 60S and a mask layer 120S are formed on the multilayer substrate 110S by the method described in the above-described mask layer fabrication by the photolithography method, and the multilayer body 100S illustrated in FIG. Obtained.

[エッチングプロセス(S)]
以下に示す手順でエッチング処理を行い、図10(g)に示す段差基板210Sを得た。
[Etching process (S)]
Etching was performed according to the following procedure to obtain a stepped substrate 210S shown in FIG.

(1)第1のエッチング工程(S1)
図10(b)の積層体100Sの反射防止膜(BARC)60Sに対し、O+CF+Ar混合ガスを用いてエッチング処理を施し、マスク層120Sにおける第1のネガ型パターン40Sの第1の凹部11Sの形状を転写した(図10(c))。
(1) First etching step (S1)
The antireflection film (BARC) 60S of the stacked body 100S of FIG. 10B is etched using an O 2 + CF 4 + Ar mixed gas, and the first negative pattern 40S of the first negative pattern 40S in the mask layer 120S is processed. The shape of the recess 11S was transferred (FIG. 10C).

第1のエッチング工程(S1)におけるエッチング条件は、実施例1における第1のエッチング工程(H1)と同じである。   The etching conditions in the first etching step (S1) are the same as those in the first etching step (H1) in the first embodiment.

(2)第2のエッチング工程(S2)
図10(c)に示す構造体の第1の加工対象層20S及び第2の加工対象層30Sに対し、O+C+Ar混合ガスを用いてエッチング処理を連続して施し、マスク層120Sにおける第1のネガ型パターン40Sの第1の凹部11Sの形状を転写した(図10(d))。
(2) Second etching step (S2)
The first processing target layer 20S and the second processing target layer 30S of the structure shown in FIG. 10C are continuously subjected to an etching process using a mixed gas of O 2 + C 4 F 6 + Ar, and a mask layer The shape of the first concave portion 11S of the first negative pattern 40S at 120S was transferred (FIG. 10D).

第2のエッチング工程(S2)におけるエッチング条件は、実施例1における第2のエッチング工程(H2)と同じである。   The etching conditions in the second etching step (S2) are the same as those in the second etching step (H2) in the first embodiment.

(3)第3のエッチング工程(S3)
図10(d)に示す構造体のマスク層における残存する第1のネガ型パターン40Sと、反射防止膜60Sに対し、O+CF+Ar混合ガスを用いてエッチング処理を施し、マスク層120Sにおける第2のネガ型パターン50Sの第2の凹部12Sの形状を転写した(図10(e))。
(3) Third etching step (S3)
The first negative pattern 40S remaining in the mask layer of the structure shown in FIG. 10D and the antireflection film 60S are etched using an O 2 + CF 4 + Ar mixed gas, and the mask layer 120S The shape of the second recess 12S of the second negative pattern 50S was transferred (FIG. 10E).

第3のエッチング工程(S3)におけるエッチング条件は、実施例1における第5のエッチング工程(H5)と同じである。   The etching conditions in the third etching step (S3) are the same as those in the fifth etching step (H5) in the first embodiment.

(4)第4のエッチング工程(S4)
図10(e)に示す構造体の第二の加工対象層30Sに対し、O+C+Ar混合ガスを用いてエッチング処理を施し、マスク層120Sにおける第2のネガ型パターン50Sの第2の凹部12Sの形状を転写した(図10(f))。
(4) Fourth etching step (S4)
The second processing target layer 30S of the structure shown in FIG. 10E is etched using an O 2 + C 4 F 6 + Ar mixed gas, and the second negative pattern 50S in the mask layer 120S is subjected to etching. The shape of the second recess 12S was transferred (FIG. 10 (f)).

第4のエッチング工程(S4)におけるエッチング条件は、実施例1における第4のエッチング工程(H4)と同じである。   The etching conditions in the fourth etching step (S4) are the same as those in the fourth etching step (H4) in Example 1.

(5)アッシング工程
図10(f)に示す構造体に残存するマスク層(40S)、反射防止膜60Sに対し、Oガスを用いたアッシング処理を施し、マスク層(40S)、反射防止膜60Sを剥離することにより、図10(g)に示す段差基板210Sを得た。
(5) Ashing Step The mask layer (40S) and the antireflection film 60S remaining in the structure shown in FIG. 10 (f) are subjected to an ashing process using O 2 gas, thereby the mask layer (40S) and the antireflection film. By separating 60S, a stepped substrate 210S shown in FIG. 10G was obtained.

アッシング処理条件は、実施例1におけるアッシング処理条件と同じである。   The ashing process conditions are the same as the ashing process conditions in the first embodiment.

<評価>
[パターン形状]
パターン断面を走査型電子顕微鏡(日立社製S4800)で観察し、断面形状の良否を、下記基準に基づき評価した。結果を表2に示す。
<Evaluation>
[Pattern shape]
The cross section of the pattern was observed with a scanning electron microscope (S4800 manufactured by Hitachi, Ltd.), and the quality of the cross section was evaluated based on the following criteria. The results are shown in Table 2.

A:凹部が多段(2段)構造となっており、凹部の側壁部の角度が垂直で、且つ、角部での肩落ちがない形状(図11(a)参照)。   A: A shape in which the concave portion has a multi-stage (two-stage) structure, the angle of the side wall portion of the concave portion is vertical, and there is no shoulder drop at the corner portion (see FIG. 11A).

B:下記に示すいずれかの形状。
・凹部が多段(2段)構造となっていない形状(図11(b)及び(c)参照)。
・凹部の角部で肩落ちが発生している形状(図11(d)参照)。
・凹部の側壁部の角度が垂直ではない形状(図11(e)参照)。
B: Any of the shapes shown below.
A shape in which the recess is not a multi-stage (two-stage) structure (see FIGS. 11B and 11C).
A shape in which a shoulder drop occurs at the corner of the recess (see FIG. 11D).
A shape in which the angle of the side wall of the recess is not vertical (see FIG. 11E).

100A、100B、100C、100E、100F、100G、100H、100I、100J、100S 積層体
110A、110B、110C、110D、110E、110F、110G、110H、110I、110J、110S 積層基板
210D、210E、210F、210G、210H、210I、210J、210S
段差基板
120A、120B、120C、120D、120E、120F、120G、120H、120I、120J、120S マスク層
1A、1B、1C、1D、1E、1F、1G、1H、1I、1J 第1のエッチングストッパー層
2A、2B、2C、2D、2E、2F、2G 第2のエッチングストッパー層
3、3A、3B、3C、3D、3E、3F、3G、3H、3I、3J、3S 基板
10A、10B、10C、10D、10E、10F、10G、10H、10I、10J、10S 凹部
11A、11B、11C、11D、11E、11F、11G、11H、11I、11J、11S 第1の凹部
12A、12B、12C、12D、12E、12F、12G、12H、12I、12J、12S 第2凹部
20A、20B、20C、20D、20E、20F、20G、20H、20I、20J、20、20S 第1の加工対象層
30A、30B、30C、30D、30E、30F、30G、30H、30I、30J、30、30S 第2の加工対象層
40A、40B、40D、40D’、40E、40F、40G、40H、40I、40J、40S 第1のネガ型パターン
50A、50B、50D、50E、50F、50G、50H、50I、50J、50S
第2のネガ型パターン
50D’ 第2の膜
60B、60E、60F、60G、60H、60I、60J、60S 反射防止膜
70C 残膜層
100A, 100B, 100C, 100E, 100F, 100G, 100H, 100I, 100J, 100S Laminated body 110A, 110B, 110C, 110D, 110E, 110F, 110G, 110H, 110I, 110J, 110S Laminated substrate 210D, 210E, 210F, 210G, 210H, 210I, 210J, 210S
Stepped substrates 120A, 120B, 120C, 120D, 120E, 120F, 120G, 120H, 120I, 120J, 120S Mask layers 1A, 1B, 1C, 1D, 1E, 1F, 1G, 1H, 1I, 1J First etching stopper layer 2A, 2B, 2C, 2D, 2E, 2F, 2G Second etching stopper layer 3, 3A, 3B, 3C, 3D, 3E, 3F, 3G, 3H, 3I, 3J, 3S Substrate 10A, 10B, 10C, 10D 10E, 10F, 10G, 10H, 10I, 10J, 10S Recesses 11A, 11B, 11C, 11D, 11E, 11F, 11G, 11H, 11I, 11J, 11S First recesses 12A, 12B, 12C, 12D, 12E, 12F, 12G, 12H, 12I, 12J, 12S Second recesses 20A, 20B, 20C, 20D, 20E, 20F, 20G, 20H, 20I, 20J, 20, 20S First processing target layer 30A, 30B, 30C, 30D, 30E, 30F, 30G, 30H, 30I, 30J, 30, 30S Second processing target layer 40A, 40B, 40D, 40D ′, 40E, 40F, 40G, 40H, 40I, 40J, 40S First negative pattern 50A, 50B, 50D, 50E, 50F, 50G, 50H, 50I, 50J, 50S
Second negative pattern 50D ′ Second film 60B, 60E, 60F, 60G, 60H, 60I, 60J, 60S Antireflection film 70C Residual film layer

Claims (17)

深さ方向に向かって段階的に幅が小さくなる多段構造の凹部を備えたパターンを有する段差基板の製造方法であって、
(a)基板、第1の加工対象層、エッチングストッパー層、及び第2の加工対象層がこの順で積層された積層基板上に、深さ方向に向かって段階的に幅が小さくなる多段構造の凹部を備えたマスクパターンであって、前記凹部が、幅の最も小さい最下段である第1の凹部と、第1の凹部の上段である第2の凹部とから少なくとも構成されるマスクパターンを有するマスク層を形成する工程、及び
(b)前記マスク層をマスクとして前記積層基板にエッチング処理を行い、前記マスクパターンの形状を転写する工程、
を含む段差基板の製造方法。
A method of manufacturing a stepped substrate having a pattern with a multi-stage recess having a width that decreases stepwise in the depth direction,
(A) A multi-stage structure in which a width is gradually reduced in a depth direction on a laminated substrate in which a substrate, a first processing target layer, an etching stopper layer, and a second processing target layer are stacked in this order. A mask pattern comprising at least a first recess having a lowest width and a second recess being an upper stage of the first recess. A step of forming a mask layer having, and (b) a step of etching the laminated substrate using the mask layer as a mask to transfer the shape of the mask pattern,
A method for manufacturing a stepped substrate including:
前記マスクパターンを有するマスク層を形成する工程(a)が、
(i)前記積層基板上に、第1の凹部を備えた第1のネガ型パターンを形成する工程、及び、
(ii)前記第1のネガ型パターン上に、第2の凹部を備えた第2のネガ型パターンを形成する工程、
を含み、
前記工程(i)が、
(i−1)前記積層基板上に、感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物(1)を用いて第1の膜を形成する工程、
(i−2)第1の膜を露光する工程、及び
(i−3)露光した第1の膜を、第1の現像液を用いて現像する工程、
を含み、
前記工程(ii)が、
(ii−1)第1のネガ型パターン上に、感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物(2)を用いて第2の膜を形成する工程、
(ii−2)第2の膜を露光する工程、及び、
(ii−3)露光した第2の膜を、第2の現像液を用いて現像する工程、
を含む、請求項1に記載の段差基板の製造方法。
The step (a) of forming a mask layer having the mask pattern comprises:
(I) forming a first negative pattern having a first recess on the laminated substrate; and
(Ii) forming a second negative pattern having a second recess on the first negative pattern;
Including
The step (i)
(I-1) forming a first film on the laminated substrate using the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition (1);
(I-2) a step of exposing the first film, and (i-3) a step of developing the exposed first film using a first developer,
Including
The step (ii)
(Ii-1) forming a second film on the first negative pattern using the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition (2);
(Ii-2) exposing the second film, and
(Ii-3) developing the exposed second film using a second developer,
The manufacturing method of the level | step difference board | substrate of Claim 1 containing this.
感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物(1)が、酸の作用により極性が増大して有機溶剤を含む現像液に対する溶解性が減少する樹脂を含有する組成物である、請求項2に記載の段差基板の製造方法。   The actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition (1) is a composition containing a resin whose polarity is increased by the action of an acid and whose solubility in a developer containing an organic solvent is reduced. The manufacturing method of the level | step difference board | substrate of description. 第1の現像液が、有機溶剤を含む現像液である、請求項2又は3に記載の段差基板の製造方法。   The manufacturing method of the level | step difference board | substrate of Claim 2 or 3 whose 1st developing solution is a developing solution containing the organic solvent. 感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物(2)が、酸の作用により極性が増大して有機溶剤を含む現像液に対する溶解性が減少する樹脂を含有する組成物である、請求項2〜4のいずれか1項に記載の段差基板の製造方法。   The actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition (2) is a composition containing a resin whose polarity increases by the action of an acid and whose solubility in a developer containing an organic solvent decreases. 5. A method for manufacturing a stepped substrate according to any one of 4 above. 第2の現像液が、有機溶剤を含む現像液である、請求項2〜5のいずれか1項に記載の段差基板の製造方法。   The manufacturing method of the level | step difference board | substrate of any one of Claims 2-5 whose 2nd developing solution is a developing solution containing the organic solvent. 前記工程(i)と前記工程(ii)との間に、加熱工程を更に含む、請求項2〜6のいずれか1項に記載の段差基板の製造方法。   The method for manufacturing a stepped substrate according to any one of claims 2 to 6, further comprising a heating step between the step (i) and the step (ii). 感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物(1)と感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物(2)とが異なる組成物である、請求項2〜7のいずれか1項に記載の段差基板の製造方法。   The actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition (1) and the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition (2) are different compositions according to any one of claims 2 to 7. A method for manufacturing a stepped substrate. 感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物(1)と感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物(2)とが同一の組成物である、請求項2〜7のいずれか1項に記載の段差基板の製造方法。   The actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition (1) and the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition (2) are the same composition, according to any one of claims 2 to 7. Manufacturing method for stepped substrate. 前記マスクパターンを有するマスク層を形成する工程(a)が、底部から頂部に向かって段階的に幅が小さくなる多段構造の凸部を備えたパターンを有するモールドを使用したインプリント方式により、前記マスクパターンを形成することを含む、請求項1に記載の段差基板の製造方法。   The step (a) of forming the mask layer having the mask pattern is performed by an imprint method using a mold having a pattern having a multi-stage projecting portion whose width gradually decreases from the bottom toward the top. The manufacturing method of the level | step difference board | substrate of Claim 1 including forming a mask pattern. 前記マスクパターンの形状を転写するエッチング処理工程(b)が、
(b1)第1のエッチングにより第2の加工対象層に第1の凹部の形状を転写する工程、
(b2)第2のエッチングにより前記エッチングストッパー層に第1の凹部の形状を転写する工程、
(b3)第3のエッチングにより第1の加工対象層に第1の凹部の形状を転写する工程、及び
(b4)第4のエッチングにより第2の加工対象層に第2の凹部の形状を転写する工程
を含む、請求項1〜10のいずれか1項に記載の段差基板の製造方法。
An etching process step (b) for transferring the shape of the mask pattern;
(B1) a step of transferring the shape of the first recess to the second processing target layer by the first etching;
(B2) transferring the shape of the first recess to the etching stopper layer by second etching;
(B3) transferring the shape of the first recess to the first processing target layer by the third etching; and (b4) transferring the shape of the second recess to the second processing target layer by the fourth etching. The manufacturing method of the level | step difference board | substrate of any one of Claims 1-10 including the process to do.
工程(b3)と工程(b4)を同時に行う、請求項11に記載の段差基板の製造方法。   The manufacturing method of the level | step difference board | substrate of Claim 11 which performs a process (b3) and a process (b4) simultaneously. 工程(b1)と工程(b2)を、同一のエッチング条件により一括して行う、請求項11又は12に記載の段差基板の製造方法。   The method for manufacturing a stepped substrate according to claim 11 or 12, wherein the step (b1) and the step (b2) are collectively performed under the same etching conditions. マスク層における第1の凹部と前記積層基板との間に層が介在する場合に、工程(b1)の前に、エッチングにより当該層に第1の凹部の形状を転写する工程を更に含む、請求項11〜13のいずれか1項に記載の段差基板の製造方法。   The method further includes, before the step (b1), transferring the shape of the first recess to the layer by etching when the layer is interposed between the first recess in the mask layer and the laminated substrate. Item 14. The method for manufacturing a stepped substrate according to any one of Items 11 to 13. 前記多段構造の凹部を備えたパターンを有する段差基板がデュアルダマシン構造を有する段差基板である、請求項1〜14のいずれか1項に記載の段差基板の製造方法。   The method for manufacturing a stepped substrate according to any one of claims 1 to 14, wherein the stepped substrate having a pattern having a multi-stage recessed portion is a stepped substrate having a dual damascene structure. 請求項1〜15のいずれか1項に記載の段差基板の製造方法を含む電子デバイスの製造方法。   The manufacturing method of an electronic device containing the manufacturing method of the level | step difference board of any one of Claims 1-15. 基板、第1の加工対象層、エッチングストッパー層及び第2の加工対象層がこの順で積層された積層基板上に、深さ方向に向かって段階的に幅が小さくなる多段構造の凹部を備えたマスクパターンを有するマスク層を具備する積層体。   A multi-stage recess having a width that decreases stepwise in the depth direction is provided on a stacked substrate in which the substrate, the first processing target layer, the etching stopper layer, and the second processing target layer are stacked in this order. A laminate comprising a mask layer having a mask pattern.
JP2015195272A 2015-09-30 2015-09-30 Manufacturing method of stepped substrate, manufacturing method of electronic device, and laminate Pending JP2017069461A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015195272A JP2017069461A (en) 2015-09-30 2015-09-30 Manufacturing method of stepped substrate, manufacturing method of electronic device, and laminate

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015195272A JP2017069461A (en) 2015-09-30 2015-09-30 Manufacturing method of stepped substrate, manufacturing method of electronic device, and laminate

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2017069461A true JP2017069461A (en) 2017-04-06

Family

ID=58495157

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2015195272A Pending JP2017069461A (en) 2015-09-30 2015-09-30 Manufacturing method of stepped substrate, manufacturing method of electronic device, and laminate

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2017069461A (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108807142A (en) * 2017-04-27 2018-11-13 株式会社日立国际电气 Manufacturing method, substrate processing device and the recording medium of semiconductor devices
US11393671B2 (en) 2019-09-18 2022-07-19 Kioxia Corporation Method of forming pattern and method of manufacturing semiconductor device
US11869866B2 (en) 2020-03-12 2024-01-09 Kioxia Corporation Wiring formation method, method for manufacturing semiconductor device, and semiconductor device
WO2024150571A1 (en) * 2023-01-11 2024-07-18 富士フイルム株式会社 Pattern formation method and method for manufacturing electronic device
WO2025120861A1 (en) * 2023-12-08 2025-06-12 株式会社レゾナック Method for manufacturing semiconductor device

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108807142A (en) * 2017-04-27 2018-11-13 株式会社日立国际电气 Manufacturing method, substrate processing device and the recording medium of semiconductor devices
JP2018186226A (en) * 2017-04-27 2018-11-22 株式会社Kokusai Electric Semiconductor device manufacturing method, substrate processing apparatus, program, and recording medium
US11037823B2 (en) 2017-04-27 2021-06-15 Kokusai Electric Corporation Method of manufacturing semiconductor device
CN108807142B (en) * 2017-04-27 2023-09-22 株式会社国际电气 Semiconductor device manufacturing method, substrate processing apparatus and recording medium
US11393671B2 (en) 2019-09-18 2022-07-19 Kioxia Corporation Method of forming pattern and method of manufacturing semiconductor device
US11869866B2 (en) 2020-03-12 2024-01-09 Kioxia Corporation Wiring formation method, method for manufacturing semiconductor device, and semiconductor device
WO2024150571A1 (en) * 2023-01-11 2024-07-18 富士フイルム株式会社 Pattern formation method and method for manufacturing electronic device
WO2025120861A1 (en) * 2023-12-08 2025-06-12 株式会社レゾナック Method for manufacturing semiconductor device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI827629B (en) Actinic-ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition, method for forming pattern, method for producing electronic device, resin
KR101707879B1 (en) Organic treatment solution for patterning of chemically amplified resist film, container for organic treatment solution for patterning of chemically amplified resist film, and pattern formation method, electronic device manufacturing method, and electronic device using same
JP7221308B2 (en) Actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition, resist film, pattern forming method, electronic device manufacturing method
JP5836230B2 (en) PATTERN FORMING METHOD, ELECTRON-SENSITIVE OR EXTREME UV-SENSITIVE RESIN COMPOSITION, RESIST FILM, AND ELECTRONIC DEVICE MANUFACTURING METHOD USING THEM
JP6240489B2 (en) Pattern forming method and electronic device manufacturing method
JP5865725B2 (en) Pattern forming method, actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition and resist film, and method for producing electronic device using them
JP6296972B2 (en) PATTERN FORMING METHOD, ETCHING METHOD, AND ELECTRONIC DEVICE MANUFACTURING METHOD
TW200839467A (en) Pattern forming method, resist composition for multiple development used in the pattern forming method, developer for negative development used in the pattern forming method, and rinsing solution for negative development used in the pattern forming metho
JP6186168B2 (en) Pattern forming method and electronic device manufacturing method
JP6126551B2 (en) Pattern peeling method, electronic device manufacturing method
KR20180048838A (en) Process liquid and pattern forming method
CN104330957A (en) ACTINIC RAY-SENSITIVE OR RADIATION-SENSITIVE RESIN COMPOSITION for pattern forming method
JP2013174715A (en) Pattern forming method, actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition, resist film, manufacturing method of electronic device using these, and electronic device
TW201512782A (en) Pattern forming method, actinic-ray or radiation-sensitive resin composition, resist film, and method for manufacturing electronic device, and electronic device therefrom
CN104330956A (en) Photoresist composition, coated substrate, and method of forming electronic device
CN105122144A (en) Pattern formation method, electronic-device manufacturing method, and electronic device
WO2015133235A1 (en) Pattern forming method, etching method, method for manufacturing electronic device, and electronic device
JP2017069461A (en) Manufacturing method of stepped substrate, manufacturing method of electronic device, and laminate
JP5982442B2 (en) Organic processing liquid for patterning chemically amplified resist film, pattern formation method using the same, and electronic device manufacturing method
WO2016163174A1 (en) Pattern forming method, etching method and method for manufacturing electronic device
TW201736386A (en) Processing liquid, pattern forming method, and method of manufacturing electronic component
JP2015082011A (en) PATTERN FORMING METHOD, ELECTRONIC DEVICE MANUFACTURING METHOD USING THE SAME, AND ELECTRONIC DEVICE
TW201740204A (en) Pattern forming method, method of manufacturing electronic component
WO2015060151A1 (en) Pattern forming method, method for manufacturing electronic device, and electronic device
TW202026320A (en) Method for forming pattern and resist laminate for developing by organic solvent