JP5776615B2 - Pattern formation method - Google Patents

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本発明は、現像後のレジストパターン上に塗布し、ベーク、現像によってレジストパターンの寸法を効果的に縮小することができるパターン形成方法に関する。   The present invention relates to a pattern forming method that can be applied onto a resist pattern after development, and the size of the resist pattern can be effectively reduced by baking and development.

近年、LSIの高集積化と高速度化に伴い、パターンルールの微細化が求められている中、現在汎用技術として用いられている光露光では、光源の波長に由来する本質的な解像度の限界を打ち破るために、ArFエキシマレーザー液浸リソグラフィーにダブルパターニングを組み合わせた微細加工が行われている。ダブルパターニングの方法としては、露光したパターンを基板のハードマスクにエッチングによって転写し、半分のピッチずらした位置に2回目の露光を行い、ハードマスクを加工するリソエッチリソエッチ(LELE)法が挙げられる。この方法は、2回の露光の位置ズレが生じる問題を有している。一方、レジストパターンハードマスクに転写し、ハードマスクの両側の側壁に膜を付けてこれによってパターンを倍加するSADP法は、露光が1回で済むために位置ズレの問題を低減できる。プロセスを簡略化するために、ハードマスクの側壁ではなく現像後のレジストパターンの側壁に酸化珪素膜を形成してこれによってパターンを倍加するSADP法も提案されている。   In recent years, with the higher integration and higher speed of LSIs, there is a demand for finer pattern rules. In light exposure currently used as a general-purpose technology, the intrinsic resolution limit derived from the wavelength of the light source In order to overcome this problem, microfabrication in which double patterning is combined with ArF excimer laser immersion lithography is performed. As a double patterning method, there is a litho-etch litho-etching (LELE) method in which an exposed pattern is transferred to a hard mask of a substrate by etching, a second exposure is performed at a position shifted by a half pitch, and the hard mask is processed. It is done. This method has a problem of causing a positional deviation between two exposures. On the other hand, the SADP method of transferring to a resist pattern hard mask and forming a film on both side walls of the hard mask, thereby doubling the pattern, can reduce the problem of misalignment because only one exposure is required. In order to simplify the process, a SADP method has been proposed in which a silicon oxide film is formed not on the side wall of the hard mask but on the side wall of the resist pattern after development, thereby doubling the pattern.

SADP法で倍加したラインアンドスペース1:1のパターンを形成しようとすると、レジストパターンの幅を1、スペースを3にする必要がある。ラインアンドスペース1:1のマスクを使ってオーバー露光で1:3のパターンを形成、あるいはラインアンドスペース1:3のマスクを使って1:3のパターンを形成しようとすると、ベストフォーカスからフォーカスをシフトさせて露光した部分のラインの幅が細くなりフォーカスマージンが狭くなる。ラインアンドスペースパターンは、ラインとスペースの幅が1:1の寸法が最もフォーカスマージンを広く取ることができる。よって、露光と現像で1:1パターンを形成し、その後の付加プロセスでラインを細らせるスリミングプロセスが必要となり、様々なスリミングプロセスと材料が提案されている。酸素ガスを混入したドライエッチングによってスリミングさせる方法、オゾン水によってスリミングさせる方法(特許文献1:特開2004−63490号公報)、酸を添加した溶液を塗布し、ベーク後アルカリ現像液で酸を添加した溶液を除去してスリミングする方法(特許文献2:特開2010−267880号公報)が提案されている。酸を含む溶液によるスリミング方法は、ポジ型レジスト膜の脱保護反応を利用するものであるが、酸を含む溶液からレジストパターンへの酸の拡散距離の制御が困難である。   In order to form a line and space 1: 1 pattern doubled by the SADP method, it is necessary to make the width of the resist pattern 1 and the space 3. If a 1: 3 pattern is formed by overexposure using a line-and-space 1: 1 mask, or if a 1: 3 pattern is formed using a line-and-space 1: 3 mask, focus is adjusted from the best focus. The line width of the portion exposed by shifting becomes narrower and the focus margin becomes narrower. In the line and space pattern, a dimension with a line and space width of 1: 1 can provide the widest focus margin. Therefore, a slimming process is required in which a 1: 1 pattern is formed by exposure and development, and then the line is narrowed by an additional process, and various slimming processes and materials have been proposed. A method of slimming by dry etching mixed with oxygen gas, a method of slimming with ozone water (Patent Document 1: Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-63490), an acid-added solution is applied, and an acid is added with an alkaline developer after baking. A method of slimming by removing the solution (Patent Document 2: Japanese Patent Application Laid-Open No. 2010-267880) has been proposed. The slimming method using a solution containing an acid utilizes a deprotection reaction of a positive resist film, but it is difficult to control the diffusion distance of the acid from the solution containing the acid to the resist pattern.

特開2004−63490号公報JP 2004-63490 A 特開2010−267880号公報JP 2010-267880 A

上述したように、レジストパターン上に酸を添加した溶液を塗布する方法では酸の拡散が制御できないためにスリミング量をコントロールすることが困難である。
本発明は、上記事情を改善したもので、スリミング量をコントロールし、スリミング後のエッジラフネスや形状の劣化がないスリミング材料及びこれを用いたパターン形成方法を提供することを目的とする。
As described above, it is difficult to control the slimming amount because the acid diffusion cannot be controlled in the method of applying the acid added solution on the resist pattern.
An object of the present invention is to provide a slimming material that controls the slimming amount and does not deteriorate edge roughness and shape after slimming, and a pattern forming method using the slimming material.

上記課題を解決するために、本発明によれば、下記に示されるパターン形成方法及びこれに用いるスリミング材料が有効であることを知見した。
従って、本発明は、下記のパターン形成方法並びにこれに用いるスリミング材料を提供する。
〔1〕
酸によりアルカリ溶解性が向上する高分子化合物をベース樹脂とする化学増幅ポジ型レジスト材料の膜を露光、ベーク(PEB)し、アルカリ水により現像した後のレジストパターン上に、下記一般式(1)で示されるスルホン酸残基を有する高分子化合物を含む溶液を塗布し、ベークし、アルカリ水による現像を行い、該スルホン酸残基を有する高分子化合物を除去し、レジストパターンを細らせることを特徴とするパターン形成方法。

Figure 0005776615
(式中、R 1 、R 3 は同一又は異種の水素原子又はメチル基を示す。mは1又は2である。mが1の場合、X 1 は単結合又は2価の有機基であり、mが2の場合、X 1 は3価の有機基である。X 2 は単結合又は2価の有機基である。X 1 、X 2 が2価の有機基の場合、フェニレン基、−R 4 −C(=O)−O−R 5 −、−R 4 −O−R 5 −、又は−R 4 −C(=O)−NH−R 5 −を表し、R 4 は同一又は異種の単結合、又は炭素数6〜10のアリーレン基、R 5 は同一又は異種の単結合、又は炭素数1〜10の直鎖状、分岐状、環状又は有橋環式のアルキレン基、炭素数6〜10のアリーレン基又は炭素数2〜10のアルケニレン基であり、エーテル基、エステル基、又はフッ素原子を有していてもよい。X 1 が3価の有機基の場合、フェニレン基から水素原子が1個脱離した基、又は−R 4 −C(=O)−O−R 5’ −、−R 4 −O−R 5’ −、又は−R 4 −C(=O)−NH−R 5’ −で示される基であり、R 4 は上記の通り、R 5’ はR 5 から水素原子が1個脱離した基を示す。R 2 は水素原子、フッ素原子、メチル基、トリフルオロメチル基、ジフルオロメチル基であり、又はX 1 と結合して炭素数1〜6の環を形成していてもよく、環の中にフッ素原子、エーテル基を有していてもよい。a1、a2は0<a1<1.0、0<a2<1.0、0.5≦a1+a2≦1.0の範囲である。)

式(1)で示される高分子化合物を含む溶液が、炭素数8〜12のエーテル化合物を溶剤とする〔1〕に記載のパターン形成方法。

炭素数8〜12のエーテル化合物が、ジ−n−ブチルエーテル、ジ−イソブチルエーテル、ジ−sec−ブチルエーテル、ジ−n−ペンチルエーテル、ジイソペンチルエーテル、ジ−sec−ペンチルエーテル、ジ−tert−アミルエーテル、ジ−n−ヘキシルエーテルから選ばれる1種以上であることを特徴とする〔〕に記載のパターン形成方法。

上記エーテル化合物に、炭素数4〜10の高級アルコールを0.1〜90質量%混合することを特徴とする〔〕又は〔〕に記載のパターン形成方法。

炭素数4〜10の高級アルコールが、1−ブチルアルコール、2−ブチルアルコール、イソブチルアルコール、tert−ブチルアルコール、1−ペンタノール、2−ペンタノール、3−ペンタノール、tert−アミルアルコール、ネオペンチルアルコール、2−メチル−1−ブタノール、3−メチル−1−ブタノール、3−メチル−3−ペンタノール、シクロペンタノール、1−ヘキサノール、2−ヘキサノール、3−ヘキサノール、2,3−ジメチル−2−ブタノール、3,3−ジメチル−1−ブタノール、3,3−ジメチル−2−ブタノール、2−エチル−1−ブタノール、2−メチル−1−ペンタノール、2−メチル−2−ペンタノール、2−メチル−3−ペンタノール、3−メチル−1−ペンタノール、3−メチル−2−ペンタノール、3−メチル−3−ペンタノール、4−メチル−1−ペンタノール、4−メチル−2−ペンタノール、4−メチル−3−ペンタノール、シクロヘキサノール、1−オクタノールから選ばれる1種以上であることを特徴とする〔〕に記載のパターン形成方法。

下記一般式(1)で示される高分子化合物を含有することを特徴とするレジストパターンのスリミング材料。
Figure 0005776615
(式中、R1、R3は同一又は異種の水素原子又はメチル基を示す。mは1又は2である。mが1の場合、X1は単結合又は2価の有機基であり、mが2の場合、X1は3価の有機基である。X2は単結合又は2価の有機基である。X1、X2が2価の有機基の場合、フェニレン基、−R4−C(=O)−O−R5−、−R4−O−R5−、又は−R4−C(=O)−NH−R5−を表し、R4は同一又は異種の単結合、又は炭素数6〜10のアリーレン基、R5は同一又は異種の単結合、又は炭素数1〜10の直鎖状、分岐状、環状又は有橋環式のアルキレン基、炭素数6〜10のアリーレン基又は炭素数2〜10のアルケニレン基であり、エーテル基、エステル基、又はフッ素原子を有していてもよい。X1が3価の有機基の場合、フェニレン基から水素原子が1個脱離した基、又は−R4−C(=O)−O−R5’−、−R4−O−R5’−、又は−R4−C(=O)−NH−R5’−で示される基であり、R4は上記の通り、R5’はR5から水素原子が1個脱離した基を示す。R2は水素原子、フッ素原子、メチル基、トリフルオロメチル基、ジフルオロメチル基であり、又はX1と結合して炭素数1〜6の環を形成していてもよく、環の中にフッ素原子、エーテル基を有していてもよい。a1、a2は0<a1<1.0、0<a2<1.0、0.5≦a1+a2≦1.0の範囲である。)

式(1)で示される高分子化合物を炭素数8〜12のエーテル化合物に溶解してなる〔〕に記載のスリミング材料。

炭素数8〜12のエーテル化合物が、ジ−n−ブチルエーテル、ジ−イソブチルエーテル、ジ−sec−ブチルエーテル、ジ−n−ペンチルエーテル、ジイソペンチルエーテル、ジ−sec−ペンチルエーテル、ジ−tert−アミルエーテル、ジ−n−ヘキシルエーテルから選ばれる1種以上であることを特徴とする〔〕に記載のスリミング材料。

上記エーテル化合物に、炭素数4〜10の高級アルコールを0.1〜90質量%混合することを特徴とする〔〕又は〔〕に記載のスリミング材料。
10
炭素数4〜10の高級アルコールが、1−ブチルアルコール、2−ブチルアルコール、イソブチルアルコール、tert−ブチルアルコール、1−ペンタノール、2−ペンタノール、3−ペンタノール、tert−アミルアルコール、ネオペンチルアルコール、2−メチル−1−ブタノール、3−メチル−1−ブタノール、3−メチル−3−ペンタノール、シクロペンタノール、1−ヘキサノール、2−ヘキサノール、3−ヘキサノール、2,3−ジメチル−2−ブタノール、3,3−ジメチル−1−ブタノール、3,3−ジメチル−2−ブタノール、2−エチル−1−ブタノール、2−メチル−1−ペンタノール、2−メチル−2−ペンタノール、2−メチル−3−ペンタノール、3−メチル−1−ペンタノール、3−メチル−2−ペンタノール、3−メチル−3−ペンタノール、4−メチル−1−ペンタノール、4−メチル−2−ペンタノール、4−メチル−3−ペンタノール、シクロヘキサノール、1−オクタノールから選ばれる1種以上であることを特徴とする〔〕に記載のスリミング材料。 In order to solve the above-mentioned problems, it has been found that according to the present invention, the pattern forming method shown below and the slimming material used therefor are effective.
Accordingly, the present invention provides the following pattern forming method and a slimming material used therefor.
[1]
Film exposure of chemically amplified positive resist composition polymer compound improves the alkali solubility and the base resin by an acid, and bake (PEB), on the resist pattern after the development with an alkali aqueous represented by the following general formula (1 The solution containing a polymer compound having a sulfonic acid residue represented by ) is applied, baked, developed with alkaline water, the polymer compound having the sulfonic acid residue is removed, and the resist pattern is thinned. The pattern formation method characterized by the above-mentioned.
Figure 0005776615
(In the formula, R 1 and R 3 represent the same or different hydrogen atoms or methyl groups . M is 1 or 2. When m is 1, X 1 is a single bond or a divalent organic group. When m is 2, X 1 is a trivalent organic group, X 2 is a single bond or a divalent organic group, and when X 1 and X 2 are divalent organic groups, a phenylene group, —R 4 —C (═O) —O—R 5 —, —R 4 —O—R 5 —, or —R 4 —C (═O) —NH—R 5 —, wherein R 4 is the same or different. A single bond or an arylene group having 6 to 10 carbon atoms, R 5 is the same or different single bond, or a linear, branched, cyclic or bridged alkylene group having 1 to 10 carbon atoms, carbon number 6 An arylene group having from 1 to 10 carbon atoms or an alkenylene group having from 2 to 10 carbon atoms, which may have an ether group, an ester group, or a fluorine atom, and when X 1 is a trivalent organic group, A group in which one hydrogen atom is eliminated from the group, or —R 4 —C (═O) —O—R 5 ′ —, —R 4 —O—R 5 ′ —, or —R 4 —C (═O ) -NH-R 5 '- is a group represented by, R 4 is above the street, R 5' is .R 2 in which a group having a hydrogen atom released one de from R 5 represents a hydrogen atom, a fluorine atom, It may be a methyl group, a trifluoromethyl group or a difluoromethyl group, or may be bonded to X 1 to form a ring having 1 to 6 carbon atoms, and has a fluorine atom or an ether group in the ring. A1 and a2 are in the range of 0 <a1 <1.0, 0 <a2 <1.0, 0.5 ≦ a1 + a2 ≦ 1.0.)
[ 2 ]
The solution containing the polymer compound Ru shown in equation (1) The pattern forming method according to an ether compound having 8 to 12 carbon atoms and a solvent (1).
[ 3 ]
The ether compound having 8 to 12 carbon atoms is di-n-butyl ether, di-isobutyl ether, di-sec-butyl ether, di-n-pentyl ether, diisopentyl ether, di-sec-pentyl ether, di-tert- The pattern forming method as described in [ 2 ], which is at least one selected from amyl ether and di-n-hexyl ether.
[ 4 ]
The pattern formation method as described in [ 2 ] or [ 3 ], wherein 0.1 to 90% by mass of a higher alcohol having 4 to 10 carbon atoms is mixed with the ether compound.
[ 5 ]
A higher alcohol having 4 to 10 carbon atoms is 1-butyl alcohol, 2-butyl alcohol, isobutyl alcohol, tert-butyl alcohol, 1-pentanol, 2-pentanol, 3-pentanol, tert-amyl alcohol, neopentyl. Alcohol, 2-methyl-1-butanol, 3-methyl-1-butanol, 3-methyl-3-pentanol, cyclopentanol, 1-hexanol, 2-hexanol, 3-hexanol, 2,3-dimethyl-2 -Butanol, 3,3-dimethyl-1-butanol, 3,3-dimethyl-2-butanol, 2-ethyl-1-butanol, 2-methyl-1-pentanol, 2-methyl-2-pentanol, 2 -Methyl-3-pentanol, 3-methyl-1-pentanol, 3-methyl-2-pentanol Selected from the group consisting of benzene, 3-methyl-3-pentanol, 4-methyl-1-pentanol, 4-methyl-2-pentanol, 4-methyl-3-pentanol, cyclohexanol and 1-octanol It is above, The pattern formation method as described in [ 4 ] characterized by the above-mentioned.
[ 6 ]
A resist pattern slimming material comprising a polymer compound represented by the following general formula (1):
Figure 0005776615
(In the formula, R 1 and R 3 represent the same or different hydrogen atoms or methyl groups. M is 1 or 2. When m is 1, X 1 is a single bond or a divalent organic group. When m is 2, X 1 is a trivalent organic group, X 2 is a single bond or a divalent organic group, and when X 1 and X 2 are divalent organic groups, a phenylene group, —R 4 —C (═O) —O—R 5 —, —R 4 —O—R 5 —, or —R 4 —C (═O) —NH—R 5 —, wherein R 4 is the same or different. A single bond or an arylene group having 6 to 10 carbon atoms, R 5 is the same or different single bond, or a linear, branched, cyclic or bridged alkylene group having 1 to 10 carbon atoms, carbon number 6 An arylene group having from 1 to 10 carbon atoms or an alkenylene group having from 2 to 10 carbon atoms, which may have an ether group, an ester group, or a fluorine atom, and when X 1 is a trivalent organic group, A group in which one hydrogen atom is eliminated from the group, or —R 4 —C (═O) —O—R 5 ′ —, —R 4 —O—R 5 ′ —, or —R 4 —C (═O ) -NH-R 5 '- is a group represented by, R 4 is above the street, R 5' is .R 2 in which a group having a hydrogen atom released one de from R 5 represents a hydrogen atom, a fluorine atom, It may be a methyl group, a trifluoromethyl group or a difluoromethyl group, or may be bonded to X 1 to form a ring having 1 to 6 carbon atoms, and has a fluorine atom or an ether group in the ring. A1 and a2 are in the range of 0 <a1 <1.0, 0 <a2 <1.0, 0.5 ≦ a1 + a2 ≦ 1.0.)
[ 7 ]
The slimming material according to [ 6 ], wherein the polymer compound represented by formula (1) is dissolved in an ether compound having 8 to 12 carbon atoms.
[ 8 ]
The ether compound having 8 to 12 carbon atoms is di-n-butyl ether, di-isobutyl ether, di-sec-butyl ether, di-n-pentyl ether, diisopentyl ether, di-sec-pentyl ether, di-tert- [ 7 ] The slimming material according to [ 7 ], which is at least one selected from amyl ether and di-n-hexyl ether.
[ 9 ]
The slimming material according to [ 7 ] or [ 8 ], wherein 0.1 to 90% by mass of a higher alcohol having 4 to 10 carbon atoms is mixed with the ether compound.
[ 10 ]
A higher alcohol having 4 to 10 carbon atoms is 1-butyl alcohol, 2-butyl alcohol, isobutyl alcohol, tert-butyl alcohol, 1-pentanol, 2-pentanol, 3-pentanol, tert-amyl alcohol, neopentyl. Alcohol, 2-methyl-1-butanol, 3-methyl-1-butanol, 3-methyl-3-pentanol, cyclopentanol, 1-hexanol, 2-hexanol, 3-hexanol, 2,3-dimethyl-2 -Butanol, 3,3-dimethyl-1-butanol, 3,3-dimethyl-2-butanol, 2-ethyl-1-butanol, 2-methyl-1-pentanol, 2-methyl-2-pentanol, 2 -Methyl-3-pentanol, 3-methyl-1-pentanol, 3-methyl-2-pentanol Selected from the group consisting of benzene, 3-methyl-3-pentanol, 4-methyl-1-pentanol, 4-methyl-2-pentanol, 4-methyl-3-pentanol, cyclohexanol and 1-octanol The slimming material according to [ 9 ], which is as described above.

本発明によれば、スルホン酸残基を有する高分子化合物、特にスルホン酸残基を有する繰り返し単位と、2,2,2−トリフルオロ−1−ヒドロキシエチル基を有する繰り返し単位を有する高分子化合物を、炭素数8〜12のエーテル溶剤に溶解させた材料を現像後のレジストパターン上に塗布し、ベーク、現像によって余分な該材料を剥離し、レジストパターンの寸法を寸法制御よく縮小させることができる。   According to the present invention, a polymer compound having a sulfonic acid residue, particularly a polymer compound having a repeating unit having a sulfonic acid residue and a repeating unit having a 2,2,2-trifluoro-1-hydroxyethyl group Is applied to the resist pattern after development, and the excess material is peeled off by baking and development to reduce the size of the resist pattern with good dimensional control. it can.

本発明に係るパターン形成方法(スリミング方法)を説明するもので、(A)は基板上にハードマスクを介してフォトレジスト膜を形成した状態の断面図、(B)はフォトレジスト膜を露光、現像した状態の断面図、(C)はスリミング材料を塗布した状態の断面図、(D)はベークし、現像し、スリミング材料を除去してレジストパターンをスリミングした状態の断面図である。The pattern formation method (slimming method) according to the present invention will be described. (A) is a cross-sectional view of a state in which a photoresist film is formed on a substrate through a hard mask, (B) is an exposure of the photoresist film, (C) is a cross-sectional view in a state where a slimming material is applied, and (D) is a cross-sectional view in a state where the resist pattern is slimmed by baking, developing, removing the slimming material.

本発明者らは、現像後のレジストパターンを効率的に縮小できるスリミング材料及びこれを使ったスリミング方法の鋭意検討を行った。   The present inventors have intensively studied a slimming material capable of efficiently reducing a resist pattern after development and a slimming method using the same.

即ち、本発明者らは、種々検討した結果、スルホン酸残基を有する高分子化合物、特にスルホン酸残基を有する繰り返し単位と、2,2,2−トリフルオロ−1−ヒドロキシエチル基を有する繰り返し単位を有する高分子化合物を、炭素数8〜12のエーテル溶剤に溶解させた材料を現像後のレジストパターン上に塗布し、ベーク、現像によって余分な該材料を剥離し、レジストパターンの寸法を寸法制御よく縮小させることを見出し、本発明を完成させたものである。   That is, as a result of various investigations, the present inventors have a polymer compound having a sulfonic acid residue, particularly a repeating unit having a sulfonic acid residue, and a 2,2,2-trifluoro-1-hydroxyethyl group. A material in which a polymer compound having a repeating unit is dissolved in an ether solvent having 8 to 12 carbon atoms is applied on the resist pattern after development, and the excess material is peeled off by baking and development. The present invention has been completed by finding that the size can be reduced with good dimensional control.

本発明に係るパターン形成方法に用いられるスリミング材料の主剤を構成する高分子化合物としては、スルホン酸残基を有する繰り返し単位を持つものが用いられ、好ましくは下記一般式(1)で示されるスルホン酸残基を有する繰り返し単位と、2,2,2−トリフルオロ−1−ヒドロキシエチル基を有する繰り返し単位を有するものである。   As the polymer compound constituting the main component of the slimming material used in the pattern forming method according to the present invention, one having a repeating unit having a sulfonic acid residue is used, preferably a sulfone represented by the following general formula (1). It has a repeating unit having an acid residue and a repeating unit having a 2,2,2-trifluoro-1-hydroxyethyl group.

Figure 0005776615
(式中、R1、R3は同一又は異種の水素原子又はメチル基を示す。mは1又は2である。mが1の場合、X1は単結合又は2価の有機基であり、mが2の場合、X1は3価の有機基である。X2は単結合又は2価の有機基である。X1、X2が2価の有機基の場合、フェニレン基、−R4−C(=O)−O−R5−、−R4−O−R5−、又は−R4−C(=O)−NH−R5−を表し、R4は同一又は異種の単結合、又は炭素数6〜10のアリーレン基、R5は同一又は異種の単結合、又は炭素数1〜10の直鎖状、分岐状、環状又は有橋環式のアルキレン基、炭素数6〜10のアリーレン基又は炭素数2〜10のアルケニレン基であり、エーテル基、エステル基、又はフッ素原子を有していてもよい。X1が3価の有機基の場合、フェニレン基から水素原子が1個脱離した基、又は−R4−C(=O)−O−R5'−、−R4−O−R5'−、又は−R4−C(=O)−NH−R5'−で示される基であり、R4は上記の通り、R5'はR5から水素原子が1個脱離した基を示す。R2は水素原子、フッ素原子、メチル基、トリフルオロメチル基、ジフルオロメチル基であり、又はX1と結合して炭素数1〜6の環を形成していてもよく、環の中にフッ素原子、エーテル基を有していてもよい。a1、a2は0<a1<1.0、0<a2<1.0、0.5≦a1+a2≦1.0の範囲である。)
Figure 0005776615
(In the formula, R 1 and R 3 represent the same or different hydrogen atoms or methyl groups. M is 1 or 2. When m is 1, X 1 is a single bond or a divalent organic group. When m is 2, X 1 is a trivalent organic group, X 2 is a single bond or a divalent organic group, and when X 1 and X 2 are divalent organic groups, a phenylene group, —R 4 —C (═O) —O—R 5 —, —R 4 —O—R 5 —, or —R 4 —C (═O) —NH—R 5 —, wherein R 4 is the same or different. A single bond or an arylene group having 6 to 10 carbon atoms, R 5 is the same or different single bond, or a linear, branched, cyclic or bridged alkylene group having 1 to 10 carbon atoms, carbon number 6 An arylene group having from 1 to 10 carbon atoms or an alkenylene group having from 2 to 10 carbon atoms, which may have an ether group, an ester group, or a fluorine atom, and when X 1 is a trivalent organic group, A group in which one hydrogen atom is eliminated from the group, or —R 4 —C (═O) —O—R 5 ′ —, —R 4 —O—R 5 ′ —, or —R 4 —C (═O ) -NH-R 5 '- is a group represented by, R 4 is above the street, R 5' is .R 2 in which a group having a hydrogen atom released one de from R 5 represents a hydrogen atom, a fluorine atom, It may be a methyl group, a trifluoromethyl group or a difluoromethyl group, or may be bonded to X 1 to form a ring having 1 to 6 carbon atoms, and has a fluorine atom or an ether group in the ring. A1 and a2 are in the range of 0 <a1 <1.0, 0 <a2 <1.0, 0.5 ≦ a1 + a2 ≦ 1.0.)

上記式(1)で示される繰り返し単位a1、a2を得るためのモノマーとしては、下記一般式Ma1、Ma2で示される。ここで、R1〜R3、m、X1、X2は前述と同じである。 Monomers for obtaining the repeating units a1 and a2 represented by the above formula (1) are represented by the following general formulas Ma1 and Ma2. Here, R 1 to R 3 , m, X 1 and X 2 are the same as described above.

Figure 0005776615
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Ma1は具体的には下記に例示される。

Figure 0005776615
Ma1 is specifically exemplified below.
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Ma2は具体的には下記に例示される。

Figure 0005776615
Ma2 is specifically exemplified below.
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上記スリミング材料用の高分子化合物は、上記繰り返し単位a1、a2に加えて、必要に応じて酸拡散を制御する目的でスチレン類、ビニルナフタレン類、ビニルアントラセン類、アセナフチレン類、芳香族エステルを有する(メタ)アクリレート類、炭素数6〜20の環状アルキル基エステルを有する(メタ)アクリレート類等の繰り返し単位bを共重合することもできる。これらのモノマーは置換又は非置換のヒドロキシ基を有していてもよい。   The polymer compound for the slimming material has, in addition to the repeating units a1 and a2, styrenes, vinylnaphthalenes, vinylanthracenes, acenaphthylenes, and aromatic esters for the purpose of controlling acid diffusion as necessary. Repeating units b such as (meth) acrylates and (meth) acrylates having a cyclic alkyl group ester having 6 to 20 carbon atoms can also be copolymerized. These monomers may have a substituted or unsubstituted hydroxy group.

上記繰り返し単位a1、a2、bは、0<a1<1.0、0<a2<1.0、0.5≦a1+a2≦1.0、0≦b≦0.5、好ましくは0.1≦a1≦0.99、0.01≦a2≦0.5、0.6≦a1+a2≦1.0、0≦b≦0.4、更に好ましくは0.2≦a1≦0.98、0.02≦a2≦0.4、0.7≦a1+a2≦1.0、0≦b≦0.3の範囲である。なお、a1+a2+b=1である。   The repeating units a1, a2, and b are 0 <a1 <1.0, 0 <a2 <1.0, 0.5 ≦ a1 + a2 ≦ 1.0, 0 ≦ b ≦ 0.5, preferably 0.1 ≦ a1 ≦ 0.99, 0.01 ≦ a2 ≦ 0.5, 0.6 ≦ a1 + a2 ≦ 1.0, 0 ≦ b ≦ 0.4, more preferably 0.2 ≦ a1 ≦ 0.98, 0.02. ≦ a2 ≦ 0.4, 0.7 ≦ a1 + a2 ≦ 1.0, and 0 ≦ b ≦ 0.3. Note that a1 + a2 + b = 1.

一方、本発明のパターン形成に用いるレジスト材料のベースポリマーは、酸によりアルカリ溶解性が向上する高分子化合物であり、カルボキシル基及び又はフェノール性水酸基が酸不安定基で置換された繰り返し単位を有することを必須とし、特には酸不安定基で置換されたカルボキシル基を有することが好ましい。酸不安定基で置換されたカルボキシル基を有する繰り返し単位としては、例えば特開2012−37867号公報中、[0035]〜[0075]に、フェノール性水酸基が酸不安定基で置換された繰り返し単位は、[0087]に記載されている。更には、特開2012−37867号公報中、[0076]〜[0084]に記載されているヒドロキシル基、ラクトン環、エーテル基、エステル基、カルボニル基、シアノ基から選ばれる密着性基、[0085]に記載のインデン類、アセナフチレン類、クロモン類、クマリン類、ノルボルナジエン類、[0088]に記載のスチレン類、ビニルナフタレン類、ビニルアントラセン類、ビニルピレン類、メチレンインダン類を共重合してもよく、[0089]〜[0091]に記載の重合性オレフィンを有するオニウム塩の酸発生剤を共重合してもよい。   On the other hand, the base polymer of the resist material used for pattern formation of the present invention is a polymer compound whose alkali solubility is improved by an acid, and has a repeating unit in which a carboxyl group and / or a phenolic hydroxyl group is substituted with an acid labile group. In particular, it is preferable to have a carboxyl group substituted with an acid labile group. As the repeating unit having a carboxyl group substituted with an acid labile group, for example, in JP 2012-37867 A, a repeating unit in which a phenolic hydroxyl group is substituted with an acid labile group in [0035] to [0075] Are described in [0087]. Furthermore, an adhesive group selected from a hydroxyl group, a lactone ring, an ether group, an ester group, a carbonyl group, and a cyano group described in [0076] to [0084] in JP 2012-37867 A, [0085] ], Indene, acenaphthylene, chromones, coumarins, norbornadiene, styrenes, vinylnaphthalenes, vinylanthracenes, vinylpyrenes, methyleneindanes described in [0088], You may copolymerize the acid generator of the onium salt which has the polymerizable olefin as described in [0089]-[0091].

本発明のパターン形成方法に用いられるスリミング材料及びレジスト材料のベースポリマーとなる上記高分子化合物は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)によるポリスチレン換算重量平均分子量が1,000〜500,000、特に2,000〜30,000であることが好ましい。重量平均分子量が小さすぎるとスリミング材料の場合は酸拡散距離が伸びてスリミング量が多くなりすぎてコントロールできない場合があり、レジスト材料の場合はPAGから発生した酸の拡散距離が大きくなりすぎて解像性が低下する場合がある。分子量が大きすぎるとスリミング材料の場合はアルカリ溶解性が低下して現像後にスカムが生じる場合があり、レジスト材料の場合はスペース部分に溶け残りが生じ、ブリッジ欠陥が生じることが起き、パターン形成後に裾引き現象が生じ易くなる場合がある。   The polymer compound serving as a base polymer for the slimming material and resist material used in the pattern forming method of the present invention has a polystyrene-reduced weight average molecular weight of 1,000 to 500,000, particularly 2 by gel permeation chromatography (GPC). It is preferable that it is 3,000-30,000. If the weight average molecular weight is too small, the slimming material may increase the acid diffusion distance and the slimming amount may be too large to control. In the case of resist material, the diffusion distance of the acid generated from the PAG becomes too large. The image quality may be reduced. If the molecular weight is too large, slimming materials may have reduced alkali solubility and may cause scum after development.In the case of resist materials, undissolved residue may occur in the space, resulting in bridging defects. There is a case where the skirting phenomenon is likely to occur.

更に、本発明のパターン形成方法に用いられるスリミング材料及びレジスト材料のベースポリマーとなる高分子化合物においては、分子量分布(Mw/Mn)が広い場合は低分子量や高分子量のポリマーが存在するために、露光後、パターン上に異物が見られたり、パターンの形状が悪化したりするおそれがある。それ故、パターンルールが微細化するに従ってこのような分子量、分子量分布の影響が大きくなり易いことから、微細なパターン寸法に好適に用いられるレジスト材料を得るには、使用する多成分共重合体の分子量分布は1.0〜2.0、特に1.0〜1.5と狭分散であることが好ましい。
また、組成比率や分子量分布や分子量が異なる2つ以上のポリマーをブレンドすることも可能である。
Furthermore, in the high molecular compound used as the base polymer of the slimming material and resist material used in the pattern forming method of the present invention, when the molecular weight distribution (Mw / Mn) is wide, low molecular weight or high molecular weight polymers exist. After exposure, foreign matter may be seen on the pattern or the shape of the pattern may deteriorate. Therefore, since the influence of such molecular weight and molecular weight distribution tends to increase as the pattern rule becomes finer, in order to obtain a resist material suitably used for fine pattern dimensions, the multi-component copolymer to be used is obtained. The molecular weight distribution is preferably from 1.0 to 2.0, particularly preferably from 1.0 to 1.5 and narrow dispersion.
It is also possible to blend two or more polymers having different composition ratios, molecular weight distributions, and molecular weights.

これら高分子化合物を合成するには、1つの方法としてはスリミング材料用の高分子化合物の繰り返し単位a1、a2及びレジスト材料用の酸不安定基を有する繰り返し単位と密着性基の繰り返し単位を得るための不飽和結合を有するモノマー、その他所用のモノマーを有機溶剤中、ラジカル開始剤を加え加熱重合を行う方法があり、これにより高分子化合物を得ることができる。重合時に使用する有機溶剤としては、トルエン、ベンゼン、テトラヒドロフラン、ジエチルエーテル、ジオキサン等が例示できる。重合開始剤としては、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル(AIBN)、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)、ジメチル2,2−アゾビス(2−メチルプロピオネート)、ベンゾイルパーオキシド、ラウロイルパーオキシド等が例示でき、好ましくは50〜80℃に加熱して重合できる。反応時間としては2〜100時間、好ましくは5〜20時間である。酸不安定基は、モノマーに導入されたものをそのまま用いてもよいし、酸不安定基を酸触媒によって一旦脱離し、その後保護化あるいは部分保護化してもよい。   In order to synthesize these polymer compounds, one method is to obtain repeating units a1 and a2 of the polymer compound for the slimming material and a repeating unit having an acid labile group and a repeating unit of the adhesive group for the resist material. There is a method in which a monomer having an unsaturated bond and a monomer for other purposes are added to a radical initiator in an organic solvent and subjected to heat polymerization, whereby a polymer compound can be obtained. Examples of the organic solvent used at the time of polymerization include toluene, benzene, tetrahydrofuran, diethyl ether, dioxane and the like. As polymerization initiators, 2,2′-azobisisobutyronitrile (AIBN), 2,2′-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile), dimethyl 2,2-azobis (2-methylpropionate) ), Benzoyl peroxide, lauroyl peroxide and the like, and preferably polymerized by heating to 50 to 80 ° C. The reaction time is 2 to 100 hours, preferably 5 to 20 hours. As the acid labile group, those introduced into the monomer may be used as they are, or the acid labile group may be once removed by an acid catalyst and then protected or partially protected.

本発明のパターン形成方法に用いられるスリミング材料は、有機溶剤、必要に応じて塩、塩基性化合物、界面活性剤を含有することができる。有機溶剤は炭素数8〜12のエーテル化合物が用いられる。炭素数8〜12のエーテル化合物はレジストパターンを溶解させない特徴がある。レジスト材料として用いることができるエステル系やケトン系の溶剤を用いると、スリミング材料をレジストパターン上に塗布したときにスリミング材料とレジストパターンがミキシングし、現像後にレジストパターンが溶解してしまう。これを防ぐためにミキシング材料としてレジスト材料用の高分子化合物を溶解させることがない炭素数8〜12のエーテル化合物が好ましく用いられる。炭素数8〜12のエーテル化合物として具体的には、ジ−n−ブチルエーテル、ジ−イソブチルエーテル、ジ−sec−ブチルエーテル、ジ−n−ペンチルエーテル、ジイソペンチルエーテル、ジ−sec−ペンチルエーテル、ジ−tert−アミルエーテル、ジ−n−ヘキシルエーテルを挙げることができ、これらの1種あるいは2種以上の混合溶剤を用いることができる。   The slimming material used in the pattern forming method of the present invention can contain an organic solvent, and if necessary, a salt, a basic compound, and a surfactant. As the organic solvent, an ether compound having 8 to 12 carbon atoms is used. The ether compound having 8 to 12 carbon atoms is characterized by not dissolving the resist pattern. When an ester or ketone solvent that can be used as a resist material is used, the slimming material and the resist pattern are mixed when the slimming material is applied onto the resist pattern, and the resist pattern is dissolved after development. In order to prevent this, an ether compound having 8 to 12 carbon atoms that does not dissolve the polymer compound for the resist material is preferably used as a mixing material. Specific examples of the ether compound having 8 to 12 carbon atoms include di-n-butyl ether, di-isobutyl ether, di-sec-butyl ether, di-n-pentyl ether, diisopentyl ether, di-sec-pentyl ether, Examples thereof include di-tert-amyl ether and di-n-hexyl ether, and one or two or more mixed solvents thereof can be used.

次にレジスト用高分子化合物を溶解させない溶剤としては、炭素数4〜10の高級アルコールを挙げることができる。炭素数4〜10の高級アルコールは炭素数8〜12のエーテル化合物程ではないが、レジスト用高分子化合物を溶解させない特徴を持つ。しかしながら、炭素数4〜10の高級アルコールだけを溶剤として用いた場合は、レジストパターンとスリミング材料とのミキシング量が増大しスリミング量が多くなってしまうだけでなく、レジストパターンの高さが減少してしまう欠点を有する。しかしながら、炭素数4〜10の高級アルコールは、炭素数8〜12のエーテル化合物に比べてスルホン酸残基等の極性の繰り返し単位を有する高分子化合物の溶解性に優れる。よって、スリミング材料用の溶剤としては、レジストパターンとのミキシングを防ぎスリミング用高分子化合物の溶解性を確保する観点から、炭素数8〜12のエーテル化合物に、少量の炭素数4〜10の高級アルコールを混合させるのが最も好ましい。   Next, examples of the solvent that does not dissolve the resist polymer compound include higher alcohols having 4 to 10 carbon atoms. Although higher alcohols having 4 to 10 carbon atoms are not as much as ether compounds having 8 to 12 carbon atoms, they have the feature of not dissolving the resist polymer compound. However, when only a higher alcohol having 4 to 10 carbon atoms is used as a solvent, not only the mixing amount of the resist pattern and the slimming material is increased and the slimming amount is increased, but also the height of the resist pattern is reduced. Have the disadvantages. However, higher alcohols having 4 to 10 carbon atoms are more excellent in solubility of polymer compounds having polar repeating units such as sulfonic acid residues than ether compounds having 8 to 12 carbon atoms. Therefore, as a solvent for the slimming material, from the viewpoint of preventing mixing with the resist pattern and ensuring the solubility of the polymer compound for slimming, an ether compound having 8 to 12 carbon atoms and a small amount of 4 to 10 carbon atoms are used. Most preferably, alcohol is mixed.

炭素数4〜10の高級アルコールとしては、1−ブチルアルコール、2−ブチルアルコール、イソブチルアルコール、tert−ブチルアルコール、1−ペンタノール、2−ペンタノール、3−ペンタノール、tert−アミルアルコール、ネオペンチルアルコール、2−メチル−1−ブタノール、3−メチル−1−ブタノール、3−メチル−3−ペンタノール、シクロペンタノール、1−ヘキサノール、2−ヘキサノール、3−ヘキサノール、2,3−ジメチル−2−ブタノール、3,3−ジメチル−1−ブタノール、3,3−ジメチル−2−ブタノール、2−エチル−1−ブタノール、2−メチル−1−ペンタノール、2−メチル−2−ペンタノール、2−メチル−3−ペンタノール、3−メチル−1−ペンタノール、3−メチル−2−ペンタノール、3−メチル−3−ペンタノール、4−メチル−1−ペンタノール、4−メチル−2−ペンタノール、4−メチル−3−ペンタノール、シクロヘキサノール、1−オクタノールを挙げることができ、これら1種あるいは2種以上の混合溶剤を用いることができる。   Examples of the higher alcohol having 4 to 10 carbon atoms include 1-butyl alcohol, 2-butyl alcohol, isobutyl alcohol, tert-butyl alcohol, 1-pentanol, 2-pentanol, 3-pentanol, tert-amyl alcohol, neo Pentyl alcohol, 2-methyl-1-butanol, 3-methyl-1-butanol, 3-methyl-3-pentanol, cyclopentanol, 1-hexanol, 2-hexanol, 3-hexanol, 2,3-dimethyl- 2-butanol, 3,3-dimethyl-1-butanol, 3,3-dimethyl-2-butanol, 2-ethyl-1-butanol, 2-methyl-1-pentanol, 2-methyl-2-pentanol, 2-methyl-3-pentanol, 3-methyl-1-pentanol, 3-methyl-2- Examples include butanol, 3-methyl-3-pentanol, 4-methyl-1-pentanol, 4-methyl-2-pentanol, 4-methyl-3-pentanol, cyclohexanol, and 1-octanol. These 1 type, or 2 or more types of mixed solvents can be used.

この場合、炭素数8〜12のエーテル化合物と炭素数4〜10の高級アルコールとの混合割合は、高級アルコールが0.1〜90質量%、特に1〜80質量%であることが好ましい。
また、上記溶剤の使用量は、スリミング材料用高分子化合物100質量部に対して100〜100,000質量部、特に200〜50,000質量部であることが好ましい。
In this case, the mixing ratio of the ether compound having 8 to 12 carbon atoms and the higher alcohol having 4 to 10 carbon atoms is preferably 0.1 to 90% by mass, more preferably 1 to 80% by mass for the higher alcohol.
Moreover, it is preferable that the usage-amount of the said solvent is 100-100,000 mass parts with respect to 100 mass parts of polymer compounds for slimming materials, especially 200-50,000 mass parts.

本発明に係るスリミング材料として添加できる塩としては、レジスト材料に添加されるスルホニウム塩、ヨードニウム塩に加えてアンモニウム塩を挙げることができる。塩基性化合物もレジスト材料に添加させるものと同様の第一級、第二級、第三級の脂肪族アミン類、混成アミン類、芳香族アミン類、複素環アミン類、カルボキシ基を有する含窒素化合物、スルホニル基を有する含窒素化合物、水酸基を有する含窒素化合物、ヒドロキシフェニル基を有する含窒素化合物、アルコール性含窒素化合物、アミド誘導体、イミド誘導体等を挙げることができる。上記塩、塩基性化合物を添加することによってスリミング量をコントロールすることができる。界面活性剤もレジスト材料と同様の材料を添加することができる。   Examples of salts that can be added as a slimming material according to the present invention include ammonium salts in addition to sulfonium salts and iodonium salts added to resist materials. Basic compounds similar to those added to resist materials are the same primary, secondary, and tertiary aliphatic amines, mixed amines, aromatic amines, heterocyclic amines, and nitrogen-containing nitrogen groups Examples thereof include a compound, a nitrogen-containing compound having a sulfonyl group, a nitrogen-containing compound having a hydroxyl group, a nitrogen-containing compound having a hydroxyphenyl group, an alcoholic nitrogen-containing compound, an amide derivative, and an imide derivative. The slimming amount can be controlled by adding the salt or the basic compound. As the surfactant, the same material as the resist material can be added.

この場合、スリミング材料用高分子化合物100質量部に対して、それぞれ塩の配合量は0〜50質量部、塩基性化合物の配合量は0〜30質量部、界面活性剤の配合量は0〜10質量部、特に0〜5質量部であることが好ましい。なお、配合する場合は、それぞれ0.1質量部以上とすることが好ましい。   In this case, 0 to 50 parts by mass of the salt, 0 to 30 parts by mass of the basic compound, and 0 to 30% of the surfactant with respect to 100 parts by mass of the polymer compound for slimming material. It is preferable that it is 10 mass parts, especially 0-5 mass parts. In addition, when mix | blending, it is preferable to set it as 0.1 mass part or more, respectively.

本発明のパターン形成方法に用いられるレジスト材料は、有機溶剤、高エネルギー線に感応して酸を発生する化合物(酸発生剤)、必要に応じて溶解制御剤、塩基性化合物、界面活性剤、アセチレンアルコール類、その他の成分を含有することができる。   The resist material used in the pattern forming method of the present invention includes an organic solvent, a compound that generates an acid in response to high energy rays (acid generator), a dissolution controller, a basic compound, a surfactant, if necessary. It can contain acetylene alcohols and other components.

本発明のパターン形成方法に用いられるレジスト材料は、特に化学増幅ポジ型レジスト材料として機能させるために酸発生剤を含んでもよく、例えば、活性光線又は放射線に感応して酸を発生する化合物(光酸発生剤)を含有してもよい。この場合、光酸発生剤の配合量はベース樹脂100質量部に対し0.5〜30質量部、特に1〜20質量部とすることが好ましい。光酸発生剤の成分としては、高エネルギー線照射により酸を発生する化合物であればいずれでも構わない。好適な光酸発生剤としてはスルホニウム塩、ヨードニウム塩、スルホニルジアゾメタン、N−スルホニルオキシイミド、オキシム−O−スルホネート型酸発生剤等がある。これらは単独であるいは2種以上混合して用いることができる。酸発生剤から発生してくる酸としては、スルホン酸、イミド酸、メチド酸を挙げることができる。これらの中でα位がフッ素化されたスルホン酸が最も一般的に用いられるが、酸不安定基が脱保護し易いアセタール基の場合は必ずしもα位がフッ素化されている必要はない。ベースポリマーとして酸発生剤の繰り返し単位を共重合している場合は、添加型の酸発生剤は必ずしも必須ではない。   The resist material used in the pattern forming method of the present invention may contain an acid generator particularly for functioning as a chemically amplified positive resist material. For example, a compound that generates an acid in response to actinic rays or radiation (light (Acid generator) may be contained. In this case, the compounding amount of the photoacid generator is preferably 0.5 to 30 parts by mass, particularly 1 to 20 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the base resin. The component of the photoacid generator may be any compound that generates an acid upon irradiation with high energy rays. Suitable photoacid generators include sulfonium salts, iodonium salts, sulfonyldiazomethane, N-sulfonyloxyimide, oxime-O-sulfonate type acid generators, and the like. These can be used alone or in admixture of two or more. Examples of the acid generated from the acid generator include sulfonic acid, imide acid, and methide acid. Of these, a sulfonic acid having a fluorinated α-position is most commonly used. However, in the case where the acid labile group is an acetal group that is easily deprotected, the α-position is not necessarily fluorinated. In the case where a repeating unit of an acid generator is copolymerized as a base polymer, an additive type acid generator is not necessarily essential.

有機溶剤の具体例としては、特開2008−111103号公報の段落[0144]〜[0145]に記載のシクロヘキサノン、メチル−2−n−アミルケトン等のケトン類、3−メトキシブタノール、3−メチル−3−メトキシブタノール、1−メトキシ−2−プロパノール、1−エトキシ−2−プロパノール等のアルコール類、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メチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、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ジメチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル等のエーテル類、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、乳酸エチル、ピルビン酸エチル、酢酸ブチル、3−メトキシプロピオン酸メチル、3−エトキシプロピオン酸エチル、酢酸tert−ブチル、プロピオン酸tert−ブチル、プロピレングリコールモノtert−ブチルエーテルアセテート等のエステル類、γ−ブチロラクトン等のラクトン類及びその混合溶剤が挙げられる。アセタール系の酸不安定基を用いる場合は、アセタール基の脱保護反応を加速させるために高沸点のアルコール系溶剤、具体的にはジエチレングリコール、プロピレングリコール、グリセリン、1,4−ブタンジオール、1,3−ブタンジオール等を加えることもできる。   Specific examples of the organic solvent include ketones such as cyclohexanone and methyl-2-n-amyl ketone described in paragraphs [0144] to [0145] of JP-A-2008-111103, 3-methoxybutanol, 3-methyl- Alcohols such as 3-methoxybutanol, 1-methoxy-2-propanol, 1-ethoxy-2-propanol, propylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, propylene glycol dimethyl ether , Ethers such as diethylene glycol dimethyl ether, propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monoethyl ether acetate, ethyl lactate, pyruvic acid Esters such as chill, butyl acetate, methyl 3-methoxypropionate, ethyl 3-ethoxypropionate, tert-butyl acetate, tert-butyl propionate, propylene glycol mono tert-butyl ether acetate, lactones such as γ-butyrolactone, and the like The mixed solvent is mentioned. When using an acetal-based acid labile group, a high-boiling alcohol solvent such as diethylene glycol, propylene glycol, glycerin, 1,4-butanediol, 1, to accelerate the deprotection reaction of the acetal group 3-butanediol and the like can also be added.

塩基性化合物としては、特開2008−111103号公報の段落[0146]〜[0164]に記載の1級、2級、3級のアミン化合物、特にはヒドロキシ基、エーテル基、エステル基、ラクトン環、シアノ基、スルホン酸エステル基を有するアミン化合物あるいは特許第3790649号公報に記載のカルバメート基を有する化合物を挙げることができる。
また、特開2008−158339号公報に記載されているα位がフッ素化されていないスルホン酸、特許第3991462号公報、特許第426803号公報に記載のカルボン酸のスルホニウム塩、ヨードニウム塩、アンモニウム塩等のオニウム塩をクエンチャーとして併用することもできる。
Examples of the basic compound include primary, secondary, and tertiary amine compounds described in paragraphs [0146] to [0164] of JP-A-2008-111103, particularly hydroxy groups, ether groups, ester groups, and lactone rings. And an amine compound having a cyano group or a sulfonic acid ester group, or a compound having a carbamate group described in Japanese Patent No. 3790649.
Further, a sulfonic acid which is not fluorinated at the α-position described in JP 2008-158339 A, a sulfonium salt, an iodonium salt, and an ammonium salt of a carboxylic acid described in Japanese Patent No. 3991462 and Japanese Patent No. 426803. Etc. can also be used together as a quencher.

酸不安定基が酸に対して特に敏感なアセタール基である場合は、保護基を脱離させるための酸は必ずしもα位がフッ素化されたスルホン酸、イミド酸、メチド酸でなくてもよく、α位がフッ素化されていないスルホン酸でも脱保護反応が進行する場合がある。この時のクエンチャーとしてはスルホン酸のオニウム塩を用いることができないため、このような場合は本発明のイミド酸のオニウム塩単独で用いることが好ましい。   When the acid labile group is an acetal group that is particularly sensitive to acids, the acid for removing the protecting group may not necessarily be sulfonic acid, imide acid, or methide acid fluorinated at the α-position. In some cases, the deprotection reaction may proceed even in a sulfonic acid in which the α-position is not fluorinated. Since the onium salt of sulfonic acid cannot be used as the quencher at this time, it is preferable to use the onium salt of imidic acid of the present invention alone in such a case.

界面活性剤は特開2008−111103号公報の段落[0165]〜[0166]、溶解制御剤は特開2008−122932号公報の段落[0155]〜[0178]、アセチレンアルコール類は特開2008−122932号公報の段落[0179]〜[0182]に記載のものを用いることができる。   The surfactants are paragraphs [0165] to [0166] of JP-A-2008-111103, the dissolution control agents are paragraphs [0155] to [0178] of JP-A-2008-122932, and the acetylene alcohols are JP-A-2008-. Those described in paragraphs [0179] to [0182] of No. 122932 can be used.

スピンコート後のレジスト表面の撥水性を向上させるための高分子化合物を添加することもできる。この添加剤はトップコートを用いない液浸リソグラフィーに用いることができる。このような添加剤は特定構造の1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロ−2−プロパノール残基を有し、特開2007−297590号公報、特開2008−111103号公報に例示されている。レジスト材料に添加される撥水性向上剤は、現像液の有機溶剤に溶解する必要がある。前述の特定の1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロ−2−プロパノール残基を有する撥水性向上剤は、現像液への溶解性が良好である。撥水性の添加剤として、アミノ基やアミン塩を繰り返し単位として共重合した高分子化合物は、PEB中の酸の蒸発を防いで現像後のホールパターンの開口不良を防止する効果が高い。撥水性向上剤の添加量は、レジスト材料のベース樹脂100質量部に対して0.1〜20質量部、好ましくは0.5〜10質量部である。   A polymer compound for improving the water repellency of the resist surface after spin coating can also be added. This additive can be used in immersion lithography without a topcoat. Such an additive has a 1,1,1,3,3,3-hexafluoro-2-propanol residue having a specific structure, and is exemplified in JP-A-2007-297590 and JP-A-2008-111103. Has been. The water repellency improver added to the resist material must be dissolved in the organic solvent of the developer. The above-mentioned water repellent improver having a specific 1,1,1,3,3,3-hexafluoro-2-propanol residue has good solubility in a developer. As a water-repellent additive, a polymer compound copolymerized with amino groups or amine salts as a repeating unit has a high effect of preventing the evaporation of an acid in PEB and preventing a defective opening of a hole pattern after development. The addition amount of the water repellency improver is 0.1 to 20 parts by mass, preferably 0.5 to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the base resin of the resist material.

なお、有機溶剤の配合量はベース樹脂100質量部に対し100〜10,000質量部、特に300〜8,000質量部とすることが好ましい。また、塩基性化合物の配合量はベース樹脂100質量部に対し0.0001〜30質量部、特に0.001〜20質量部とすることが好ましい。
また、溶解制御剤、界面活性剤、アセチレンアルコール類の配合量は、その配合目的に応じて適宜選定し得る。
In addition, it is preferable that the compounding quantity of an organic solvent shall be 100-10,000 mass parts with respect to 100 mass parts of base resins, especially 300-8,000 mass parts. Moreover, it is preferable that the compounding quantity of a basic compound shall be 0.0001-30 mass parts with respect to 100 mass parts of base resins, especially 0.001-20 mass parts.
Moreover, the compounding quantity of a dissolution control agent, surfactant, and acetylene alcohol can be suitably selected according to the compounding purpose.

本発明に係るパターンスリミング方法は、図1に示す通りであり、基板10上の被加工基板20上に必要によりハードマスク層30を介して化学増幅ポジ型レジスト材料によるフォトレジスト膜40を形成する(A)。次いで、レジスト膜40を常法により露光、現像し、レジストパターン50を形成し(B)、その上にスリミング材料60を塗布する(C)。次いでベークし、その熱によってスリミング材料膜60からレジストパターン50に酸の拡散を生じさせる。これによってレジストパターンの高分子化合物(ベースポリマー)に脱保護反応を生じさせ、現像によってスリミング材料膜60を除去して脱保護反応が生じた領域のレジストパターン50を溶解させることによってレジストパターン50を細らせる。   The pattern slimming method according to the present invention is as shown in FIG. 1, and a photoresist film 40 made of a chemically amplified positive resist material is formed on a substrate 20 to be processed on a substrate 10 through a hard mask layer 30 as necessary. (A). Next, the resist film 40 is exposed and developed by a conventional method to form a resist pattern 50 (B), and a slimming material 60 is applied thereon (C). Next, baking is performed, and acid is diffused from the slimming material film 60 to the resist pattern 50 by the heat. As a result, a deprotection reaction is caused in the polymer compound (base polymer) of the resist pattern, and the slimming material film 60 is removed by development to dissolve the resist pattern 50 in the region where the deprotection reaction has occurred. Thin.

この場合、基板としては、シリコン基板が一般的に用いられる。被加工基板としては、SiO2、SiN、SiON、SiOC、p−Si、α−Si、TiN、WSi、BPSG、SOG、Cr、CrO、CrON、MoSi、低誘電膜及びそのエッチングストッパー膜が挙げられる。また、ハードマスクとしては、ハードマスクとしては、SiO2、SiN、SiON、p−Siなどが用いられる。ハードマスクの代わりにカーボン膜による下層膜と珪素含有中間膜を敷いても構わないし、ハードマスクとフォトレジスト膜との間に有機反射防止膜を敷いても構わない。 In this case, a silicon substrate is generally used as the substrate. Examples of the substrate to be processed include SiO 2 , SiN, SiON, SiOC, p-Si, α-Si, TiN, WSi, BPSG, SOG, Cr, CrO, CrON, MoSi, a low dielectric film, and an etching stopper film thereof. . As the hard mask, SiO 2 , SiN, SiON, p-Si, or the like is used as the hard mask. Instead of the hard mask, an underlayer film made of a carbon film and a silicon-containing intermediate film may be laid, or an organic antireflection film may be laid between the hard mask and the photoresist film.

本発明においては、上記被加工基板に直接又は上記中間介在層を介してポジ型レジスト材料によるレジスト膜を形成するが、レジスト膜の厚さとしては、10〜1,000nm、特に20〜500nmであることが好ましい。このレジスト膜は、露光前に加熱(プリベーク)を行うが、この条件としては50〜180℃、特に60〜150℃で10〜300秒間、特に15〜200秒間行うことが好ましい。   In the present invention, a resist film made of a positive resist material is formed on the substrate to be processed directly or through the intermediate intervening layer. The resist film has a thickness of 10 to 1,000 nm, particularly 20 to 500 nm. Preferably there is. This resist film is heated (pre-baked) before exposure, and as this condition, it is preferable to carry out at 50 to 180 ° C., particularly 60 to 150 ° C. for 10 to 300 seconds, particularly 15 to 200 seconds.

次いで、露光を行う。ここで、露光は波長140〜250nmの高エネルギー線、その中でもArFエキシマレーザーによる193nmの露光が最も好ましく用いられる。露光は大気中や窒素気流中のドライ雰囲気でもよいし、水中の液浸露光であってもよい。ArF液浸リソグラフィーにおいては液浸溶剤として純水、又はアルカンなどの屈折率が1以上で露光波長に高透明の液体が用いられる。液浸リソグラフィーでは、プリベーク後のレジスト膜と投影レンズの間に、純水やその他の液体を挿入する。これによってNAが1.0以上のレンズ設計が可能となり、より微細なパターン形成が可能になる。液浸リソグラフィーはArFリソグラフィーを45nmノードまで延命させるための重要な技術である。液浸露光の場合は、レジスト膜上に残った水滴残りを除去するための露光後の純水リンス(ポストソーク)を行ってもよいし、レジスト膜からの溶出物を防ぎ、膜表面の滑水性を上げるために、プリベーク後のレジスト膜上に保護膜を形成させてもよい。液浸リソグラフィーに用いられるレジスト保護膜としては、例えば、水に不溶でアルカリ現像液に溶解する1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロ−2−プロパノール残基を有する高分子化合物をベースとし、炭素数4〜10のアルコール系溶剤、炭素数8〜12のエーテル系溶剤、及びこれらの混合溶剤に溶解させた材料が好ましい。フォトレジスト膜形成後に、純水リンス(ポストソーク)を行うことによって膜表面からの酸発生剤などの抽出、あるいはパーティクルの洗い流しを行ってもよいし、露光後に膜上に残った水を取り除くためのリンス(ポストソーク)を行ってもよい。   Next, exposure is performed. Here, the exposure is most preferably 193 nm exposure using a high energy beam having a wavelength of 140 to 250 nm, and among these, ArF excimer laser. The exposure may be a dry atmosphere in the air or a nitrogen stream, or may be immersion exposure in water. In ArF immersion lithography, pure water or a liquid such as alkane having a refractive index of 1 or more and a highly transparent liquid at the exposure wavelength is used as an immersion solvent. In immersion lithography, pure water or other liquid is inserted between a pre-baked resist film and a projection lens. As a result, a lens with an NA of 1.0 or more can be designed, and a finer pattern can be formed. Immersion lithography is an important technique for extending the life of ArF lithography to the 45 nm node. In the case of immersion exposure, pure water rinsing (post-soak) after exposure to remove the water droplet residue remaining on the resist film may be performed, and elution from the resist film is prevented, and the surface lubricity of the film is prevented. In order to increase the thickness, a protective film may be formed on the resist film after pre-baking. As a resist protective film used in immersion lithography, for example, a polymer compound having a 1,1,1,3,3,3-hexafluoro-2-propanol residue that is insoluble in water and dissolved in an alkaline developer is used. A base and a material dissolved in an alcohol solvent having 4 to 10 carbon atoms, an ether solvent having 8 to 12 carbon atoms, and a mixed solvent thereof is preferable. After forming the photoresist film, pure water rinsing (post-soak) may be performed to extract acid generators from the film surface or to wash out particles, or to remove water remaining on the film after exposure. Rinse (post-soak) may be performed.

露光における露光量は1〜200mJ/cm2程度、好ましくは10〜100mJ/cm2程度となるように露光することが好ましい。次に、ホットプレート上で50〜150℃、1〜5分間、好ましくは60〜120℃、1〜3分間ポストエクスポジュアーベーク(PEB)する。 It is preferable to expose so that the exposure amount in exposure is about 1 to 200 mJ / cm 2 , preferably about 10 to 100 mJ / cm 2 . Next, post-exposure baking (PEB) is performed on a hot plate at 50 to 150 ° C. for 1 to 5 minutes, preferably 60 to 120 ° C. for 1 to 3 minutes.

更に、0.1〜5質量%、好ましくは2〜3質量%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)等のアルカリ水溶液の現像液を用い、0.1〜3分間、好ましくは0.5〜2分間、浸漬(dip)法、パドル(puddle)法、スプレー(spray)法等の常法により現像することにより基板上に目的のパターンが形成される。   Further, 0.1 to 5% by weight, preferably 2 to 3% by weight, using an aqueous developer such as tetramethylammonium hydroxide (TMAH) for 0.1 to 3 minutes, preferably 0.5 to 2 minutes. The target pattern is formed on the substrate by development by a conventional method such as a dip method, a paddle method, or a spray method.

現像後のレジストパターンの上に本発明に係るスリミング材料を塗布する。塗布後40〜150℃で5〜300秒間ベークを行う。ベークによって溶剤を蒸発させるだけでなく、スリミング材料からレジストパターンへの酸の拡散と脱保護反応を行う。スリミング材料の膜厚は1〜100nm、好ましくは1.5〜50nmである。   The slimming material according to the present invention is applied onto the developed resist pattern. After application, baking is performed at 40 to 150 ° C. for 5 to 300 seconds. In addition to evaporating the solvent by baking, acid diffusion from the slimming material to the resist pattern and deprotection reaction are performed. The thickness of the slimming material is 1 to 100 nm, preferably 1.5 to 50 nm.

スリミング材料の剥離は、アルカリ現像液や炭素数8〜12のエーテル系溶剤、炭素数4〜10のアルコール系溶剤、及びこれらの混合溶剤によって行うことができるが、アルカリ現像液による剥離が好ましく用いられる。このアルカリ現像液としては、上記レジストパターンの形成に用いるものと同様のものを用いることができる。   Peeling of the slimming material can be performed with an alkali developer, an ether solvent having 8 to 12 carbon atoms, an alcohol solvent having 4 to 10 carbon atoms, and a mixed solvent thereof. Peeling with an alkali developer is preferably used. It is done. As the alkaline developer, the same one as used for forming the resist pattern can be used.

以下、実施例及び比較例を示して本発明を具体的に説明するが、本発明は下記実施例等に制限されるものではない。なお、重量平均分子量(Mw)はGPCによるポリスチレン換算重量平均分子量を示す。
[合成例]
スリミング材料に添加される高分子化合物として、各々のモノマーを組み合わせてテトラヒドロフラン溶剤下で共重合反応を行い、メタノールに晶出し、更にヘキサンで洗浄を繰り返した後に単離、乾燥して、以下に示す組成の高分子化合物(ポリマー1〜11、比較ポリマー1)を得た。得られた高分子化合物の組成は1H−NMR、分子量及び分散度はゲルパーミエーションクロマトグラフにより確認した。
EXAMPLES Hereinafter, although an Example and a comparative example are shown and this invention is demonstrated concretely, this invention is not restrict | limited to the following Example etc. In addition, a weight average molecular weight (Mw) shows the polystyrene conversion weight average molecular weight by GPC.
[Synthesis example]
As a polymer compound to be added to the slimming material, each monomer is combined and subjected to a copolymerization reaction in a tetrahydrofuran solvent, crystallized in methanol, further washed with hexane, isolated and dried, and shown below. The high molecular compound (Polymer 1-11, comparative polymer 1) of the composition was obtained. The composition of the obtained polymer compound was confirmed by 1 H-NMR, and the molecular weight and dispersity were confirmed by gel permeation chromatography.

ポリマー1
分子量(Mw)=9,100
分散度(Mw/Mn)=1.81

Figure 0005776615
Polymer 1
Molecular weight (Mw) = 9,100
Dispersity (Mw / Mn) = 1.81
Figure 0005776615

ポリマー2
分子量(Mw)=9,100
分散度(Mw/Mn)=1.89

Figure 0005776615
Polymer 2
Molecular weight (Mw) = 9,100
Dispersity (Mw / Mn) = 1.89
Figure 0005776615

ポリマー3
分子量(Mw)=6,100
分散度(Mw/Mn)=1.56

Figure 0005776615
Polymer 3
Molecular weight (Mw) = 6,100
Dispersity (Mw / Mn) = 1.56
Figure 0005776615

ポリマー4
分子量(Mw)=9,400
分散度(Mw/Mn)=1.94

Figure 0005776615
Polymer 4
Molecular weight (Mw) = 9,400
Dispersity (Mw / Mn) = 1.94
Figure 0005776615

ポリマー5
分子量(Mw)=7,200
分散度(Mw/Mn)=1.64

Figure 0005776615
Polymer 5
Molecular weight (Mw) = 7,200
Dispersity (Mw / Mn) = 1.64
Figure 0005776615

ポリマー6
分子量(Mw)=7,100
分散度(Mw/Mn)=1.71

Figure 0005776615
Polymer 6
Molecular weight (Mw) = 7,100
Dispersity (Mw / Mn) = 1.71
Figure 0005776615

ポリマー7
分子量(Mw)=9,900
分散度(Mw/Mn)=1.97

Figure 0005776615
Polymer 7
Molecular weight (Mw) = 9,900
Dispersity (Mw / Mn) = 1.97
Figure 0005776615

ポリマー8
分子量(Mw)=7,000
分散度(Mw/Mn)=1.70

Figure 0005776615
Polymer 8
Molecular weight (Mw) = 7,000
Dispersity (Mw / Mn) = 1.70
Figure 0005776615

ポリマー9
分子量(Mw)=8,800
分散度(Mw/Mn)=1.79

Figure 0005776615
Polymer 9
Molecular weight (Mw) = 8,800
Dispersity (Mw / Mn) = 1.79
Figure 0005776615

ポリマー10
分子量(Mw)=8,800
分散度(Mw/Mn)=1.79

Figure 0005776615
Polymer 10
Molecular weight (Mw) = 8,800
Dispersity (Mw / Mn) = 1.79
Figure 0005776615

ポリマー11
分子量(Mw)=8,800
分散度(Mw/Mn)=1.79

Figure 0005776615
Polymer 11
Molecular weight (Mw) = 8,800
Dispersity (Mw / Mn) = 1.79
Figure 0005776615

比較ポリマー1
分子量(Mw)=7,800
分散度(Mw/Mn)=1.68

Figure 0005776615
Comparative polymer 1
Molecular weight (Mw) = 7,800
Dispersity (Mw / Mn) = 1.68
Figure 0005776615

レジストポリマー1
分子量(Mw)=7,500
分散度(Mw/Mn)=1.61

Figure 0005776615
撥水性ポリマー1
分子量(Mw)=7,800
分散度(Mw/Mn)=1.55
Figure 0005776615
Resist polymer 1
Molecular weight (Mw) = 7,500
Dispersity (Mw / Mn) = 1.61
Figure 0005776615
Water repellent polymer 1
Molecular weight (Mw) = 7,800
Dispersity (Mw / Mn) = 1.55
Figure 0005776615

[実施例1〜16、比較例1,2]
上記で合成した高分子化合物(ポリマー1〜11、比較ポリマー1)、酸発生剤やスルホニウム塩、撥水性ポリマーなどの添加剤、溶剤を混合し、0.2μmのテフロン(登録商標)フィルターで濾過した溶液を調製した。
[Examples 1 to 16, Comparative Examples 1 and 2]
The polymer compound synthesized above (Polymer 1 to 11, Comparative Polymer 1), an acid generator, a sulfonium salt, an additive such as a water repellent polymer, and a solvent are mixed and filtered through a 0.2 μm Teflon filter A prepared solution was prepared.

下記表中の各組成は次の通りである。
酸発生剤:PAG1(下記構造式参照)

Figure 0005776615
Each composition in the following table is as follows.
Acid generator: PAG1 (see structural formula below)
Figure 0005776615

スルホニウム塩1、スルホニウム塩2、アミンクエンチャー1(下記構造式参照)

Figure 0005776615
Sulfonium salt 1, sulfonium salt 2, amine quencher 1 (see the structural formula below)
Figure 0005776615

Figure 0005776615
Figure 0005776615

ポジ型レジスト材料の調製
上記した高分子化合物(レジストポリマー1)を用いて、下記表2に示す組成で溶解させた住友3M社製の界面活性剤FC−4430を100ppm含有する溶液を0.2μmサイズのフィルターで濾過してレジスト溶液を調製した。
Preparation of positive resist material A 0.2 μm solution containing 100 ppm of surfactant FC-4430 manufactured by Sumitomo 3M Co., Ltd. dissolved in the composition shown in Table 2 below using the above-described polymer compound (resist polymer 1). A resist solution was prepared by filtering through a size filter.

Figure 0005776615
有機溶剤: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)
Figure 0005776615
Organic solvent: PGMEA (propylene glycol monomethyl ether acetate)

ArF露光パターニング評価
表2に示す組成で調製したレジスト材料を、シリコンウエハーに信越化学工業(株)製スピンオンカーボン膜ODL−50(カーボンの含有量が80質量%)を200nm、その上に珪素含有スピンオンハードマスクSHB−A940(珪素の含有量が43質量%)を35nmの膜厚で成膜したトライレイヤープロセス用の基板上にスピンコーティングし、ホットプレートを用いて100℃で60秒間ベークし、レジスト膜の厚みを100nmにした。これをArFエキシマレーザー液浸スキャナー((株)ニコン製、NSR−610C、NA1.30、σ0.98/0.78、ダイポール開口20度、Azimuthally偏光照明、6%ハーフトーン位相シフトマスクを用いて露光量を変化させながら露光を行い、露光後90℃で60秒間ベーク(PEB)し、2.38質量%のテトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液で30秒間パドル現像して45nm1:1のラインアンドスペースパターンを形成した。現像後のレジストパターン上に表1に記載のスリミング材料を塗布し、表3に記載の温度でベークし、2.38質量%のテトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液で30秒間パドル現像してパターンを細らせた。現像後とスリミング処理後の45nmラインの寸法とエッジラフネスを測長SEM((株)日立製作所製CG−4000)で測定した。結果を表3に示す。
ArF exposure patterning evaluation Table 2 A resist material prepared with the composition shown in Table 2 was formed on a silicon wafer with a spin-on carbon film ODL-50 (carbon content of 80% by mass) manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. having a silicon content of 200 nm. A spin-on hard mask SHB-A940 (silicon content 43% by mass) was spin-coated on a substrate for a trilayer process having a film thickness of 35 nm, and baked at 100 ° C. for 60 seconds using a hot plate. The thickness of the resist film was 100 nm. Using an ArF excimer laser immersion scanner (manufactured by Nikon Corporation, NSR-610C, NA 1.30, σ 0.98 / 0.78, dipole aperture 20 degrees, azimuthally polarized illumination, 6% halftone phase shift mask) Exposure is performed while changing the exposure amount, and after exposure, baking is performed at 90 ° C. for 60 seconds (PEB), and paddle development is performed for 30 seconds with a 2.38 mass% tetramethylammonium hydroxide aqueous solution, and a 45 nm 1: 1 line and space pattern. The slimming material shown in Table 1 was applied onto the developed resist pattern, baked at the temperature shown in Table 3, and paddle developed for 30 seconds with a 2.38 mass% aqueous tetramethylammonium hydroxide solution. The pattern and dimensions of the 45 nm line after development and after slimming were reduced. Jirafunesu was measured by measuring SEM ((Ltd.) Hitachi CG-4000). Table 3 shows the results.

Figure 0005776615
Figure 0005776615

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。   The present invention is not limited to the above embodiment. The above-described embodiment is an exemplification, and the present invention has substantially the same configuration as the technical idea described in the claims of the present invention, and any device that exhibits the same function and effect is the present invention. It is included in the technical scope of the invention.

10 基板
20 被加工基板
30 ハードマスク層
40 フォトレジスト膜
50 レジストパターン
60 スリミング材料膜
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Substrate 20 Substrate 30 Hard mask layer 40 Photoresist film 50 Resist pattern 60 Slimming material film

Claims (10)

酸によりアルカリ溶解性が向上する高分子化合物をベース樹脂とする化学増幅ポジ型レジスト材料の膜を露光、ベーク(PEB)し、アルカリ水により現像した後のレジストパターン上に、下記一般式(1)で示されるスルホン酸残基を有する高分子化合物を含む溶液を塗布し、ベークし、アルカリ水による現像を行い、該スルホン酸残基を有する高分子化合物を除去し、レジストパターンを細らせることを特徴とするパターン形成方法。
Figure 0005776615
(式中、R 1 、R 3 は同一又は異種の水素原子又はメチル基を示す。mは1又は2である。mが1の場合、X 1 は単結合又は2価の有機基であり、mが2の場合、X 1 は3価の有機基である。X 2 は単結合又は2価の有機基である。X 1 、X 2 が2価の有機基の場合、フェニレン基、−R 4 −C(=O)−O−R 5 −、−R 4 −O−R 5 −、又は−R 4 −C(=O)−NH−R 5 −を表し、R 4 は同一又は異種の単結合、又は炭素数6〜10のアリーレン基、R 5 は同一又は異種の単結合、又は炭素数1〜10の直鎖状、分岐状、環状又は有橋環式のアルキレン基、炭素数6〜10のアリーレン基又は炭素数2〜10のアルケニレン基であり、エーテル基、エステル基、又はフッ素原子を有していてもよい。X 1 が3価の有機基の場合、フェニレン基から水素原子が1個脱離した基、又は−R 4 −C(=O)−O−R 5’ −、−R 4 −O−R 5’ −、又は−R 4 −C(=O)−NH−R 5’ −で示される基であり、R 4 は上記の通り、R 5’ はR 5 から水素原子が1個脱離した基を示す。R 2 は水素原子、フッ素原子、メチル基、トリフルオロメチル基、ジフルオロメチル基であり、又はX 1 と結合して炭素数1〜6の環を形成していてもよく、環の中にフッ素原子、エーテル基を有していてもよい。a1、a2は0<a1<1.0、0<a2<1.0、0.5≦a1+a2≦1.0の範囲である。)
Film exposure of chemically amplified positive resist composition polymer compound improves the alkali solubility and the base resin by an acid, and bake (PEB), on the resist pattern after the development with an alkali aqueous represented by the following general formula (1 The solution containing a polymer compound having a sulfonic acid residue represented by ) is applied, baked, developed with alkaline water, the polymer compound having the sulfonic acid residue is removed, and the resist pattern is thinned. The pattern formation method characterized by the above-mentioned.
Figure 0005776615
(In the formula, R 1 and R 3 represent the same or different hydrogen atoms or methyl groups . M is 1 or 2. When m is 1, X 1 is a single bond or a divalent organic group. When m is 2, X 1 is a trivalent organic group, X 2 is a single bond or a divalent organic group, and when X 1 and X 2 are divalent organic groups, a phenylene group, —R 4 —C (═O) —O—R 5 —, —R 4 —O—R 5 —, or —R 4 —C (═O) —NH—R 5 —, wherein R 4 is the same or different. A single bond or an arylene group having 6 to 10 carbon atoms, R 5 is the same or different single bond, or a linear, branched, cyclic or bridged alkylene group having 1 to 10 carbon atoms, carbon number 6 Or an arylene group having from 1 to 10 carbon atoms or an alkenylene group having from 2 to 10 carbon atoms, which may have an ether group, an ester group, or a fluorine atom, and when X 1 is a trivalent organic group, phenylene A group in which one hydrogen atom is eliminated from the group, or —R 4 —C (═O) —O—R 5 ′ —, —R 4 —O—R 5 ′ —, or —R 4 —C (═O ) -NH-R 5 '- is a group represented by, R 4 is above the street, R 5' is .R 2 in which a group having a hydrogen atom released one de from R 5 represents a hydrogen atom, a fluorine atom, It may be a methyl group, a trifluoromethyl group or a difluoromethyl group, or may be bonded to X 1 to form a ring having 1 to 6 carbon atoms, and has a fluorine atom or an ether group in the ring. A1 and a2 are in the range of 0 <a1 <1.0, 0 <a2 <1.0, 0.5 ≦ a1 + a2 ≦ 1.0.)
式(1)で示される高分子化合物を含む溶液が、炭素数8〜12のエーテル化合物を溶剤とする請求項に記載のパターン形成方法。 The solution containing the polymer compound Ru shown in equation (1) The pattern forming method according to claim 1 to an ether compound having 8 to 12 carbon atoms and a solvent. 炭素数8〜12のエーテル化合物が、ジ−n−ブチルエーテル、ジ−イソブチルエーテル、ジ−sec−ブチルエーテル、ジ−n−ペンチルエーテル、ジイソペンチルエーテル、ジ−sec−ペンチルエーテル、ジ−tert−アミルエーテル、ジ−n−ヘキシルエーテルから選ばれる1種以上であることを特徴とする請求項に記載のパターン形成方法。 The ether compound having 8 to 12 carbon atoms is di-n-butyl ether, di-isobutyl ether, di-sec-butyl ether, di-n-pentyl ether, diisopentyl ether, di-sec-pentyl ether, di-tert- The pattern forming method according to claim 2 , wherein the pattern forming method is one or more selected from amyl ether and di-n-hexyl ether. 上記エーテル化合物に、炭素数4〜10の高級アルコールを0.1〜90質量%混合することを特徴とする請求項又はに記載のパターン形成方法。 The above ether compound, a pattern forming method according to claim 2 or 3 characterized by mixing 0.1 to 90 wt% of the higher alcohol having 4 to 10 carbon atoms. 炭素数4〜10の高級アルコールが、1−ブチルアルコール、2−ブチルアルコール、イソブチルアルコール、tert−ブチルアルコール、1−ペンタノール、2−ペンタノール、3−ペンタノール、tert−アミルアルコール、ネオペンチルアルコール、2−メチル−1−ブタノール、3−メチル−1−ブタノール、3−メチル−3−ペンタノール、シクロペンタノール、1−ヘキサノール、2−ヘキサノール、3−ヘキサノール、2,3−ジメチル−2−ブタノール、3,3−ジメチル−1−ブタノール、3,3−ジメチル−2−ブタノール、2−エチル−1−ブタノール、2−メチル−1−ペンタノール、2−メチル−2−ペンタノール、2−メチル−3−ペンタノール、3−メチル−1−ペンタノール、3−メチル−2−ペンタノール、3−メチル−3−ペンタノール、4−メチル−1−ペンタノール、4−メチル−2−ペンタノール、4−メチル−3−ペンタノール、シクロヘキサノール、1−オクタノールから選ばれる1種以上であることを特徴とする請求項に記載のパターン形成方法。 A higher alcohol having 4 to 10 carbon atoms is 1-butyl alcohol, 2-butyl alcohol, isobutyl alcohol, tert-butyl alcohol, 1-pentanol, 2-pentanol, 3-pentanol, tert-amyl alcohol, neopentyl. Alcohol, 2-methyl-1-butanol, 3-methyl-1-butanol, 3-methyl-3-pentanol, cyclopentanol, 1-hexanol, 2-hexanol, 3-hexanol, 2,3-dimethyl-2 -Butanol, 3,3-dimethyl-1-butanol, 3,3-dimethyl-2-butanol, 2-ethyl-1-butanol, 2-methyl-1-pentanol, 2-methyl-2-pentanol, 2 -Methyl-3-pentanol, 3-methyl-1-pentanol, 3-methyl-2-pentanol Selected from the group consisting of benzene, 3-methyl-3-pentanol, 4-methyl-1-pentanol, 4-methyl-2-pentanol, 4-methyl-3-pentanol, cyclohexanol and 1-octanol The pattern forming method according to claim 4, which is as described above. 下記一般式(1)で示される高分子化合物を含有することを特徴とするレジストパターンのスリミング材料。
Figure 0005776615
(式中、R1、R3は同一又は異種の水素原子又はメチル基を示す。mは1又は2である。mが1の場合、X1は単結合又は2価の有機基であり、mが2の場合、X1は3価の有機基である。X2は単結合又は2価の有機基である。X1、X2が2価の有機基の場合、フェニレン基、−R4−C(=O)−O−R5−、−R4−O−R5−、又は−R4−C(=O)−NH−R5−を表し、R4は同一又は異種の単結合、又は炭素数6〜10のアリーレン基、R5は同一又は異種の単結合、又は炭素数1〜10の直鎖状、分岐状、環状又は有橋環式のアルキレン基、炭素数6〜10のアリーレン基又は炭素数2〜10のアルケニレン基であり、エーテル基、エステル基、又はフッ素原子を有していてもよい。X1が3価の有機基の場合、フェニレン基から水素原子が1個脱離した基、又は−R4−C(=O)−O−R5’−、−R4−O−R5’−、又は−R4−C(=O)−NH−R5’−で示される基であり、R4は上記の通り、R5’はR5から水素原子が1個脱離した基を示す。R2は水素原子、フッ素原子、メチル基、トリフルオロメチル基、ジフルオロメチル基であり、又はX1と結合して炭素数1〜6の環を形成していてもよく、環の中にフッ素原子、エーテル基を有していてもよい。a1、a2は0<a1<1.0、0<a2<1.0、0.5≦a1+a2≦1.0の範囲である。)
A resist pattern slimming material comprising a polymer compound represented by the following general formula (1):
Figure 0005776615
(In the formula, R 1 and R 3 represent the same or different hydrogen atoms or methyl groups. M is 1 or 2. When m is 1, X 1 is a single bond or a divalent organic group. When m is 2, X 1 is a trivalent organic group, X 2 is a single bond or a divalent organic group, and when X 1 and X 2 are divalent organic groups, a phenylene group, —R 4 —C (═O) —O—R 5 —, —R 4 —O—R 5 —, or —R 4 —C (═O) —NH—R 5 —, wherein R 4 is the same or different. A single bond or an arylene group having 6 to 10 carbon atoms, R 5 is the same or different single bond, or a linear, branched, cyclic or bridged alkylene group having 1 to 10 carbon atoms, carbon number 6 An arylene group having from 1 to 10 carbon atoms or an alkenylene group having from 2 to 10 carbon atoms, which may have an ether group, an ester group, or a fluorine atom, and when X 1 is a trivalent organic group, A group in which one hydrogen atom is eliminated from the group, or —R 4 —C (═O) —O—R 5 ′ —, —R 4 —O—R 5 ′ —, or —R 4 —C (═O ) -NH-R 5 '- is a group represented by, R 4 is above the street, R 5' is .R 2 in which a group having a hydrogen atom released one de from R 5 represents a hydrogen atom, a fluorine atom, It may be a methyl group, a trifluoromethyl group or a difluoromethyl group, or may be bonded to X 1 to form a ring having 1 to 6 carbon atoms, and has a fluorine atom or an ether group in the ring. A1 and a2 are in the range of 0 <a1 <1.0, 0 <a2 <1.0, 0.5 ≦ a1 + a2 ≦ 1.0.)
式(1)で示される高分子化合物を炭素数8〜12のエーテル化合物に溶解してなる請求項に記載のスリミング材料。 The slimming material according to claim 6 , wherein the polymer compound represented by the formula (1) is dissolved in an ether compound having 8 to 12 carbon atoms. 炭素数8〜12のエーテル化合物が、ジ−n−ブチルエーテル、ジ−イソブチルエーテル、ジ−sec−ブチルエーテル、ジ−n−ペンチルエーテル、ジイソペンチルエーテル、ジ−sec−ペンチルエーテル、ジ−tert−アミルエーテル、ジ−n−ヘキシルエーテルから選ばれる1種以上であることを特徴とする請求項に記載のスリミング材料。 The ether compound having 8 to 12 carbon atoms is di-n-butyl ether, di-isobutyl ether, di-sec-butyl ether, di-n-pentyl ether, diisopentyl ether, di-sec-pentyl ether, di-tert- The slimming material according to claim 7 , wherein the slimming material is at least one selected from amyl ether and di-n-hexyl ether. 上記エーテル化合物に、炭素数4〜10の高級アルコールを0.1〜90質量%混合することを特徴とする請求項又はに記載のスリミング材料。 The slimming material according to claim 7 or 8 , wherein 0.1 to 90% by mass of a higher alcohol having 4 to 10 carbon atoms is mixed with the ether compound. 炭素数4〜10の高級アルコールが、1−ブチルアルコール、2−ブチルアルコール、イソブチルアルコール、tert−ブチルアルコール、1−ペンタノール、2−ペンタノール、3−ペンタノール、tert−アミルアルコール、ネオペンチルアルコール、2−メチル−1−ブタノール、3−メチル−1−ブタノール、3−メチル−3−ペンタノール、シクロペンタノール、1−ヘキサノール、2−ヘキサノール、3−ヘキサノール、2,3−ジメチル−2−ブタノール、3,3−ジメチル−1−ブタノール、3,3−ジメチル−2−ブタノール、2−エチル−1−ブタノール、2−メチル−1−ペンタノール、2−メチル−2−ペンタノール、2−メチル−3−ペンタノール、3−メチル−1−ペンタノール、3−メチル−2−ペンタノール、3−メチル−3−ペンタノール、4−メチル−1−ペンタノール、4−メチル−2−ペンタノール、4−メチル−3−ペンタノール、シクロヘキサノール、1−オクタノールから選ばれる1種以上であることを特徴とする請求項に記載のスリミング材料。 A higher alcohol having 4 to 10 carbon atoms is 1-butyl alcohol, 2-butyl alcohol, isobutyl alcohol, tert-butyl alcohol, 1-pentanol, 2-pentanol, 3-pentanol, tert-amyl alcohol, neopentyl. Alcohol, 2-methyl-1-butanol, 3-methyl-1-butanol, 3-methyl-3-pentanol, cyclopentanol, 1-hexanol, 2-hexanol, 3-hexanol, 2,3-dimethyl-2 -Butanol, 3,3-dimethyl-1-butanol, 3,3-dimethyl-2-butanol, 2-ethyl-1-butanol, 2-methyl-1-pentanol, 2-methyl-2-pentanol, 2 -Methyl-3-pentanol, 3-methyl-1-pentanol, 3-methyl-2-pentanol Selected from the group consisting of benzene, 3-methyl-3-pentanol, 4-methyl-1-pentanol, 4-methyl-2-pentanol, 4-methyl-3-pentanol, cyclohexanol and 1-octanol It is the above, The slimming material of Claim 9 characterized by the above-mentioned.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US9791779B2 (en) 2014-10-16 2017-10-17 Tokyo Electron Limited EUV resist etch durability improvement and pattern collapse mitigation
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US9869933B2 (en) * 2016-03-07 2018-01-16 Rohm And Haas Electronic Materials Llc Pattern trimming methods
US9760011B1 (en) * 2016-03-07 2017-09-12 Rohm And Haas Electronic Materials Llc Pattern trimming compositions and methods
TWI745445B (en) 2016-10-05 2021-11-11 日商東京應化工業股份有限公司 Resist composition, method of forming resist pattern, polymeric compound and copolymer
US11003074B2 (en) 2017-05-01 2021-05-11 Rohm And Haas Electronic Materials Llc Pattern formation methods and photoresist pattern overcoat compositions
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Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7862982B2 (en) * 2008-06-12 2011-01-04 International Business Machines Corporation Chemical trim of photoresist lines by means of a tuned overcoat material
TWI510854B (en) * 2011-12-31 2015-12-01 羅門哈斯電子材料有限公司 Photoresist pattern trimming methods

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