JP2007148167A - Material for protective film formation for liquid immersion exposure process, and method for photoresist pattern formation using the same - Google Patents

Material for protective film formation for liquid immersion exposure process, and method for photoresist pattern formation using the same Download PDF

Info

Publication number
JP2007148167A
JP2007148167A JP2005344644A JP2005344644A JP2007148167A JP 2007148167 A JP2007148167 A JP 2007148167A JP 2005344644 A JP2005344644 A JP 2005344644A JP 2005344644 A JP2005344644 A JP 2005344644A JP 2007148167 A JP2007148167 A JP 2007148167A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
protective film
photoresist
immersion exposure
forming
exposure process
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2005344644A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tomoyuki Hirano
智之 平野
Tomoyuki Ando
友之 安藤
Masaaki Yoshida
正昭 吉田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tokyo Ohka Kogyo Co Ltd
Original Assignee
Tokyo Ohka Kogyo Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tokyo Ohka Kogyo Co Ltd filed Critical Tokyo Ohka Kogyo Co Ltd
Priority to JP2005344644A priority Critical patent/JP2007148167A/en
Priority to PCT/JP2006/309718 priority patent/WO2006123643A1/en
Priority to TW095117501A priority patent/TW200710581A/en
Publication of JP2007148167A publication Critical patent/JP2007148167A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a material for protective film formation for a liquid immersion exposure process and a method for photoresist pattern formation using the material by which a protective film can be peeled off with a small amount of a removing liquid for a protective film in a step of removing the protective film after a step of liquid immersion exposure in a liquid immersion exposure process, and thereby, the production cost is reduced and the throughput of products is improved. <P>SOLUTION: The material for protective film formation for a liquid immersion process is a material to form a protective film layered on a photoresist film in a liquid immersion exposure process and contains a cyclic fluoroalkyl polyether having a mass average molecular weight (Mw) of 5,000 to 200,000 and a fluoro organic solvent. The method for forming a photoresist pattern is carried out by using the above material for forming a protective film. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、液浸露光(Liquid Immersion Lithography)プロセスに適用される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、液浸露光工程後、保護膜をホトレジスト膜から剥離するために用いる保護膜用除去液の使用量を低減し、製造コストの低減化、製品のスループット向上を図った液浸露光プロセス用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。   The present invention relates to a 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 provides immersion exposure by reducing the amount of the protective film removal liquid used to remove the protective film from the photoresist film after the immersion exposure process, thereby reducing manufacturing costs and improving product throughput. The present invention relates to a process protective film forming material and a photoresist pattern forming method using the same.

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。   Photolithographic methods are frequently used to manufacture 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 having a line width of about 90 nm in, for example, the most advanced region by photolithography, 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. Countermeasures 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. Measures using a photoresist material include a method of developing a new material corresponding to the shortening of the exposure light wavelength.

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. Therefore, 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 is costly.

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媒体を介在させて、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)をもつ液浸媒体(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 medium having a predetermined thickness on at least the photoresist film in an exposure optical path between the exposure apparatus (lens) and the photoresist film on the substrate. 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 ( n) by substituting with an immersion medium (for example, pure water, fluorine-based inert liquid, etc.), even if a light source having the same exposure wavelength is used, exposure light with a shorter wavelength or high NA lens is used. Similar to the case where it is used, there is an advantage that high resolution is achieved and 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媒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、液浸媒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媒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 medium interposed between the exposure lens and the photoresist film, it is natural that the photoresist film is altered by the immersion medium, from the photoresist film. There is a concern about the refractive index fluctuation accompanying the alteration of the immersion medium itself due to the elution component.

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媒体を介在させることによって、液浸媒体によるホトレジスト膜への変質、液浸媒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, by forming a protective film on the photoresist film and interposing an immersion medium on this protective film, the refractive index associated with the alteration of the immersion film to the photoresist film and the alteration of the immersion medium. A technique aimed at simultaneously preventing fluctuations has been proposed (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.

「ジャーナル・オブ・バキューム・サイエンス・アンド・テクノロジー B(Journal of Vacuum Science & Technology B)」、(米国)、1999年、第17巻、6号、3306−3309頁"Journal of Vacuum Science & Technology B" (USA), 1999, Vol. 17, No. 6, pages 3306-3309 「ジャーナル・オブ・バキューム・サイエンス・アンド・テクノロジー B(Journal of Vacuum Science & Technology B)」、(米国)、2001年、第19巻、6号、2353−2356頁"Journal of Vacuum Science & Technology B" (USA), 2001, Vol. 19, No. 6, pp. 2353-2356 「プロシーディングス・オブ・エスピーアイイー(Proceedings of SPIE)」、(米国)、2002年、第4691巻、459−465頁"Proceedings of SPIE", (USA), 2002, 4691, pp. 459-465. 国際公開第2004/074937号パンフレットInternational Publication No. 2004/074937 Pamphlet

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に対して露光後、液浸媒体に浸漬させた状態での擬似的な液浸露光実験や、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液浸媒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 uses a pseudo immersion exposure experiment in a state in which the protective film is formed on a photoresist film and then immersed in an immersion medium after exposure, or a prism. The evaluation was performed by immersion exposure using a simple method, 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 an immersion medium is filled only between an exposure lens that scans at a predetermined speed or more and a substrate has come to be 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、液浸媒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 being moved, the immersion medium 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、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。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。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、これ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。特許文献1では、上記従来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。   In such a local liquid immersion exposure method, water that continues to drip remains as fine water droplets on the surface of the protective film. 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. If there is a non-uniform portion of the surface of the protective film where microdroplets with extremely high internal pressure remain in this way, droplets penetrate into the protective film through this portion, and this causes pattern defects ( “Watermark defects”). In Patent Document 1, the above-described conventional evaluation method is used, and with such an immersion exposure method, a photoresist pattern having a good profile can be obtained and has an excellent effect, but at a predetermined speed or more in actual mass production. The above point in the local immersion exposure using a scanning lens has not been studied.

これに対処すべく本出願人は従前に、保護膜形成用材料として環式フルオロアルキルポリエーテルを用いて、保護膜表面のより一層の均一化を図り、保護膜の撥水性を向上させることにより上記問題を解決する技術を提案している(特願2005−144270号明細書)。該出願で用いるポリマーは質量平均分子量(Mw)が約250,000程度の高分子量のものを用いていた。   In order to cope with this, the applicant has previously used a cyclic fluoroalkyl polyether as a protective film forming material to further uniform the surface of the protective film and improve the water repellency of the protective film. A technique for solving the above problem has been proposed (Japanese Patent Application No. 2005-144270). The polymer used in this application was a polymer having a mass average molecular weight (Mw) of about 250,000.

上記出願で用いた環式フルオロアルキルポリエーテルは市販品を使用することができ、汎用性があるという利点を有するが、これら市販品は上述のように高分子体である。かかる高分子量のポリマーを用いた保護膜を液浸露光工程後、フッ素系有機溶剤等の保護膜用除去液によりホトレジスト膜から剥離するにはそれ相応の剥離時間を要する。さらに、フッ素系有機溶剤(保護膜用除去液)は高価であることから、この保護膜用除去液の使用量を低減して製造コストの低減化が望まれていた。   The cyclic fluoroalkyl polyether used in the above-mentioned application can use commercially available products and has the advantage of versatility, but these commercially available products are polymer bodies as described above. In order to remove the protective film using such a high molecular weight polymer from the photoresist film after the immersion exposure process with a protective film removing liquid such as a fluorine-based organic solvent, a corresponding peeling time is required. Furthermore, since the fluorine-based organic solvent (the protective film removing liquid) is expensive, it has been desired to reduce the production cost by reducing the amount of the protective film removing liquid used.

本発明者らは、環式フルオロアルキルポリエーテルの質量平均分子量(Mw)を特定の範囲の低分子体としたものを用いることで、該低分子体ポリマーを用いた保護膜が、フッ素系有機溶剤からなる保護膜用除去液に対し極めて高い溶解性を示すことから、少量の保護膜用除去液で、しかも短時間で保護膜剥離を行うことができるとともに、保護膜特性をなんら損なうことがないことを見出し、本出願を完成するに至った。   The inventors of the present invention have used a cyclic fluoroalkyl polyether having a mass average molecular weight (Mw) of a low molecular weight within a specific range, so that the protective film using the low molecular weight polymer is a fluorine-based organic material. Since it exhibits extremely high solubility in the protective film removal liquid consisting of a solvent, the protective film can be removed in a short time with a small amount of the protective film removal liquid, and the characteristics of the protective film may be impaired. I found that there was no, and completed this application.

すなわち本発明は、液浸露光プロセスにおいて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、質量平均分子量(Mw)が5,000〜200,000の環式フルオロアルキルポリエーテルおよびフッ素系有機溶剤を含有する、液浸露光プロセス用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 laminated on a photoresist film in an immersion exposure process, and a cyclic fluoroalkyl polyether having a mass average molecular weight (Mw) of 5,000 to 200,000 And a protective film forming material for an immersion exposure process, comprising a fluorine-based organic solvent.

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媒体を配置し、前記液浸媒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た後、該保護膜を保護膜用除去液に接触させてホトレジスト膜から剥離し、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。   The present invention is also a method for forming a photoresist pattern 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 protective film-forming material. An immersion medium is disposed on at least the protective film of the substrate, and the photoresist film is selectively exposed by an exposure device through the immersion medium and the protective film, and then the protective film is removed from the protective film. There is provided a method for forming a photoresist pattern, wherein the photoresist film is peeled from the photoresist film and then developed, and then the photoresist film is developed to obtain a photoresist pattern.

本発明により、液浸露光工程後、保護膜をホトレジスト膜から剥離するために用いる保護膜用除去液の使用量を低減し、製造コストの低減化、製品のスループット向上を図った液浸露光プロセス用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が提供される。   According to the present invention, after the immersion exposure process, an immersion exposure process that reduces the use amount of the protective film removal liquid used for peeling the protective film from the photoresist film, reduces the manufacturing cost, and improves the product throughput. A protective film forming material and a photoresist pattern forming method using the same are provided.

本発明の保護膜形成用材料は、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撥水性の特性向上を図ることができ、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。   The material for forming a protective film of the present invention can further homogenize the surface of the protective film, and can improve the water repellency characteristics between the minute water droplets and the protective film. Generation of photoresist pattern defects (“water mark defects”) that are likely to occur in the immersion exposure process can be suppressed.

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、液浸媒体への耐性が高い、下層に設けられるホトレジスト膜との相溶性が低い、液浸媒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媒体への成分の溶出の防止、保護膜のガスの透過を抑止、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 an immersion medium, and is provided in a lower layer. Low compatibility with the photoresist film, prevention of elution of components from the immersion medium to the photoresist film, prevention of elution of components from the photoresist film to the immersion medium, suppression of gas permeation of the protective film, etc. A material for forming a protective film is also 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 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、質量平均分子量(Mw)が5,000〜200,000の環式フルオロアルキルポリエーテルおよびフッ素系有機溶剤を含有する。本発明では鎖式フルオロアルキルポリエーテルは含有しない。   The protective film-forming material according to the present invention contains a cyclic fluoroalkyl polyether having a mass average molecular weight (Mw) of 5,000 to 200,000 and a fluorine-based organic solvent. In the present invention, no chain fluoroalkyl polyether is contained.

上記環式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 fluoroalkyl polyether, a polymer represented by the following formula (I) is preferably used.

Figure 2007148167
Figure 2007148167

上記式(I)中、Rf1はフッ素原子、または炭素数1〜5のフルオロアルキル基若しくは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のフルオロアルキル基またはフルオロアルキルエーテル基であり、Xは−O−または−(CF2q−(ただしqは0または1の数を示す)であり、Yは−O−または−(CF2v−(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(ただしポリマーのMwが5,000〜200,000を満足する範囲内に限る)を意味する。 In the above formula (I), Rf 1 is a fluorine atom, a fluoroalkyl group having 1 to 5 carbon atoms or a fluoroalkyl ether group, and Rf 2 may or may not be present. Is a fluoroalkyl group having 1 to 5 carbon atoms or a fluoroalkyl ether group, and X is —O— or — (CF 2 ) q — (where q represents the number of 0 or 1). Y is —O— or — (CF 2 ) v — (wherein v is a number of 1 or more), Z is — (O) s — (wherein s is a number of 0 or 1). P, t and u each represent a number of 0 to 3, and m represents a repeating unit (provided that the polymer Mw satisfies 5,000 to 200,000).

本発明のポリマーは質量平均分子量が5,000〜200,000であり、好ましくは10,000〜100,000である。分子量が上記範囲の低分子量体を用いることにより、保護膜用除去液の使用量が少量であっても効率的に保護膜除去を行うことができ、製造コストの低減化、製品のスループット向上を図ることができる。   The polymer of the present invention has a mass average molecular weight of 5,000 to 200,000, preferably 10,000 to 100,000. By using a low molecular weight substance having a molecular weight in the above range, it is possible to efficiently remove the protective film even if the amount of the protective film removal solution used is small, thereby reducing manufacturing costs and improving product throughput. Can be planned.

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.

Figure 2007148167
Figure 2007148167

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(ただしポリマーのMwが5,000〜200,000を満足する範囲内に限る)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, m represents a repeating unit (provided that Mw of the polymer satisfies 5,000 to 200,000) Within the range to be).

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)等として市販されている製品を低分子量体化したものを用いることができるが、これに限定されるものでない。   As the polymer having the structural unit represented by the formula (II), a product obtained by reducing the molecular weight of a product marketed as “CYTOP” series (Asahi Glass Co., Ltd.) can be used. It is not limited.

Figure 2007148167
Figure 2007148167

式(III)中、Rf1はフッ素原子、または炭素数1〜5のフルオロアルキル基若しくは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のフルオロアルキル基または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(ただしポリマーのMwが5,000〜200,000を満足する範囲内に限る)を意味する。 In the formula (III), Rf 1 is a fluorine atom, a fluoroalkyl group having 1 to 5 carbon atoms or a fluoroalkyl ether group, and Rf 2 may or may not be present. Is a fluoroalkyl group or fluoroalkyl ether group having 1 to 5 carbon atoms, t is a number from 0 to 3, m is a repeating unit (however, the polymer Mw is 5,000 to 200, 000).

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)等として市販されている製品を低分子量体化したものを用いることができるが、これに限定されるものでない。   As the polymer having the structural unit represented by the formula (III), a product obtained by reducing the molecular weight of a product marketed as “Teflon AF1600”, “Teflon AF2400” (all of which are manufactured by DuPont) or the like is used. However, it is not limited to this.

本発明では、上記式(I)、(II)、(III)で表される構成単位を有するポリマーの末端をフルオロメチル化処理するのが好ましい。このような末端のフルオロメチル化処理を行うことによって、保護膜の保護膜除去用溶剤に対する溶解性は飛躍的に向上する。   In the present invention, it is preferable to subject the terminal of the polymer having the structural units represented by the above formulas (I), (II) and (III) to fluoromethylation. By performing such terminal fluoromethylation treatment, the solubility of the protective film in the protective film removing solvent is dramatically improved.

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 fluoroalkyl 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 ether 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 fluoroalkyl polyether. In this way, if a protective film using a single kind of cyclic fluoroalkyl polyether, the surface of the protective film becomes more uniform, and the penetration of droplets into the protective film can be more effectively suppressed. Water mark defects occurring in the photoresist pattern can be more effectively suppressed.

上記環式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。   The protective film-forming material in which the cyclic fluoroalkyl polyether is dissolved in a fluorine-based organic solvent has various additives such as preservatives, stabilizers, and surfactants, as long as the effects of the present invention are not impaired. 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(液浸媒体)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 in an immersion exposure process, but is particularly suitable 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 for improving the resolution of a photoresist pattern by exposing a photoresist film in a state where a liquid (immersion medium) having a predetermined thickness is interposed.

上記液浸媒体としては、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 immersion medium, 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、液浸媒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、液浸媒体への露光光の吸収低減という点から、液浸媒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, since it is insoluble in water, it is possible to obtain a photoresist pattern with good characteristics by using water as an immersion medium and sufficiently protecting photoresist films of various compositions during the immersion exposure process. . 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 considered to be promising as an immersion medium from the viewpoint of reducing the absorption of exposure light into the immersion medium. Even when such a fluorinated solvent is used, as in the case of the above-described water, the photoresist film can be sufficiently protected while being subjected to the immersion exposure process, and a photoresist pattern with good characteristics can be obtained. .

本発明の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 liquid immersion exposure method using the protective film forming material of the present invention, in particular, the photoresist pattern forming method by the local liquid 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 naphthoquinonediazide compound and a novolak resin, (ii) a compound that generates an acid upon exposure, a compound that decomposes by 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, after the protective film forming material according to the present invention is uniformly applied to the surface of the photoresist film, the protective film is formed by curing by heating or the like.

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、液浸媒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 continuously dropping the immersion medium onto the protective film from the nozzle while moving the wafer stage at a high speed.

この局所液浸露光では、液浸媒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残留する。   In this local liquid immersion exposure, the immersion medium is dropped on the protective film and moves at a predetermined speed or more, so that extremely fine water droplets remain on the surface of the protective film.

本発明では保護膜として環式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、保護膜の撥水性の特性を高めることができた。   In the present invention, since the cyclic fluoroalkyl polyether is used alone as the protective film, the surface of the protective film is more uniform (such as water repellency uniformity) than in the case of a mixed resin with a chain perfluoroalkyl polyether. In addition, the water repellency of the protective film could be improved.

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、液浸媒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 medium 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、液浸媒体から遮断されており、液浸媒体の侵襲を受けて膨潤等の変質を被ることや、逆に液浸媒体中に成分を溶出させて液浸媒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、また撥水性も高いため、微小液滴が保護膜上面に残留することもない。   At this time, the photoresist film is shielded from the immersion medium by the protective film, and is subjected to alteration such as swelling due to the invasion of the immersion medium, or conversely, the components are eluted into the immersion medium to be immersed in the immersion medium. It is possible to prevent alteration of optical characteristics such as the refractive index of the medium itself. Further, since the protective film maintains uniformity as described above and has high water repellency, the fine droplets do not remain on the upper surface of the protective film.

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).

液浸媒体は、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。このような液浸媒体としては、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媒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、C3HCl25、C49OCH3、C49OC25、C537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 medium 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 used. Examples of such an immersion medium include water (pure water, deionized water), a fluorine-based inert liquid, and the like, but an immersion medium having a high refractive index characteristic that is expected to be developed in the near future can also be used. is there. 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、保護膜を保護膜用除去液に接触させて剥離する。   When the immersion exposure process by the dropping is completed, the substrate is taken out of the exposure stage, the liquid is removed from the substrate, and then the protective film is brought into contact with the protective film removing liquid and peeled off.

この保護膜用除去液は、上記環式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有機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℃)等が好ましい。本発明では、上記環式フルオロアルキルポリエーテルとして特定の低分子量範囲内のものを用いたことによって、後述の実施例に示すように、保護膜溶解速度を大幅に向上させることができることから、剥離液への接触時間を大幅に短縮することができ、しかも、パターン形成能に影響を与えることがなく、製品のスループットを大幅に向上させることができる。   As the protective film removal solution, a fluorine-based organic solvent in which the cyclic fluoroalkyl polyether is dissolved 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. From this viewpoint, perfluoro (2-butyltetrahydrofuran) (boiling point: 102 ° C.) is preferable. In the present invention, as the cyclic fluoroalkyl polyether having a specific low molecular weight range is used, the dissolution rate of the protective film can be greatly improved as shown in the examples described later. The contact time with the liquid can be greatly reduced, and the throughput of the product can be greatly improved without affecting the pattern forming ability.

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。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. 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 performing 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、保護膜に用いるポリマーを特定の低分子領域の環式フルオロアルキルポリエーテルを用いたことにより、保護膜剥離を短時間で終わらせることができ、製造コストの低減、製品のスループットを高めることができる。また、保護膜が均一で、撥水性を向上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媒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媒体の離れがよく、液浸媒体の付着量が少なくなる。   As described above, in the present invention, the polymer used for the protective film is a specific low molecular region cyclic fluoroalkyl polyether, so that the protective film can be removed in a short time, thereby reducing the manufacturing cost and the product. Throughput can be increased. In addition, since the protective film was uniform and improved water repellency, the immersion medium did not bleed into the protective film even during local exposure immersion, resulting in the occurrence of water mark defects and the origin of this. It is possible to prevent pattern defects that occur. Note that the protective film formed of the protective film forming material of the present invention is excellent in water repellency, so that the immersion medium is well separated after the exposure is completed, and the adhesion amount of the immersion medium 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、保護膜として要求される基本特性である、液浸媒体への耐性が高い、下層に設けられるホトレジスト膜との相溶性が低い、液浸媒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媒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 is widely applicable to currently marketed photoresists (especially, ArF photoresists), is excellent in versatility, and has high resistance to immersion media, which is a basic characteristic required as a protective film. Low compatibility with the photoresist film provided in the lower layer, prevention of elution of components from the immersion medium to the photoresist film, prevention of elution of components from the photoresist film to the immersion medium, suppression of gas permeation of the protective film, A material for forming a protective film having the above characteristics 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。
〈保護膜形成用材料〉
下記式(II-a)で表される構造式からなり、質量平均分子量(Mw)を下記表1に示すようにそれぞれ変えた環式フルオロアルキルポリエーテルを、パーフルオロトリブチルアミンに溶解させた溶液(固形分濃度1.0質量%)を試料1〜5、比較試料1として用いた。
EXAMPLES Next, although an Example demonstrates this invention further in detail, this invention is not limited at all by these examples.
<Material for protective film formation>
A solution comprising a cyclic fluoroalkyl polyether having a structural formula represented by the following formula (II-a) and having different mass average molecular weights (Mw) as shown in the following Table 1 and dissolved in perfluorotributylamine (Solid content concentration of 1.0% by mass) was used as Samples 1 to 5 and Comparative Sample 1.

Figure 2007148167
Figure 2007148167

(実施例1)
[保護膜溶解速度]
下記表1に示す試料1〜5、比較試料1をそれぞれスピンナーにより基板上に塗布した後、90℃にて60秒間ソフトベークし、膜厚28nmの保護膜を形成した。
Example 1
[Protection film dissolution rate]
Samples 1 to 5 and Comparative Sample 1 shown in Table 1 below were each applied onto a substrate by a spinner and then soft baked at 90 ° C. for 60 seconds to form a 28 nm thick protective film.

次いで、この保護膜上に、保護膜用除去液としてパーフルオロ(2−ブチルテトラヒドロフラン)を滴下して、保護膜が溶解する速度を測定した。またこの保護膜溶解速度から、スループットの点から保護膜除去性について評価した。結果を表1に示す。表1中、「保護膜除去性」評価欄において、「○」は保護膜溶解速度に優れ、スループットの点から保護膜除去性効果に十分に優れることを示し、「△」はスループットの点から保護膜除去効果が従来品に比べ改善されたことを示し、「×」は従来品と同等でスループットの改善が要求されるレベルであることを示す。   Next, perfluoro (2-butyltetrahydrofuran) was dropped as a protective film removal solution on this protective film, and the rate at which the protective film was dissolved was measured. Further, the protective film removal property was evaluated from the viewpoint of throughput from the dissolution rate of the protective film. The results are shown in Table 1. In Table 1, in the “Protective film removal” evaluation column, “◯” indicates that the protective film dissolution rate is excellent and the protective film removal effect is sufficiently excellent from the viewpoint of throughput, and “Δ” indicates that from the viewpoint of throughput. The effect of removing the protective film is improved as compared with the conventional product, and “x” indicates the level that is required to improve the throughput as in the conventional product.

(実施例2)
下記表1に示す試料1〜5、比較試料1の撥水性、スキャン追従性について、転落角、接触角を測定することにより評価した。
(Example 2)
The water repellency and scan followability of Samples 1 to 5 and Comparative Sample 1 shown in Table 1 below were evaluated by measuring the falling angle and contact angle.

[転落角]
下記表1に示す試料1〜5、比較試料1をそれぞれ基板上に50μL滴下した後、該基板を1秒間に1′の傾斜速度の割合で斜度を上げていき、基板上の液滴が動き始めた時点での基板の傾斜角度(転落角)を測定した。転落角の測定は、転落角計「Drop Master 700」(協和界面科学(株)製)を用いた。結果を表1に示す。
[Falling angle]
After 50 μL of each of Samples 1 to 5 and Comparative Sample 1 shown in Table 1 below was dropped on the substrate, the substrate was ramped at a rate of 1 ′ per second, and the droplets on the substrate dropped. The inclination angle (falling angle) of the substrate at the time of starting to move was measured. The drop angle was measured using a drop angle meter “Drop Master 700” (manufactured by Kyowa Interface Science Co., Ltd.). The results are shown in Table 1.

[接触角]
下記表1に示す試料1〜5、比較試料1をそれぞれ基板上に2μL滴下し、液滴と基板との接触角を測定した。結果を表1に示す。
[Contact angle]
2 μL of each of Samples 1 to 5 and Comparative Sample 1 shown in Table 1 below were dropped on the substrate, and the contact angle between the droplet and the substrate was measured. The results are shown in Table 1.

Figure 2007148167
Figure 2007148167

表1の結果から明らかなように、本願発明に用いられるポリマーを含む保護膜は、溶解速度が速く、除去液に対する溶解性に優れる。すなわち従来に比べ少量の除去液で保護膜を溶解除去することができ、製造コストの低減、スループットの向上を図ることができる。また、撥水性に優れ、かつスキャン追従性にも優れ、局所液浸露光プロセスに好適である。   As is clear from the results in Table 1, the protective film containing the polymer used in the present invention has a high dissolution rate and excellent solubility in the removal solution. That is, it is possible to dissolve and remove the protective film with a smaller amount of removal solution than in the prior art, thereby reducing the manufacturing cost and improving the throughput. In addition, it is excellent in water repellency and scan followability, and is suitable for a local liquid immersion exposure process.

(実施例3)
[ArF用ドライ露光機(=非液浸用露光機)による擬似液浸露光評価]
有機系反射防止膜組成物「ARC29」(Brewer社製)をスピンナーを用いてシリコンウェーハ上に塗布し、ホットプレート上で225℃、60秒間焼成して乾燥させることにより、膜厚77nmの反射防止膜を形成した。そして、この反射防止膜上に、ArF用ポジ型ホトレジストで(「TARF−P6111ME」;東京応化工業(株)製)を塗布し、ホットプレート上で130℃にて90秒間プレベークして、乾燥させることにより、反射防止膜上に膜厚225nmのホトレジスト膜を形成した。
(Example 3)
[Pseudo immersion exposure evaluation using ArF dry exposure machine (= non-immersion exposure machine)]
An organic antireflective coating composition “ARC29” (manufactured by Brewer) is applied onto a silicon wafer using a spinner, baked on a hot plate at 225 ° C. for 60 seconds, and dried to prevent reflection of 77 nm in thickness. A film was formed. Then, a positive photoresist for ArF (“TARF-P6111ME”; manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.) is applied on the antireflection film, prebaked on a hot plate at 130 ° C. for 90 seconds, and dried. As a result, a photoresist film having a film thickness of 225 nm was formed on the antireflection film.

該ホトレジスト膜上に、上記試料1〜5(ただし固形分濃度1.1質量%に調整)をそれぞれ塗布し、90℃にて60秒間加熱し、膜厚28nmの保護膜を形成した。   On the photoresist film, each of the above samples 1 to 5 (adjusted to a solid content concentration of 1.1% by mass) was applied and heated at 90 ° C. for 60 seconds to form a protective film having a thickness of 28 nm.

次に、ArF用露光機(「NSR−S302A」;(株)ニコン製)を用いて露光した。露光後、1分間純水を滴下し擬似液浸環境下においた。次いで130℃、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)に30秒間接触させて剥離した。その後、さらに2.38質量%TMAH水溶液を用いて、23℃にて60秒間現像処理した。   Next, it exposed using the exposure machine for ArF ("NSR-S302A"; Nikon Corporation make). After the exposure, pure water was dropped for 1 minute and placed in a simulated immersion environment. Next, after PEB treatment was performed at 130 ° C. for 90 seconds, the protective film was peeled off by contacting with perfluoro (2-butyltetrahydrofuran) for 30 seconds. Thereafter, development was further performed at 23 ° C. for 60 seconds using a 2.38 mass% TMAH aqueous solution.

このようにして得た130nmのライン・アンド・スペースパターン(1:1)を走査型電子顕微鏡(SEM)により観察したところ、良好な形状のライン・アンド・スペースパターンが形成できた。   The 130 nm line and space pattern (1: 1) thus obtained was observed with a scanning electron microscope (SEM), and a good shape line and space pattern could be formed.

Claims (8)

液浸露光プロセスにおいて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、質量平均分子量(Mw)が5,000〜200,000の環式フルオロアルキルポリエーテルおよびフッ素系有機溶剤を含有する、液浸露光プロセス用保護膜形成用材料。   Cyclic fluoroalkyl polyether and fluorine-based organic solvent having a mass average molecular weight (Mw) of 5,000 to 200,000 for forming a protective film laminated on a photoresist film in an immersion exposure process A material for forming a protective film for an immersion exposure process, comprising: 上記環式フルオロアルキルポリエーテルが、下記式(I)で表される構成単位を有するポリマーである、請求項1記載の液浸露光プロセス用保護膜形成用材料。
Figure 2007148167
[式(I)中、Rf1はフッ素原子、または炭素数1〜5のフルオロアルキル基若しくは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のフルオロアルキル基またはフルオロアルキルエーテル基であり、Xは−O−または−(CF2q−(ただしqは0または1の数を示す)であり、Yは−O−または−(CF2v−(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(ただしポリマーのMwが5,000〜200,000を満足する範囲内に限る)を意味する。]
The material for forming a protective film for an immersion exposure process according to claim 1, wherein the cyclic fluoroalkyl polyether is a polymer having a structural unit represented by the following formula (I).
Figure 2007148167
[In formula (I), when Rf 1 is a fluorine atom or a fluoroalkyl group or a fluoroalkyl ether group having 1 to 5 carbon atoms, which may or may not have even Rf 2 are present, it is present ( Is a fluoroalkyl group having 1 to 5 carbon atoms or a fluoroalkyl ether group, and X is —O— or — (CF 2 ) q — (where q represents the number of 0 or 1). Y is —O— or — (CF 2 ) v — (wherein v is a number of 1 or more), Z is — (O) s — (wherein s is a number of 0 or 1). P, t and u each represent a number of 0 to 3, and m represents a repeating unit (provided that the polymer Mw satisfies 5,000 to 200,000). ]
上記式(I)で表される構成単位を有するポリマーの末端がフルオロメチル化処理されている、請求項2記載の液浸露光プロセス用保護膜形成用材料。   The material for forming a protective film for an immersion exposure process according to claim 2, wherein the terminal of the polymer having the structural unit represented by the formula (I) is fluoromethylated. 上記環式フルオロアルキルポリエーテルが、下記式(II)で表される構成単位を有するポリマーである、請求項1〜3のいずれか1項に記載の液浸露光プロセス用保護膜形成用材料。
Figure 2007148167
[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(ただしポリマーのMwが5,000〜200,000を満足する範囲内に限る)を意味する。]
The material for forming a protective film for an immersion exposure process according to any one of claims 1 to 3, wherein the cyclic fluoroalkyl polyether is a polymer having a structural unit represented by the following formula (II).
Figure 2007148167
[In the formula (II), p, t and u each represent a number of 0 to 3, r represents a number of 1 to 3, m represents a repeating unit (provided that Mw of the polymer is 5,000 to 200,000) Within the range of satisfaction). ]
上記環式フルオロアルキルポリエーテルが、下記式(III)で表される構成単位を有するポリマーである、請求項1〜3のいずれか1項に記載の液浸露光プロセス用保護膜形成用材料。
Figure 2007148167
[式(III)中、Rf1はフッ素原子、または炭素数1〜5のフルオロアルキル基若しくは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のフルオロアルキル基または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(ただしポリマーのMwが5,000〜200,000を満足する範囲内に限る)を意味する。]
The material for forming a protective film for an immersion exposure process according to any one of claims 1 to 3, wherein the cyclic fluoroalkyl polyether is a polymer having a structural unit represented by the following formula (III).
Figure 2007148167
[In Formula (III), Rf 1 is a fluorine atom, or a fluoroalkyl group or fluoroalkyl ether group having 1 to 5 carbon atoms, and Rf 2 may or may not be present. A plurality of which may be present) is a fluoroalkyl group or fluoroalkyl ether group having 1 to 5 carbon atoms, t is a number from 0 to 3, m is a repeating unit (however, the polymer Mw is 5,000 to 200). , 000). ]
上記環式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、請求項1〜5のいずれか1項に記載の液浸露光プロセス用保護膜形成用材料。   The material for forming a protective film for an immersion exposure process according to any one of claims 1 to 5, wherein only one kind of polymer is used as the cyclic fluoroalkyl polyether. 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請求項1〜6のいずれかに記載の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媒体を配置し、前記液浸媒体および前記保護膜を介して、前記ホトレジスト膜を選択的に露光した後、該保護膜を保護膜用除去液に接触させてホトレジスト膜から剥離し、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。   A photoresist pattern forming method using an immersion exposure process, wherein a photoresist film is provided on a substrate, and the protective film is formed on the photoresist film using the protective film forming material according to claim 1. After the formation, an immersion medium is disposed on at least the protective film of the substrate, the photoresist film is selectively exposed through the immersion medium and the protective film, and then the protective film is used for the protective film. A method for forming a photoresist pattern, wherein the photoresist film is peeled off by being brought into contact with a removing solution, and then the photoresist film is developed to obtain a photoresist pattern. 上記保護膜用除去液として、沸点150℃以下のフッ素系有機溶剤を用いる、請求項7記載のホトレジストパターンの形成方法。   The method for forming a photoresist pattern according to claim 7, wherein a fluorine-based organic solvent having a boiling point of 150 ° C. or lower is used as the protective film removing liquid.
JP2005344644A 2005-05-17 2005-11-29 Material for protective film formation for liquid immersion exposure process, and method for photoresist pattern formation using the same Pending JP2007148167A (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005344644A JP2007148167A (en) 2005-11-29 2005-11-29 Material for protective film formation for liquid immersion exposure process, and method for photoresist pattern formation using the same
PCT/JP2006/309718 WO2006123643A1 (en) 2005-05-17 2006-05-16 Material for protective film formation for liquid immersion exposure process, and method for photoresist pattern formation using the same
TW095117501A TW200710581A (en) 2005-05-17 2006-05-17 Protective film-forming material for a process of liquid immersion lithography and method of photoresist patterning with it

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005344644A JP2007148167A (en) 2005-11-29 2005-11-29 Material for protective film formation for liquid immersion exposure process, and method for photoresist pattern formation using the same

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2007148167A true JP2007148167A (en) 2007-06-14

Family

ID=38209621

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2005344644A Pending JP2007148167A (en) 2005-05-17 2005-11-29 Material for protective film formation for liquid immersion exposure process, and method for photoresist pattern formation using the same

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2007148167A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010034485A (en) * 2008-06-25 2010-02-12 Renesas Technology Corp Developing method for immersion lithography, solvent used for the developing method, and electronic device using the developing method

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010034485A (en) * 2008-06-25 2010-02-12 Renesas Technology Corp Developing method for immersion lithography, solvent used for the developing method, and electronic device using the developing method
US8679727B2 (en) 2008-06-25 2014-03-25 Renesas Electronics Corporation Developing method for immersion lithography, solvent used for the developing method and electronic device using the developing method
TWI465865B (en) * 2008-06-25 2014-12-21 Renesas Electronics Corp Developing method for immersion lithography, solvent used for the developing method and electronic device using the developing method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101424660B1 (en) Method for formation of resist pattern
JP2005227770A (en) Thinner composite and photoresist removal method using the same
JP2005157259A (en) Resist upper layer film forming material and resist pattern forming method using the same
JP2009122700A (en) Coating composition
JP2007108463A (en) Material for forming upper layer film of photoresist
US20080166667A1 (en) Tunable contact angle process for immersionlithography topcoats and photoresists
CN109313398A (en) It rinses composition, form the method for resist pattern and the preparation method of semiconductor devices
KR20050075328A (en) Composition for antireflection coating and method for forming pattern
US6136505A (en) Liquid coating composition for use in forming antireflective film and photoresist material using said antireflective film
US20100151395A1 (en) Protective film-removing solvent and method of photoresist patterning with it
JP2007249154A (en) Method for forming resist laminate
JP5036996B2 (en) Cleaning liquid and cleaning method
JP2007123775A (en) Cleaning liquid and cleaning method
JP4611137B2 (en) Protective film forming material and photoresist pattern forming method using the same
JP2007249161A (en) Material for forming protective film and method of forming photoresist pattern using the same
JP2007078744A (en) Protective film forming material and photoresist pattern forming method using the same
JP2006184575A (en) Material for forming resist protective film and resist pattern forming method using same
JP2007148167A (en) Material for protective film formation for liquid immersion exposure process, and method for photoresist pattern formation using the same
JP2009145658A (en) Surface antireflection film forming composition and pattern forming method using the same
JP2006301524A (en) Material for forming protective film, and method for forming resist pattern using the same
JP2006278693A (en) Water purge agent and method of forming resist pattern using same
JP2007165866A (en) Cleaning liquid for chemical supply apparatus for semiconductor manufacturing
WO2006123643A1 (en) Material for protective film formation for liquid immersion exposure process, and method for photoresist pattern formation using the same
JP2006323002A (en) Material for forming photoresist protective film for liquid immersion exposure process, and photoresist pattern forming method using the material
JP2007078745A (en) Protective film forming material and photoresist pattern forming method using the same