JP2006323002A - Material for forming photoresist protective film for liquid immersion exposure process, and photoresist pattern forming method using the material - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、液浸露光(Liquid Immersion Lithography)プロセスに適用されるホトレジスト保護膜形成用材料およびこれを用いたホトレジストパターン形成方法に関する。本発明は特に、露光装置のレンズと、ホトレジスト層上に保護膜を形成した基板との間のみを液浸露光用液体で満たす局所露光液浸プロセスに好適に適用される。 The present invention relates to a photoresist protective film forming material applied to a liquid immersion lithography process and a photoresist pattern forming method using the same. In particular, the present invention is suitably applied to a local exposure liquid immersion process in which only a space between a lens of an exposure apparatus and a substrate having a protective film formed on a photoresist layer is filled with an immersion exposure liquid.
半導体デバイス、液晶デバイス等の各種電子デバイスにおける微細構造の製造にホトリソグラフィー法が多用されている。近年、半導体デバイスの高集積化、微小化の進展が著しく、ホトリソグラフィー工程におけるホトレジストパターン形成においてもより一層の微細化が要求されている。 Photolithography is frequently used for the production of fine structures in various electronic devices such as semiconductor devices and liquid crystal devices. In recent years, the progress of high integration and miniaturization of semiconductor devices has been remarkable, and further miniaturization is required in forming a photoresist pattern in a photolithography process.
現在、ホトリソグラフィー法により、例えば、最先端の領域では、線幅が90nm程度の微細なホトレジストパターンの形成が可能となっているが、さらに線幅65nmといったより微細なパターン形成の研究・開発が行われている。 At present, it is possible to form a fine photoresist pattern with a line width of about 90 nm by the photolithography method, for example, in the most advanced region, but further research and development of finer pattern formation with a line width of 65 nm has been made. Has been done.
このようなより微細なパターン形成を達成させるためには、一般に、露光装置やホトレジスト材料による対応策が考えられる。露光装置による対応策としては、F2エキシマレーザー、EUV(極端紫外光)、電子線、X線、軟X線等の光源波長の短波長化や、レンズの開口数(NA)の増大等の方策が挙げられる。ホトレジスト材料による対応策としては、露光光の短波長化に対応する新たな材料を開発する方策が挙げられる。 In order to achieve such a finer pattern formation, generally, countermeasures using an exposure apparatus or a photoresist material can be considered. Measures by exposure equipment include shortening the wavelength of light sources such as F 2 excimer laser, EUV (extreme ultraviolet light), electron beam, X-ray, soft X-ray, and increasing the numerical aperture (NA) of the lens. Measures are listed. As a countermeasure using a photoresist material, there is a strategy of developing a new material corresponding to a shorter wavelength of exposure light.
しかしながら、光源波長の短波長化は高額な新たな露光装置が必要となる。また、高NA化では、解像度と焦点深度幅がトレード・オフの関係にあるため、解像度を上げても焦点深度幅が低下するという問題がある。また短波長化に対応する新たなホトレジスト材料の開発にも多くのコストがかかる。 However, shortening the wavelength of the light source requires an expensive new exposure apparatus. In addition, when the NA is increased, the resolution and the depth of focus are in a trade-off relationship, so that there is a problem that the depth of focus decreases even if the resolution is increased. In addition, the development of a new photoresist material corresponding to the shortening of the wavelength requires a lot of costs.
最近、このような問題を解決可能とするホトリソグラフィー技術として、液浸露光(Liquid Immersion Lithography)法が報告されている(例えば、非特許文献1〜3参照)。この方法は、露光時に、露光装置(レンズ)と基板上のホトレジスト膜との間の露光光路の、少なくとも前記ホトレジスト膜上に所定厚さの液浸露光用液体を介在させて、ホトレジスト膜を露光し、ホトレジストパターンを形成するというものである。この液浸露光法は、従来は空気や窒素等の不活性ガスであった露光光路空間を、これら空間(気体)の屈折率よりも大きく、かつ、ホトレジスト膜の屈折率よりも小さい屈折率(n)をもつ液浸露光用液体(例えば純水、フッ素系不活性液体など)で置換することにより、同じ露光波長の光源を用いても、より短波長の露光光を用いた場合や高NAレンズを用いた場合と同様に、高解像性が達成されるとともに、焦点深度幅の低下も生じない、という利点を有する。また現在汎用されているホトレジスト材料を用いることができる。 Recently, as a photolithography technique capable of solving such a problem, a liquid immersion lithography method has been reported (for example, see Non-Patent Documents 1 to 3). In this method, during exposure, the photoresist film is exposed by interposing an immersion exposure liquid of a predetermined thickness on at least the photoresist film in the exposure optical path between the exposure apparatus (lens) and the photoresist film on the substrate. Then, a photoresist pattern is formed. In this immersion exposure method, an exposure optical path space, which has conventionally been an inert gas such as air or nitrogen, has a refractive index that is larger than the refractive index of these spaces (gas) and smaller than the refractive index of the photoresist film ( By substituting with an immersion exposure liquid having n) (for example, pure water, fluorine-based inert liquid, etc.), even when a light source having the same exposure wavelength is used, exposure light having a shorter wavelength or high NA Similar to the case of using a lens, high resolution is achieved, and there is an advantage that the depth of focus does not decrease. In addition, currently used photoresist materials can be used.
このような液浸露光プロセスを用いれば、現存の露光装置に実装されているレンズ、露光光波長を用いて、低コストで、より高解像性に優れ、かつ焦点深度にも優れるホトレジストパターンの形成が実現できるため、大変注目されている。 By using such an immersion exposure process, a photoresist pattern of a lens that is mounted on an existing exposure apparatus, an exposure light wavelength, a low-cost, higher resolution, and excellent depth of focus. Because it can be formed, it has attracted much attention.
しかし、液浸露光プロセスでは、露光用レンズとホトレジスト膜との間に液浸露光用液体を介在させた状態で露光を行うことから、当然のことながら、液浸露光用液体によるホトレジスト膜の変質、ホトレジスト膜からの溶出成分による液浸露光用液体自体の変質に伴う屈折率変動などが懸念される。 However, in the immersion exposure process, since exposure is performed with an immersion exposure liquid interposed between the exposure lens and the photoresist film, it is natural that the photoresist film is altered by the immersion exposure liquid. Further, there is a concern that the refractive index changes due to the alteration of the immersion exposure liquid itself due to the components eluted from the photoresist film.
そこでこれに対処すべく、ホトレジスト膜上に保護膜を形成し、この保護膜上に液浸露光用液体を介在させることによって、液浸露光用液体によるホトレジスト膜への変質、液浸露光用液体自体の変質に伴う屈折率変動を同時に防止することを目的とした技術が提案されている(例えば、特許文献1参照)。 Therefore, in order to cope with this, a protective film is formed on the photoresist film, and an immersion exposure liquid is interposed on the protective film, whereby the immersion exposure liquid is transformed into a photoresist film, and the immersion exposure liquid is used. There has been proposed a technique aimed at simultaneously preventing refractive index fluctuations accompanying alteration of itself (see, for example, Patent Document 1).
上記特許文献1は、本出願人により提案された技術であり、保護膜にフッ素含有樹脂、具体的には環式パーフルオロアルキルポリエーテルと鎖式パーフルオロアルキルポリエーテルの混合樹脂を用いて保護膜を形成し、この保護膜により、液浸露光において断面形状が矩形の良好なプロフィルのホトレジストパターンが得られたことを確認している。 The above-mentioned patent document 1 is a technique proposed by the present applicant and protects a protective film using a fluorine-containing resin, specifically, a mixed resin of a cyclic perfluoroalkyl polyether and a chain perfluoroalkyl polyether. A film was formed, and it was confirmed that this protective film produced a photoresist profile with a good profile having a rectangular cross-sectional shape in immersion exposure.
上記特許文献1に記載の保護膜は、ホトレジスト膜上に保護膜を形成した基板を液浸露光用液体中に完全に浸漬させた状態での液浸露光露や、プリズムを用いた簡易手法による液浸露光での評価を行ったものであり、このような液浸露光プロセスの評価においては、十分に効果を発揮し得るものであった。しかし実際の量産工程においては、所定速度以上で走査させる露光用レンズと基板の間のみを液浸露光用液体を満たす局所液浸露光方式が採用されるようになってきた。 The protective film described in Patent Document 1 is based on immersion exposure in a state where a substrate on which a protective film is formed on a photoresist film is completely immersed in a liquid for immersion exposure, or by a simple method using a prism. The evaluation was performed by immersion exposure, and in the evaluation of such an immersion exposure process, the effect could be sufficiently exhibited. However, in an actual mass production process, a local immersion exposure method in which only the space between the exposure lens that scans at a predetermined speed or more and the substrate is filled with the immersion exposure liquid has been adopted.
局所液浸露光方式は、例えば、保護膜/ホトレジスト層を設けた基板をウェーハステージ上に載置し、保護膜の上方に所定間隔を空けて露光用レンズを配置し、ウェーハステージを高速でスキャニング移動させながら、液浸露光用液体を一方のノズルから保護膜上に連続滴下すると同時に他方のノズルから吸引しつつ露光するというものである。 In the local immersion exposure method, for example, a substrate provided with a protective film / photoresist layer is placed on a wafer stage, an exposure lens is arranged above the protective film at a predetermined interval, and the wafer stage is scanned at high speed. While moving, the liquid for immersion exposure is continuously dropped onto the protective film from one nozzle, and at the same time, the liquid is exposed while being sucked from the other nozzle.
このような局所液浸露光方式では、これまでの評価手法とは異なり、滴下され続ける水が微小水滴となって保護膜表面上に残留する。この水滴は、径が数μmオーダー、あるいはそれ以下の極微小径である。水滴径が小さくなるにつれ水滴内圧が指数級数的に大きくなるとされ、保護膜へかかる水圧は、これまでの評価手法において問題視されていたオーダーに比べて、比較にならないほど大きくなる。 In such a local liquid immersion exposure method, unlike the conventional evaluation methods, water that continues to be dripped becomes minute water droplets and remains on the surface of the protective film. This water droplet has a very small diameter of the order of several μm or less. As the water droplet diameter decreases, the water droplet internal pressure increases exponentially, and the water pressure applied to the protective film becomes larger than the order that has been regarded as a problem in the conventional evaluation methods.
このように極めて内圧の高い微小液滴が残留する保護膜の表面が不均一な箇所があると、この部位を通じて保護膜内部へ液滴の滲み込みを生じさせる等の不具合が考えられる。 If there is a portion where the surface of the protective film in which microdroplets with extremely high internal pressure remain in this way is uneven, there may be problems such as causing the droplets to penetrate into the protective film through this portion.
本発明者らの研究によれば、液体の保護膜内部への滲み込みにより、ホトレジストパターン形成時にパターン欠陥(「ウォーター・マーク欠陥」)を引き起こす場合があることがわかった。特許文献1では、通常の全面液浸等の評価手法を用いており、このような液浸露光方法ではプロフィルの良好なホトレジストパターンが得られ、優れた効果を奏するが、実際の量産化における、所定速度以上で走査するレンズを用いた局所液浸露光における上記の点についての検討は行っていなかった。 According to the studies by the present inventors, it has been found that a liquid may permeate into the protective film to cause a pattern defect (“water mark defect”) when forming a photoresist pattern. In Patent Document 1, an ordinary evaluation method such as liquid immersion is used, and such a liquid immersion exposure method can provide a photoresist pattern with a good profile and has an excellent effect. However, in actual mass production, The above-mentioned point in local immersion exposure using a lens that scans at a predetermined speed or higher has not been studied.
本発明は、上記の新たな問題点を解決し、特に局所液浸などでのホトレジストパターン欠陥(「ウォーター・マーク欠陥」)の発生を抑止するとともに、市販のホトレジストに対して広く適用可能で汎用性に優れるとともに、液浸露光プロセスに用いられる保護膜に要求される基本特性を備えた保護膜形成用材料、およびこれを用いたホトレジストパターン形成方法を提供することを目的とする。 The present invention solves the above-mentioned new problems, particularly suppresses the occurrence of photoresist pattern defects ("water mark defects") due to local immersion, and is widely applicable to commercially available photoresists. An object of the present invention is to provide a protective film forming material having excellent properties and having basic characteristics required for a protective film used in an immersion exposure process, and a photoresist pattern forming method using the same.
上記課題を解決するために本発明は、局所液浸露光においては、保護膜表面のより一層の均一化を図ること、および、水滴と保護膜との接触角を低減させることにより、上記問題を解決し得るという知見を得、これにより本発明を完成した。 In order to solve the above-described problems, the present invention solves the above-mentioned problem by further uniformizing the surface of the protective film and reducing the contact angle between the water droplet and the protective film in the local immersion exposure. The knowledge that it can be solved was obtained, thereby completing the present invention.
すなわち本発明は、液浸露光プロセスに用いられ、基板上のホトレジスト膜上に積層される保護膜を形成するための材料であって、環式パーフルオロアルキルポリエーテルとフッ素系有機溶剤を含有する、液浸露光プロセス用ホトレジスト保護膜形成用材料を提供する。 That is, the present invention is a material for forming a protective film that is used in an immersion exposure process and is laminated on a photoresist film on a substrate, and includes a cyclic perfluoroalkyl polyether and a fluorine-based organic solvent. A material for forming a photoresist protective film for an immersion exposure process is provided.
また本発明は、液浸露光プロセスを用いたホトレジストパターン形成方法であって、基板上にホトレジスト膜を設け、該ホトレジスト膜上に上記ホトレジスト保護膜形成用材料を用いて保護膜を形成した後、該基板の少なくとも前記保護膜上に液浸露光用液体を配置し、前記液浸露光用液体および前記保護膜を介して、前記ホトレジスト膜を露光装置により選択的に露光し、必要に応じて加熱処理を行った後、ホトレジスト膜から保護膜を除去し、次いでホトレジスト膜を現像処理し、ホトレジストパターンを得る、ホトレジストパターンの形成方法を提供する。 Further, the present invention is a photoresist pattern forming method using an immersion exposure process, wherein a photoresist film is provided on a substrate, and a protective film is formed on the photoresist film using the photoresist protective film forming material, An immersion exposure liquid is disposed on at least the protective film of the substrate, and the photoresist film is selectively exposed by an exposure apparatus through the immersion exposure liquid and the protective film, and heated as necessary. Provided is a method for forming a photoresist pattern in which a protective film is removed from a photoresist film after the treatment, and then the photoresist film is developed to obtain a photoresist pattern.
上記保護膜形成用材料、ホトレジストパターンの形成方法は、上記液浸露光プロセスが、露光装置のレンズと、ホトレジスト層上に保護膜を形成した基板との間のみを液浸露光用液体で満たす局所液浸露光プロセスであることが好ましい。 The material for forming the protective film and the method for forming the photoresist pattern include a method in which the immersion exposure process fills only a space between the lens of the exposure apparatus and the substrate on which the protective film is formed on the photoresist layer with the liquid for immersion exposure. An immersion exposure process is preferred.
本発明により、保護膜表面のより一層の均一化を図ることができ、また微小水滴と保護膜との接触角の低減化を図ることができ、これにより、特に局所液浸露光プロセスにおいて発生しやすいホトレジストパターン欠陥(「ウォーター・マーク欠陥」)の発生を抑止することができる。 According to the present invention, the surface of the protective film can be made more uniform, and the contact angle between the minute water droplets and the protective film can be reduced, which is particularly generated in the local liquid immersion exposure process. It is possible to suppress the occurrence of easy photoresist pattern defects (“water mark defects”).
また本発明は、現在市販されているホトレジストに対し広く適用可能で汎用性があり、これに加えて、保護膜として要求される基本特性である、液浸露光用液体への耐性が高い、下層に設けられるホトレジスト膜との相溶性が低い、液浸露光用液体からホトレジスト膜への成分の溶出の防止、ホトレジスト膜から液浸露光用液体への成分の溶出の防止、保護膜のガスの透過の抑止、等の特性を併せもつ保護膜形成用材料が提供される。本発明保護膜形成用材料を液浸露光プロセスに適用することにより、従来のホトレジスト材料、露光装置を用いてリソグラフィーを行った場合の解像度を超えて、極微細なホトレジストパターンの形成が可能となる。 In addition, the present invention is widely applicable to photoresists currently on the market and is versatile. In addition to this, it is a basic characteristic required as a protective film, which is highly resistant to liquid for immersion exposure, and is a lower layer. Low compatibility with the photoresist film provided on the substrate, prevention of elution of components from the liquid for immersion exposure to the photoresist film, prevention of elution of components from the photoresist film to the liquid for immersion exposure, gas permeation of the protective film A material for forming a protective film having characteristics such as deterrence is provided. By applying the protective film forming material of the present invention to the immersion exposure process, it becomes possible to form a very fine photoresist pattern exceeding the resolution when lithography is performed using a conventional photoresist material and an exposure apparatus. .
以下、本発明について詳述する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail.
本発明に係る保護膜形成用材料は、環式パーフルオロアルキルポリエーテルとフッ素系有機溶剤を含有する。本発明では鎖式パーフルオロアルキルポリエーテルは含有しない。 The material for forming a protective film according to the present invention contains a cyclic perfluoroalkyl polyether and a fluorinated organic solvent. In the present invention, no chain perfluoroalkyl polyether is contained.
上記環式パーフルオロアルキルポリエーテルとしては、下記式(I)で示されるポリマーが好ましく用いられる。 As the cyclic perfluoroalkyl polyether, a polymer represented by the following formula (I) is preferably used.
上記式(I)中、Rf1はフッ素原子、または炭素数1〜5のパーフルオロアルキル基若しくはパーフルオロアルキルエーテル基であり、Rf2は存在していてもいなくてもよく、存在している場合(複数存在してもよい)は炭素数1〜5のパーフルオロアルキル基またはパーフルオロアルキルエーテル基であり、Xは−O−または−(CF2)q−(ただしqは0または1の数を示す)であり、Yは−O−または−(CF2)v−(ただしvは1以上の数を示す)であり、Zは−(O)s−(ただしsは0または1の数を示す)であり、p、t、uはそれぞれ0〜3の数を示し、mは繰り返し単位を意味する。 In the above formula (I), Rf 1 is a fluorine atom, a C 1-5 perfluoroalkyl group or a perfluoroalkyl ether group, and Rf 2 may or may not be present. The case (which may be present in plural) is a C 1-5 perfluoroalkyl group or a perfluoroalkyl ether group, and X is —O— or — (CF 2 ) q — (where q is 0 or 1). Y represents —O— or — (CF 2 ) v — (where v represents a number of 1 or more), and Z represents — (O) s — (where s is 0 or 1). P, t, and u each represent a number from 0 to 3, and m represents a repeating unit.
中でも下記式(II)、(III)で表される構成単位を有するポリマーが好ましい。 Among these, polymers having structural units represented by the following formulas (II) and (III) are preferable.
式(II)中、p、t、uはそれぞれ0〜3の数を示し、rは1〜3の数を示し、mは繰り返し単位を意味する。 In formula (II), p, t, and u each represent a number of 0 to 3, r represents a number of 1 to 3, and m represents a repeating unit.
式(II)で表される構成単位を有するポリマーは、「サイトップ」シリーズ(旭硝子(株)製)等として市販され、好適に用いることができる。 A polymer having a structural unit represented by the formula (II) is commercially available as the “Cytop” series (manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.) and can be suitably used.
式(III)中、Rf1はフッ素原子、または炭素数1〜5のパーフルオロアルキル基若しくはパーフルオロアルキルエーテル基であり、Rf2は存在していてもいなくてもよく、存在している場合(複数存在してもよい)は炭素数1〜5のパーフルオロアルキル基またはパーフルオロアルキルエーテル基であり、tは0〜3の数を示し、mは繰り返し単位を意味する。 In the formula (III), Rf 1 is a fluorine atom, a C 1-5 perfluoroalkyl group or a perfluoroalkyl ether group, and Rf 2 may or may not be present. (Plural may exist) is a C1-C5 perfluoroalkyl group or a perfluoroalkyl ether group, t shows the number of 0-3, and m means a repeating unit.
式(III)で表される構成単位を有するポリマーは、「テフロンAF1600」、「テフロンAF2400」(以上、いずれもデュポン社製)等として市販され、好適に用いることができる。 Polymers having a structural unit represented by the formula (III) are commercially available as “Teflon AF1600”, “Teflon AF2400” (all of which are manufactured by DuPont) and can be suitably used.
上記フッ素系有機溶剤としては、本発明に用いられる環式パーフルオロアルキルポリエーテルを溶解し得るものであればよい。具体的には、パーフルオロヘキサン、パーフルオロヘプタン等のパーフルオロアルカンまたはパーフルオロシクロアルカン、これらの一部に二重結合の残ったパーフルオロアルケン、さらにはパーフルオロテトラヒドロフラン、パーフルオロ(2−ブチルテトラヒドロフラン)等のパーフルオロ環状エーテル、パーフルオロトリブチルアミン、パーフルオロテトラペンチルアミン、パーフルオロテトラヘキシルアミン等のフッ素系有機溶剤を挙げることができる。これらは単独で用いてもよく、あるいは2種以上を混合して用いてもよい。また相容性を有する他の有機溶剤や、界面活性剤等を添加剤として添加して溶解性を向上させてもよい。 Any fluorine-based organic solvent may be used as long as it can dissolve the cyclic perfluoroalkyl polyether used in the present invention. Specifically, perfluoroalkanes or perfluorocycloalkanes such as perfluorohexane and perfluoroheptane, perfluoroalkenes in which some of the double bonds remain, perfluorotetrahydrofuran, perfluoro (2-butyl) And fluorinated organic solvents such as perfluoro cyclic ethers such as tetrahydrofuran), perfluorotributylamine, perfluorotetrapentylamine, and perfluorotetrahexylamine. These may be used singly or in combination of two or more. Further, other organic solvents having compatibility and surfactants may be added as additives to improve the solubility.
フッ素系有機溶剤に上記ポリマーを溶解させる場合、塗布性等の点から、その濃度が0.1〜30質量%程度となるよう溶解させるのが好ましく、特には0.5〜10質量%である。 When the above polymer is dissolved in the fluorine-based organic solvent, it is preferable to dissolve the polymer so that its concentration is about 0.1 to 30% by mass, particularly 0.5 to 10% by mass, from the viewpoint of applicability and the like. .
さらに本発明においては、環式パーフルオロアルキルポリエーテルとして1種類のポリマーのみを用いることが好ましい。このように単独種の環式パーフルオロアルキルポリエーテルを用いた保護膜であれば、保護膜表面がより一層均一となり、保護膜内部へ液滴の滲み込みをより一層効果的に抑制し得、ひいてはホトレジストパターンに生じるウォーター・マーク欠陥をより一層効果的に抑制することができる。 Furthermore, in the present invention, it is preferable to use only one kind of polymer as the cyclic perfluoroalkyl polyether. Thus, if the protective film using a single kind of cyclic perfluoroalkyl polyether, the surface of the protective film becomes more uniform, and the penetration of droplets into the protective film can be more effectively suppressed, As a result, water mark defects occurring in the photoresist pattern can be more effectively suppressed.
上記環式パーフルオロアルキルポリエーテルをフッ素系有機溶剤中に溶解させた保護膜形成用材料には、本発明の効果が損なわれない範囲で、防腐剤、安定剤、界面活性剤等の各種添加剤を配合してもよい。 In the protective film-forming material in which the cyclic perfluoroalkyl polyether is dissolved in a fluorine-based organic solvent, various additives such as preservatives, stabilizers, surfactants and the like are added as long as the effects of the present invention are not impaired. An agent may be blended.
本発明の保護膜形成用材料の製造は常法により行うことができる。 Production of the material for forming a protective film of the present invention can be carried out by a conventional method.
本発明の保護膜形成用材料は液浸露光プロセスに用いられるが、特に局所液浸露光に好適に用いられる。液浸露光プロセスは、基板上に設けたホトレジスト膜に対し、露光光がホトレジスト膜に到達する経路の少なくとも前記ホトレジスト膜上に、空気の屈折率よりも大きくかつホトレジスト膜の屈折率よりも小さい屈折率を有する所定厚さの液体(液浸露光用液体)を介在させた状態でホトレジスト膜を露光することによって、ホトレジストパターンの解像度を向上させる方法をいう。 The material for forming a protective film of the present invention is used for an immersion exposure process, and is particularly preferably used for local immersion exposure. In the immersion exposure process, the refractive index of the photoresist film provided on the substrate is larger than the refractive index of air and smaller than the refractive index of the photoresist film on at least the photoresist film in the path through which the exposure light reaches the photoresist film. A method of improving the resolution of a photoresist pattern by exposing a photoresist film in a state where a liquid having a predetermined thickness (liquid for immersion exposure) is interposed.
上記液浸露光用液体としては、水(純水、脱イオン水など)、フッ素系溶剤等が好適に用いられる。中でも、液浸露光の光学的要求(屈折率特性が良好である等)、取り扱いの容易性、環境汚染性がない、等の点から、水が最も好ましいものとして最有力視されている。 As the liquid for immersion exposure, water (pure water, deionized water, etc.), a fluorinated solvent, or the like is preferably used. Among these, water is regarded as the most preferable material from the viewpoints of optical requirements for immersion exposure (eg, good refractive index characteristics), ease of handling, and lack of environmental pollution.
本発明に係る保護膜形成用材料は、ホトレジスト膜の上に直接形成することができ、パターン露光を阻害することがない。また水に不溶であるので、液浸露光用液体として水を用いて、種々の組成のホトレジスト膜を液浸露光プロセスに供している間、十分に保護し、良好な特性のホトレジストパターンを得ることができる。他方、波長157nmの露光光(F2エキシマレーザー等)を用いた場合は、液浸露光用液体への露光光の吸収低減という点から、液浸露光用液体としてフッ素系媒体が有力視されているが、このようなフッ素系溶剤を用いた場合であっても、上記した水と同様に、ホトレジスト膜を液浸露光プロセスに供している間、十分に保護し、良好な特性のホトレジストパターンを得ることができる。 The material for forming a protective film according to the present invention can be directly formed on a photoresist film and does not hinder pattern exposure. In addition, it is insoluble in water, so that water can be used as a liquid for immersion exposure, and photoresist films of various compositions can be sufficiently protected and subjected to an immersion exposure process to obtain a photoresist pattern with good characteristics. Can do. On the other hand, when exposure light having a wavelength of 157 nm (F 2 excimer laser or the like) is used, a fluorine-based medium is regarded as a leading liquid for immersion exposure because it reduces absorption of exposure light into the liquid for immersion exposure. However, even when such a fluorinated solvent is used, as in the case of the above-described water, the photoresist film is sufficiently protected while being subjected to the immersion exposure process, and a photoresist pattern with good characteristics is formed. Obtainable.
本発明のホトレジスト保護膜形成用材料を用いた液浸露光法、特には局所液浸露光法によるホトレジストパターン形成方法は、例えば以下のように行う。 The immersion exposure method using the photoresist protective film forming material of the present invention, particularly the photoresist pattern formation method by the local immersion exposure method, is performed as follows, for example.
まず、シリコンウェーハ等の基板上に、慣用のホトレジスト組成物をスピンナーなどで塗布した後、プレベーク(PAB処理)し、ホトレジスト膜を形成する。なお、基板上に有機系または無機系の反射防止膜(下層反射防止膜)を1層設けてから、ホトレジスト膜を形成してもよい。 First, a conventional photoresist composition is applied onto a substrate such as a silicon wafer with a spinner or the like and then pre-baked (PAB treatment) to form a photoresist film. Note that a photoresist film may be formed after an organic or inorganic antireflection film (lower antireflection film) is provided on the substrate.
ホトレジスト組成物は、特に限定されるものでなく、ネガ型およびポジ型ホトレジストを含めてアルカリ水溶液で現像可能なホトレジストを任意に使用できる。このようなホトレジストとしては、(i)ナフトキノンジアジド化合物とノボラック樹脂を含有するポジ型ホトレジスト、(ii)露光により酸を発生する化合物、酸により分解しアルカリ水溶液に対する溶解性が増大する化合物およびアルカリ可溶性樹脂を含有するポジ型ホトレジスト、(iii)露光により酸を発生する化合物、酸により分解しアルカリ水溶液に対する溶解性が増大する基を有するアルカリ可溶性樹脂を含有するポジ型ホトレジスト、および(iv)光により酸またはラジカルを発生する化合物、架橋剤およびアルカリ可溶性樹脂を含有するネガ型ホトレジスト等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。 The photoresist composition is not particularly limited, and any photoresist that can be developed with an alkaline aqueous solution, including negative and positive photoresists, can be used. Such photoresists include (i) a positive photoresist containing a naphthoquinone diazide compound and a novolak resin, (ii) a compound that generates an acid upon exposure, a compound that decomposes with an acid and increases its solubility in an aqueous alkali solution, and an alkali-soluble compound. A positive photoresist containing a resin, (iii) a compound that generates an acid upon exposure, a positive photoresist containing an alkali-soluble resin having a group that decomposes with acid and increases solubility in an alkaline aqueous solution, and (iv) by light Examples thereof include, but are not limited to, a negative photoresist containing a compound that generates an acid or a radical, a crosslinking agent, and an alkali-soluble resin.
次に、上記ホトレジスト膜の表面に、本発明に係る保護膜形成用材料を均一に塗布した後、加熱などにより硬化させることによって、保護膜を形成する。 Next, the protective film-forming material according to the present invention is uniformly applied to the surface of the photoresist film, and then cured by heating or the like, thereby forming a protective film.
このホトレジスト膜、保護膜が積層された基板を、局所液浸露光用ウェーハステージ上に載置する。 The substrate on which the photoresist film and the protective film are laminated is placed on the local immersion exposure wafer stage.
上記保護膜の上方に、保護膜と所定間隔を空けて露光装置(レンズ)を配置する。 An exposure apparatus (lens) is arranged above the protective film with a predetermined distance from the protective film.
次いで、ウェーハステージを高速でスキャニング移動させながら、液浸露光用液体をノズルから保護膜上に連続滴下しながら、保護膜を通してホトレジスト層を選択的に露光する。 Next, the photoresist layer is selectively exposed through the protective film while the wafer stage is moved at high speed while the immersion exposure liquid is continuously dropped from the nozzle onto the protective film.
この局所液浸露光では、液浸露光用液体が保護膜上に滴下され、また、所定速度以上で移動することから、保護膜表面に極微小水滴が飛散する。 In this local immersion exposure, the immersion exposure liquid is dropped on the protective film and moves at a predetermined speed or higher, so that very fine water droplets are scattered on the surface of the protective film.
本発明では保護膜として環式パーフルオロアルキルポリエーテルを単独で用いているので、鎖式パーフルオロアルキルポリエーテルとの混合樹脂の場合に比べ、保護膜表面の均一性(撥水性の均一性など)を図ることができ、また、保護膜と液滴との接触角を低減化することができた。 In the present invention, since the cyclic perfluoroalkyl polyether is used alone as the protective film, the surface of the protective film is more uniform (such as the uniformity of water repellency) than in the case of a mixed resin with a chain perfluoroalkyl polyether. In addition, the contact angle between the protective film and the droplets could be reduced.
これにつき以下に説明する。 This will be described below.
下記数式1に示すように、微小液滴にかかるストレス(内圧と外圧の差)は、液滴の表面張力に比例し、その球半径に反比例することが知られている。 As shown in the following formula 1, it is known that the stress (difference between the internal pressure and the external pressure) applied to the fine droplet is proportional to the surface tension of the droplet and inversely proportional to the sphere radius.
(Pi−Po)=2γ/r (数式1) (P i −P o ) = 2γ / r (Formula 1)
〔数式1中、Piは液滴の内圧(単位:Pa)を示し、Poは液滴の外圧(単位:Pa)を示し、γは液滴の表面張力(単位:N/m2)を示し、rは液滴の球半径(単位:m)を示す。〕 [In Equation 1, P i represents the internal pressure (unit: Pa) of the droplet, P o represents the external pressure (unit: Pa) of the droplet, and γ represents the surface tension of the droplet (unit: N / m 2 ). R represents the sphere radius (unit: m) of the droplet. ]
水の表面張力は室温では一定であることから、液滴の内圧(Pi)は球半径(r)に反比例して増大することがわかる。 Since the surface tension of water is constant at room temperature, it can be seen that the internal pressure (P i ) of the droplet increases in inverse proportion to the sphere radius (r).
また、液滴の球半径(r)は、液滴の液量と、接液している材料(保護膜)との接触角とにより決定され、同一容量の液滴の場合、接触角が高いと、液滴の内圧(Pi)が高くなる。したがって、内圧を低くするには接触角を低くすることが求められる。 Further, the sphere radius (r) of the droplet is determined by the liquid volume of the droplet and the contact angle with the material (protective film) in contact with the liquid. As a result, the internal pressure (P i ) of the droplet increases. Therefore, in order to reduce the internal pressure, it is required to reduce the contact angle.
上記に加えて、微小液滴が落下接触する保護膜の表面が不均一(撥水性の不均一など)な箇所があると、この部位を通じて保護膜内部へ液滴の滲み込みが考えられることから、保護膜の膜質のより一層の均一性が求められる。 In addition to the above, if there is a non-uniform surface (non-uniform water repellency, etc.) on the surface of the protective film where the liquid droplets drop and come into contact, it is possible that the liquid droplets penetrate into the protective film through this region. Further, the uniformity of the film quality of the protective film is required.
本発明の保護膜形成用材料を用いて保護膜を形成することにより、後述する実施例で効果の確認を行っているように、上記の問題点を解消することができた。 By forming the protective film using the protective film-forming material of the present invention, the above-mentioned problems could be solved, as confirmed in the examples described later.
次いで、この連続滴下状態の基板上の保護膜/ホトレジスト膜に対して、マスクパターンを介して選択的に露光を行う。したがって、このとき、露光光は、液浸露光用液体と保護膜とを通過してホトレジスト膜に到達することになる。 Next, the protective film / photoresist film on the substrate in the continuous dropping state is selectively exposed through a mask pattern. Therefore, at this time, the exposure light passes through the immersion exposure liquid and the protective film and reaches the photoresist film.
このとき、ホトレジスト膜は保護膜によって、液浸露光用液体から遮断されており、液浸露光用液体の侵襲を受けて膨潤等の変質を被ることや、逆に液浸露光用液体中に成分を溶出させて液浸露光用液体自体の屈折率等の光学的特性を変質させることが防止される。また保護膜は上記したように均一性が保たれ、また接触角も低いため、滴下した微小液滴が保護膜上面や周縁部のホトレジストとの界面などから内方へ滲入することもない。 At this time, the photoresist film is shielded from the immersion exposure liquid by the protective film, and is subject to alteration such as swelling due to the invasion of the immersion exposure liquid, or conversely, the components in the immersion exposure liquid It is possible to prevent optical properties such as the refractive index of the immersion exposure liquid itself from being altered by elution. Further, since the protective film maintains the uniformity as described above and has a low contact angle, the dropped microdroplet does not infiltrate inward from the upper surface of the protective film or the interface with the photoresist on the peripheral edge.
露光光は、特に限定されず、ArFエキシマレーザー、KrFエキシマレーザー、VUV(真空紫外線)などの、現在のホトリソフラフィー分野で汎用されている放射線を用いて行うことができる。 The exposure light is not particularly limited, and can be performed using radiation that is widely used in the current photolithographic field, such as ArF excimer laser, KrF excimer laser, and VUV (vacuum ultraviolet).
液浸露光用液体は、空気の屈折率よりも大きくかつ使用されるホトレジスト膜の屈折率よりも小さい屈折率を有する液体であれば、特に限定されるものでない。このような液浸露光用液体としては、水(純水、脱イオン水)、フッ素系不活性液体等が挙げられるが、近い将来に開発が見込まれる高屈折率特性を有する液浸露光用液体も使用可能である。フッ素系不活性液体の具体例としては、C3HCl2F5、C4F9OCH3、C4F9OC2H5、C5H3F7等のフッ素系化合物を主成分とする液体が挙げられる。これらのうち、コスト、安全性、環境問題および汎用性の観点からは、水(純水、脱イオン水)を用いることが好ましいが、157nmの波長の露光光(例えばF2エキシマレーザーなど)を用いた場合は、露光光の吸収が少ないという観点から、フッ素系溶剤を用いることが好ましい。 The immersion exposure liquid is not particularly limited as long as it is a liquid having a refractive index larger than that of air and smaller than that of the photoresist film to be used. Examples of such immersion exposure liquids include water (pure water, deionized water), fluorine-based inert liquids, etc., but immersion exposure liquids having high refractive index characteristics that are expected to be developed in the near future. Can also be used. Specific examples of the fluorinated inert liquid include fluorinated compounds such as C 3 HCl 2 F 5 , C 4 F 9 OCH 3 , C 4 F 9 OC 2 H 5 , and C 5 H 3 F 7 as main components. Liquid. Among these, from the viewpoint of cost, safety, environmental problems and versatility, it is preferable to use water (pure water, deionized water), but exposure light having a wavelength of 157 nm (for example, F 2 excimer laser) is used. When used, it is preferable to use a fluorinated solvent from the viewpoint of low exposure light absorption.
前記滴下による液浸露光工程が完了したら、基板を露光ステージから取り出し、基板から液体を除去し、その後、保護膜を剥離する。この保護膜の剥離は、上記環式パーフルオロアルキルポリエーテルを溶解せしめるフッ素系溶剤をそのまま用いることができる。ただし、洗浄後の乾燥性の点から、沸点150℃以下程度の溶剤を用いることが好ましく、この観点からパーフルオロ(2−ブチルテトラヒドロフラン)(沸点102℃)が好ましい。 When the immersion exposure process by dripping is completed, the substrate is taken out of the exposure stage, the liquid is removed from the substrate, and then the protective film is peeled off. For removing the protective film, a fluorine-based solvent that dissolves the cyclic perfluoroalkyl polyether can be used as it is. However, from the viewpoint of drying properties after washing, it is preferable to use a solvent having a boiling point of about 150 ° C. or less, and from this viewpoint, perfluoro (2-butyltetrahydrofuran) (boiling point: 102 ° C.) is preferable.
次いで、露光したホトレジスト膜に対してPEB(露光後加熱)を行い、続いて、アルカリ現像液を用いて現像処理を行う。アルカリ現像液としては慣用のものを任意に用いることができ、例えばテトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)水溶液等が好適に用いられるが、これに限定されるものでない。現像処理に続いてポストベークを行ってもよい。続いて、純水等を用いてリンスを行う。この水リンスは、例えば、基板を回転させながら基板表面に水を滴下または噴霧して、基板上の現像液および該現像液によって溶解したホトレジスト組成物を洗い流す。そして、乾燥を行うことにより、ホトレジスト膜がマスクパターンに応じた形状にパターニングされた、ホトレジストパターンが得られる。 Next, PEB (post-exposure heating) is performed on the exposed photoresist film, followed by development using an alkali developer. As the alkali developer, a conventional one can be arbitrarily used. For example, an aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide (TMAH) is preferably used, but is not limited thereto. Post-baking may be performed following the development process. Subsequently, rinsing is performed using pure water or the like. In this water rinse, for example, water is dropped or sprayed on the surface of the substrate while rotating the substrate to wash away the developer on the substrate and the photoresist composition dissolved by the developer. Then, by drying, a photoresist pattern in which the photoresist film is patterned into a shape corresponding to the mask pattern is obtained.
このように本発明では、保護膜が均一で、接触角を低減せしめることができたので、局所露光液浸においても液浸露光用液体が保護膜内に滲み込むことがなく、ウォーター・マーク欠陥の発生、およびこれに由来するパターン欠陥を、未然に防止することができる。なお、本発明の保護膜形成用材料により形成された保護膜は、撥水性に優れるので、前記露光完了後の液浸露光用液体の離れがよく、液浸露光用液体の付着量が少なくなる。 As described above, in the present invention, since the protective film is uniform and the contact angle can be reduced, the liquid for immersion exposure does not penetrate into the protective film even in the local exposure liquid immersion, and the water mark defect Occurrence and pattern defects derived therefrom can be prevented in advance. The protective film formed from the protective film forming material of the present invention is excellent in water repellency, so that the liquid for immersion exposure after the completion of the exposure is well separated and the amount of adhesion of the liquid for liquid immersion exposure is reduced. .
このようにしてホトレジストパターンを形成することにより、微細な線幅のホトレジストパターン、特にピッチが小さいライン・アンド・スペースパターンを良好な解像度により製造することができる。なお、ここで、ライン・アンド・スペースパターンにおけるピッチとは、パターンの線幅方向における、ホトレジストパターン幅とスペース幅の合計の距離をいう。 By forming a photoresist pattern in this manner, a photoresist pattern with a fine line width, particularly a line-and-space pattern with a small pitch can be produced with good resolution. Here, the pitch in the line and space pattern refers to the total distance of the photoresist pattern width and the space width in the line width direction of the pattern.
本発明により、現在市販されているホトレジスト(特にはArF用ホトレジスト)に対し広く適用可能で汎用性に優れ、また、アルコール溶剤等への溶解性に優れるとともに、保護膜として要求される基本特性である、液浸露光用液体への耐性が高い、下層に設けられるホトレジスト膜との相溶性が低い、液浸露光用液体からホトレジスト膜への成分の溶出の防止、ホトレジスト膜から液浸露光用液体への成分の溶出の防止、保護膜のガスの透過の抑止、等の特性を併せもつ保護膜形成用材料が得られた。 According to the present invention, it can be widely applied to photoresists currently on the market (especially photoresists for ArF), has excellent versatility, has excellent solubility in alcohol solvents, etc., and has basic characteristics required as a protective film. High resistance to immersion exposure liquid, low compatibility with the underlying photoresist film, prevention of elution of components from immersion exposure liquid to photoresist film, immersion photoresist to immersion exposure liquid Thus, a protective film forming material having characteristics such as prevention of elution of components into the protective layer and suppression of permeation of gas through the protective film was obtained.
次に、実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの例によってなんら限定されるものでない。 EXAMPLES Next, although an Example demonstrates this invention further in detail, this invention is not limited at all by these examples.
(実施例1)
シリコンウェーハ上に、ポジ型ホトレジスト組成物である「TARF−P6111」(東京応化工業(株)製)をスピンナー法により塗布し、ホットプレート上で130℃、90秒間乾燥させて、膜厚200nmのホトレジスト層を形成した。
Example 1
A positive photoresist composition “TARF-P6111” (manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.) was applied on a silicon wafer by a spinner method, and dried on a hot plate at 130 ° C. for 90 seconds to give a film thickness of 200 nm. A photoresist layer was formed.
該ホトレジスト層上に、「サイトップ CTX−809SP2」(旭硝子(株)製)をパーフルオロトリブチルアミンに溶解させ、濃度1質量%とした保護膜材料をスピンナー法により塗布した後、90℃にて60秒間ソフトベークし、膜厚33nmの保護膜を形成した。 On the photoresist layer, “Cytop CTX-809SP2” (manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.) was dissolved in perfluorotributylamine, and a protective film material having a concentration of 1% by mass was applied by a spinner method, and then at 90 ° C. Soft baking was performed for 60 seconds to form a protective film having a thickness of 33 nm.
次いで、この保護膜上に、液滴(純水、液滴サイズ1.9μL)を滴下し、風乾した。このときの保護膜と液滴との接触角(すなわち、保護膜上面・水平線と、液滴端での接線とがなす角度)を経時測定し、グラフ化した。結果を図1に示す。また風乾した液滴の経時変化を示す顕微鏡写真(上方から撮影した写真)を図2に示す。同図中、0s、500s、1000sの記載は、それぞれ液滴滴下後の経過時間0秒(=滴下直後)、500秒、1000秒を示す。図中の白抜き破線は、滴下中心線を示す。
Next, droplets (pure water, droplet size 1.9 μL) were dropped on the protective film and air-dried. At this time, the contact angle between the protective film and the droplet (that is, the angle formed between the upper surface / horizontal line of the protective film and the tangent line at the edge of the droplet) was measured over time and graphed. The results are shown in FIG. Further, FIG. 2 shows a photomicrograph (photo taken from above) showing the time-dependent change of the air-dried droplets. In the figure, the descriptions of 0 s, 500 s, and 1000 s indicate elapsed
(比較例1)
シリコンウェーハ上に、ポジ型ホトレジスト組成物である「TARF−P6111」(東京応化工業(株)製)をスピンナー法により塗布し、ホットプレート上で130℃、90秒間プレベークし、乾燥させて膜厚200nmのホトレジスト層を形成した。
(Comparative Example 1)
A positive photoresist composition “TARF-P6111” (manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.) is applied onto a silicon wafer by a spinner method, prebaked on a hot plate at 130 ° C. for 90 seconds, and dried to obtain a film thickness. A 200 nm photoresist layer was formed.
該ホトレジスト層上に、「デムナム S−20」(ダイキン(株)製)および「サイトップ CTX−809SP2」(混合質量比=1:5)からなる混合樹脂をパーフルオロトリブチルアミンに溶解させ、濃度1.2質量%とした保護膜材料をスピンナー法により塗布した後、90℃にて60秒間ソフトベークし、膜厚33nmの保護膜を形成した。 On the photoresist layer, a mixed resin composed of “DEMNUM S-20” (manufactured by Daikin Co., Ltd.) and “CYTOP CTX-809SP2” (mixing mass ratio = 1: 5) was dissolved in perfluorotributylamine to obtain a concentration. After applying a protective film material of 1.2 mass% by spinner method, soft baking was performed at 90 ° C. for 60 seconds to form a protective film having a thickness of 33 nm.
次いで、この保護膜上に、液滴(純水、液滴サイズ1.9μL)を滴下し、風乾した。このときの保護膜と液滴との接触角(すなわち、保護膜上面・水平線と、液滴端での接線とがなす角度)を経時測定し、グラフ化した。結果を図3に示す。また風乾した液滴の経時変化を示す顕微鏡写真(上方から撮影)を図4に示す。同図中、0s、500s、1000sの記載は、それぞれ液滴滴下後の経過時間0秒(=滴下直後)、500秒、1000秒を示す。図中の白抜き破線は、滴下中心線を示す。
Next, droplets (pure water, droplet size 1.9 μL) were dropped on the protective film and air-dried. At this time, the contact angle between the protective film and the droplet (that is, the angle formed between the upper surface / horizontal line of the protective film and the tangent line at the edge of the droplet) was measured over time and graphed. The results are shown in FIG. FIG. 4 shows a photomicrograph (taken from above) showing the time-dependent change of the air-dried droplets. In the figure, the descriptions of 0 s, 500 s, and 1000 s indicate elapsed
〈評価〉
図1と図3との対比から明らかなように、図1(実施例1)の保護膜では初期接触角が114.7°であるのに対し、図3(比較例1)の保護膜では初期接触角が118.0°であった。すなわち本願発明の保護膜形成用材料を用いることにより、初期接触角を3.3°低減させることができ、同一容量の液滴における見なし半径が大きくなり、液滴の内圧を下げることができ、ひいては液滴が保護膜内に滲み込みにくくなったものと思われる。
<Evaluation>
As apparent from the comparison between FIG. 1 and FIG. 3, the protective film of FIG. 1 (Example 1) has an initial contact angle of 114.7 °, whereas the protective film of FIG. 3 (Comparative Example 1) The initial contact angle was 118.0 °. That is, by using the protective film-forming material of the present invention, the initial contact angle can be reduced by 3.3 °, the assumed radius of the same volume droplet can be increased, and the internal pressure of the droplet can be reduced. As a result, it seems that the droplets are less likely to penetrate into the protective film.
なお図3では1000秒経過後の計測ができなかった。これは図4(後述)に示すように液滴の中心がずれたことにより計測不可となったものと思われる。 In FIG. 3, the measurement after 1000 seconds could not be performed. This is considered to be impossible to measure because the center of the droplet is shifted as shown in FIG. 4 (described later).
また、初期液滴サイズが1.8μLとなった時点から、乾燥して消失するまでに要する時間を測定したところ、実施例1の保護膜を使用した条件下では1482秒要したのに対し、比較例1の保護膜を使用した場合は1252秒であり、実施例1の保護膜を用いた方が液滴の乾燥に要する所要時間が長く、すなわち保護膜への液滴の滲み込み速度が遅く、ウォーター・マークリスクが減少したものと思われる。 In addition, when the time required for drying and disappearing from the time when the initial droplet size became 1.8 μL was measured, it took 1482 seconds under the conditions using the protective film of Example 1, When the protective film of Comparative Example 1 is used, the time is 1252 seconds, and the time required for drying the droplets is longer when the protective film of Example 1 is used, that is, the speed of the liquid soaking into the protective film is higher. Lately, the water mark risk appears to have decreased.
また、図2と図4との対比から明らかなように、図2(実施例1)では滴下された液滴は経時による中心線からのずれがほとんどみられないのに対し、図4(比較例1)では滴下された液滴が、500秒経過後にはすでに中心線からのかなりのずれ(図中では左方へのずれ)がみられ、1000秒経過後では、上述したように接触角の計測ができないほどに左方へのずれが大きかった。これは比較例1の保護膜表面が均一性に欠けるためと考えられる。すなわち実施例1で用いた保護膜のほうが、比較例1で用いた保護膜に比べ、膜の表面均一性が高いことが証明された。 Further, as is clear from the comparison between FIG. 2 and FIG. 4, in FIG. 2 (Example 1), the dropped liquid droplet hardly shows a deviation from the center line with time, whereas FIG. In Example 1), the dripped droplet already had a considerable deviation from the center line (shift to the left in the figure) after 500 seconds, and after 1000 seconds, the contact angle as described above. The shift to the left was so great that no measurement was possible. This is considered because the surface of the protective film of Comparative Example 1 lacks uniformity. That is, it was proved that the protective film used in Example 1 had higher surface uniformity than the protective film used in Comparative Example 1.
(実施例2)
有機系反射防止膜組成物「ARC−29A」(日産化学工業(株)製)をスピンナー法によりシリコンウェーハ上に塗布し、ホットプレート上で210℃、60秒間焼成して乾燥させることにより、膜厚77nmの有機系液反射防止膜を形成した。そして、この反射防止膜上に、ポジ型ホトレジスト組成物である「TARF−P6111」(東京応化工業(株)製)をスピンナー法により塗布し、ホットプレート上で130℃、90秒間プレベークし、乾燥させて、反射防止膜上に膜厚200nmのホトレジスト層を形成した。
(Example 2)
An organic antireflection film composition “ARC-29A” (manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd.) is applied onto a silicon wafer by a spinner method, and baked on a hot plate at 210 ° C. for 60 seconds to dry. An organic liquid antireflection film having a thickness of 77 nm was formed. On this antireflection film, a positive photoresist composition “TARF-P6111” (manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.) was applied by a spinner method, prebaked on a hot plate at 130 ° C. for 90 seconds, and dried. Thus, a 200 nm thick photoresist layer was formed on the antireflection film.
該ホトレジスト層上に、「サイトップ CTX−809SP2」(旭硝子(株)製)をパーフルオロトリブチルアミンに溶解させ、濃度1質量%とした保護膜材料をスピンナー法により塗布した後、90℃にて60秒間ソフトベークし、膜厚33nmの保護膜を形成した。 On the photoresist layer, “Cytop CTX-809SP2” (manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.) was dissolved in perfluorotributylamine, and a protective film material having a concentration of 1% by mass was applied by a spinner method, and then at 90 ° C. Soft baking was performed for 60 seconds to form a protective film having a thickness of 33 nm.
この保護膜を形成した基板に対して、プリズムと液体と波長193nmの2光束干渉露光を用いた(株)ニコン製の実験装置を用いて浸漬露光を行った(このプリズム下面は水を介して保護膜と接触していた)。 The substrate on which the protective film was formed was subjected to immersion exposure using an experimental apparatus manufactured by Nikon Corporation using a prism, a liquid, and a two-beam interference exposure with a wavelength of 193 nm. It was in contact with the protective film).
続いて、115℃、90秒間の条件でPEB処理をした後、保護膜をパーフルオロ(2−ブチルテトラヒドロフラン)を用いて除去した。その後、さらに23℃にてアルカリ現像液で60秒間現像した。アルカリ現像液としては、2.38質量%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液を用いた。 Subsequently, after PEB treatment was performed at 115 ° C. for 90 seconds, the protective film was removed using perfluoro (2-butyltetrahydrofuran). Thereafter, development was further performed at 23 ° C. with an alkali developer for 60 seconds. As the alkaline developer, an aqueous 2.38 mass% tetramethylammonium hydroxide solution was used.
このようにして得た65nmのライン・アンド・スペースが1:1となるホトレジストパターンを走査型電子顕微鏡(SEM)により観察したところ、ホトレジストパターンプロファイルは良好なものであり、ゆらぎ等は全く観察されなかった。 When the 65 nm line and space photoresist pattern obtained in this way was observed with a scanning electron microscope (SEM), the photoresist pattern profile was good and no fluctuations were observed. There was no.
本発明の保護膜形成用材料は、膜表面の均一性に極めて優れ、また、局所液浸露光時に滴下される液滴に対する接触角を低減させることができることから、局所液浸露光によるホトレジストパターン形成において、パターン欠陥のないホトレジストパターンを得ることができる。よって特に局所液浸露光に好適に利用される。 The material for forming a protective film of the present invention is extremely excellent in film surface uniformity and can reduce the contact angle with respect to droplets dropped during local liquid immersion exposure, so that a photoresist pattern can be formed by local liquid immersion exposure. In (1), a photoresist pattern free of pattern defects can be obtained. Therefore, it is particularly preferably used for local liquid immersion exposure.
Claims (8)
[式(I)中、Rf1はフッ素原子、または炭素数1〜5のパーフルオロアルキル基若しくはパーフルオロアルキルエーテル基であり、Rf2は存在していてもいなくてもよく、存在している場合(複数存在してもよい)は炭素数1〜5のパーフルオロアルキル基またはパーフルオロアルキルエーテル基であり、Xは−O−または−(CF2)q−(ただしqは0または1の数を示す)であり、Yは−O−または−(CF2)v−(ただしvは1以上の数を示す)であり、Zは−(O)s−(ただしsは0または1の数を示す)であり、p、t、uはそれぞれ0〜3の数を示し、mは繰り返し単位を意味する。] The material for forming a photoresist protective film for an immersion exposure process according to claim 1, wherein the cyclic perfluoroalkyl polyether is a polymer having a structural unit represented by the following formula (I).
[In Formula (I), Rf 1 is a fluorine atom, or a C 1-5 perfluoroalkyl group or perfluoroalkyl ether group, and Rf 2 may or may not be present. The case (which may be present in plural) is a C 1-5 perfluoroalkyl group or a perfluoroalkyl ether group, and X is —O— or — (CF 2 ) q — (where q is 0 or 1). Y represents —O— or — (CF 2 ) v — (where v represents a number of 1 or more), and Z represents — (O) s — (where s is 0 or 1). P, t, and u each represent a number from 0 to 3, and m represents a repeating unit. ]
[式(II)中、p、t、uはそれぞれ0〜3の数を示し、rは1〜3の数を示し、mは繰り返し単位を意味する。] The material for forming a photoresist protective film for an immersion exposure process according to claim 1 or 2, wherein the cyclic perfluoroalkyl polyether is a polymer having a structural unit represented by the following formula (II).
[In the formula (II), p, t and u each represent a number of 0 to 3, r represents a number of 1 to 3, and m represents a repeating unit. ]
[式(III)中、Rf1はフッ素原子、または炭素数1〜5のパーフルオロアルキル基若しくはパーフルオロアルキルエーテル基であり、Rf2は存在していてもいなくてもよく、存在している場合(複数存在してもよい)は炭素数1〜5のパーフルオロアルキル基またはパーフルオロアルキルエーテル基であり、tは0〜3の数を示し、mは繰り返し単位を意味する。] The material for forming a photoresist protective film for an immersion exposure process according to claim 1 or 2, wherein the cyclic perfluoroalkyl polyether is a polymer having a structural unit represented by the following formula (III).
[In Formula (III), Rf 1 is a fluorine atom, or a C 1-5 perfluoroalkyl group or perfluoroalkyl ether group, and Rf 2 may or may not be present. The case (which may be present in plural) is a perfluoroalkyl group or perfluoroalkyl ether group having 1 to 5 carbon atoms, t is a number from 0 to 3, and m is a repeating unit. ]
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