JP2008003569A - Resist protective film material and pattern forming method - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a resist protective film material capable of securely obtaining a rectangular satisfactory resist pattern, even when a protective film is formed on a photoresist film. <P>SOLUTION: The resist protective film material for forming the protective film on the photoresist film includes a polymer compound, containing a repeating unit having at least one among at least a carboxyl group, an α trifluoro methyl alcohol and an amine compound. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、半導体素子などの製造工程における微細加工のためのフォトリソグラフィー、例えば、波長193nmのArFエキシマレーザーを光源とし、投影レンズと基板との間に液体(例えば、水)を挿入して行われる液浸フォトリソグラフィーにおいて、フォトレジスト膜を保護すべくフォトレジスト膜の上に保護膜を形成するためのレジスト保護膜材料、及びこれを用いたパターン形成方法に関する。   The present invention is performed by photolithography for fine processing in a manufacturing process of a semiconductor element or the like, for example, using an ArF excimer laser having a wavelength of 193 nm as a light source, and inserting a liquid (for example, water) between a projection lens and a substrate. In immersion photolithography, the present invention relates to a resist protective film material for forming a protective film on a photoresist film in order to protect the photoresist film, and a pattern forming method using the same.

近年、LSIの高集積化と高速度化に伴い、パターンルールの微細化が求められている中、現在汎用技術として用いられている光露光では、光源の波長に由来する本質的な解像度の限界に近づきつつある。   In recent years, with the higher integration and higher speed of LSIs, there is a demand for finer pattern rules. In light exposure currently used as a general-purpose technology, the intrinsic resolution limit derived from the wavelength of the light source Is approaching.

レジストパターン形成の際に使用する露光光として、水銀灯のg線(436nm)もしくはi線(365nm)を光源とする光露光が広く用いられた。更なる微細化のための手段として、露光波長を短波長化する方法が有効とされ、64Mビット(加工寸法が0.25μm以下)DRAM(ダイナミック・ランダム・アクセス・メモリー)以降の量産プロセスには、露光光源としてi線(365nm)に代わって短波長のKrFエキシマレーザー(248nm)が利用された。   As exposure light used for forming a resist pattern, light exposure using a g-ray (436 nm) or i-line (365 nm) of a mercury lamp as a light source has been widely used. As a means for further miniaturization, a method of shortening the exposure wavelength is effective, and for mass production processes after 64 Mbit (process size is 0.25 μm or less) DRAM (Dynamic Random Access Memory). As a light source for exposure, a short wavelength KrF excimer laser (248 nm) was used in place of i-line (365 nm).

しかし、更に微細な加工技術(加工寸法が0.2μm以下)を必要とする集積度256M及び1G以上のDRAMの製造には、より短波長の光源が必要とされ、10年ほど前からArFエキシマレーザー(193nm)を用いたフォトグラフィーが本格的に検討されてきた。   However, in order to manufacture DRAMs with a density of 256M and 1G or more that require finer processing technology (processing dimensions of 0.2 μm or less), a light source with a shorter wavelength is required, and an ArF excimer has been used for about 10 years. Photography using a laser (193 nm) has been studied in earnest.

当初、ArFリソグラフィーは、180nmノードのデバイス作製から適用されるはずであったが、KrFエキシマリソグラフィーは130nmノードデバイス量産まで延命され、ArFリソグラフィーの本格適用は90nmノードからである。更に、NAを0.9にまで高めたレンズと組み合わせて65nmノードデバイスの検討が行われている。次の45nmノードデバイスには露光波長の短波長化が推し進められ、波長157nmのF2リソグラフィーが候補に挙がった。しかしながら、投影レンズに高価なCaF2単結晶を大量に用いることによるスキャナーのコストアップ、ソフトペリクルの耐久性が極めて低いためのハードペリクル導入に伴う光学系の変更、レジストのエッチング耐性低下等の種々の問題により、F2リソグラフィーの先送りと、ArF液浸リソグラフィーの早期導入が提唱された(例えば、非特許文献1参照)。 Initially, ArF lithography was supposed to be applied from 180 nm node device fabrication, but KrF excimer lithography is extended to 130 nm node device mass production, and full-scale application of ArF lithography is from the 90 nm node. Further, a 65 nm node device is being studied in combination with a lens whose NA is increased to 0.9. For the next 45 nm node device, the exposure wavelength has been shortened, and F 2 lithography with a wavelength of 157 nm was nominated. However, various factors such as an increase in the cost of the scanner by using a large amount of expensive CaF 2 single crystal for the projection lens, a change in the optical system due to the introduction of a hard pellicle because the durability of the soft pellicle is extremely low, and a reduction in resist etching resistance Because of this problem, it has been proposed to advance F 2 lithography and early introduction of ArF immersion lithography (see Non-Patent Document 1, for example).

ArF液浸リソグラフィーにおいて、投影レンズと基板の間に水を含浸させることが提案されている。193nmにおける水の屈折率は1.44であり、NA1.0以上のレンズを使ってもパターン形成が可能で、理論上はNAを1.44にまで上げることができる。NAの向上分だけ解像力が向上し、NA1.2以上のレンズと強い超解像技術の組み合わせで45nmノードの可能性が示されている(例えば、非特許文献2参照)。   In ArF immersion lithography, it has been proposed to impregnate water between the projection lens and the substrate. The refractive index of water at 193 nm is 1.44, and it is possible to form a pattern using a lens having an NA of 1.0 or more. Theoretically, the NA can be increased to 1.44. The resolution is improved by the improvement of NA, and the possibility of a 45 nm node is shown by the combination of a lens of NA 1.2 or higher and strong super-resolution technology (for example, see Non-Patent Document 2).

ここで、フォトレジスト膜の上に水が存在することによる様々な問題が指摘された。発生した酸や、クエンチャーとしてレジスト膜に添加されているアミン化合物が水に溶解してしまうことによる形状変化や、膨潤によるパターン倒れなどである。そのため、レジスト膜と水との間に保護膜を設けることが有効であることが提案されている(例えば、非特許文献3参照)。   Here, various problems due to the presence of water on the photoresist film were pointed out. This includes shape change caused by dissolution of the generated acid or amine compound added to the resist film as a quencher in water, pattern collapse due to swelling, and the like. Therefore, it has been proposed that it is effective to provide a protective film between the resist film and water (see, for example, Non-Patent Document 3).

フォトレジスト膜の上に形成する保護膜は、今まで反射防止膜として検討された経緯がある。例えば、特許文献1〜3に示されるARCOR(antireflective coating on resist)法などである。ARCOR法はレジスト膜上に透明な反射防止膜を形成し、露光後剥離する工程を含む方法であり、その簡便な方法で微細かつ高精度及び合わせ精度の高いパターンを形成する方法である。反射防止膜として低屈折率材料のパーフルオロアルキル化合物(パーフルオロアルキルポリエーテル、パーフルオロアルキルアミン)を用いると、レジスト−反射防止膜界面の反射光を大幅に低減し、寸法精度が向上する。フッ素系の材料としては、前述の材料以外に,例えば特許文献4に示されるパーフルオロ(2,2−ジメチル−1,3−ジオキソール)−テトラフルオロエチレン共重合体、パーフルオロ(アリルビニルエーテル)、パーフルオロブテニルビニルエーテルの環化重合体などの非晶質ポリマーなどが提案されている。   The protective film formed on the photoresist film has been studied as an antireflection film. For example, there is an ARCOR (antireflective coating on resist) method disclosed in Patent Documents 1 to 3. The ARCOR method is a method including a step of forming a transparent antireflection film on a resist film and peeling off after exposure, and is a method of forming a fine pattern with high accuracy and high alignment accuracy by the simple method. When a perfluoroalkyl compound (perfluoroalkyl polyether, perfluoroalkylamine) of a low refractive index material is used as the antireflection film, the reflected light at the resist-antireflection film interface is greatly reduced, and the dimensional accuracy is improved. As the fluorine-based material, in addition to the above-described materials, for example, perfluoro (2,2-dimethyl-1,3-dioxole) -tetrafluoroethylene copolymer, perfluoro (allyl vinyl ether) shown in Patent Document 4, Amorphous polymers such as cyclized polymers of perfluorobutenyl vinyl ether have been proposed.

しかし、上記パーフルオロアルキル化合物は、有機物との相溶性が低いことから、塗布膜厚を制御するための希釈液にはフロンなどが用いられているが、周知の通りフロンは現在環境保全の観点からその使用が問題となっている。また、上記化合物は均一な成膜性に問題があり、反射防止膜としては十分であるとはいえなかった。また、フォトレジスト膜の現像前に、反射防止膜をフロンで剥離しなければならなかった。そのため、従来装置に反射防止膜剥離用のシステムの増設をしなければならない、フロン系溶剤のコストがかなりかさむなど実用面でのデメリットが大きかった。   However, since the perfluoroalkyl compound has low compatibility with organic substances, chlorofluorocarbon is used as a diluent for controlling the coating film thickness. Therefore, its use has become a problem. Moreover, the said compound had a problem in uniform film formability, and it could not be said that it was enough as an antireflection film. Further, before developing the photoresist film, the antireflection film had to be peeled off with chlorofluorocarbon. For this reason, there have been significant demerits in practical use, such as the need to add a system for removing the antireflection film to the conventional apparatus and the considerable cost of the fluorocarbon solvent.

従来装置に増設無しで反射防止膜の剥離を行おうとすると、現像ユニットを使って剥離を行うのが最も望ましい。フォトレジスト膜の現像ユニットで用いられる溶液は、現像液であるアルカリ水溶液と、リンス液である純水であるので、これらの溶液で容易に剥離できる反射防止膜材料が望ましいといえる。そのため、数多くの水溶性の反射防止膜材料及びこれらを用いるパターン形成方法が提案された(例えば、特許文献5,6参照)。   When the antireflection film is peeled off without adding to the conventional apparatus, it is most desirable to peel off using the developing unit. Since the solution used in the developing unit of the photoresist film is an alkaline aqueous solution as a developer and pure water as a rinse solution, it can be said that an antireflection film material that can be easily peeled off with these solutions is desirable. Therefore, many water-soluble antireflection film materials and pattern formation methods using these have been proposed (see, for example, Patent Documents 5 and 6).

ところが、水溶性保護膜は、露光中に水に溶解してしまうので液浸リソグラフィーには用いることができない。一方で、非水溶性のフッ素系ポリマーは特殊なフロン系の剥離剤が必要であるということとフロン系溶媒専用の剥離カップが必要という問題があり、非水溶性で、簡便に剥離可能なレジスト保護膜が求められていた。   However, since the water-soluble protective film is dissolved in water during exposure, it cannot be used for immersion lithography. On the other hand, water-insoluble fluorine-based polymers have the problems that a special fluorocarbon-based release agent is required and that a special cup for fluorocarbon solvents is required. There was a need for a protective film.

ここで、ヘキサフルオロアルコールをペンダントしたメタクリレートをベースにする現像液可溶なトップコートが提案されている(例えば、非特許文献4参照)。このものはTgが150℃と高く、アルカリ溶解性も高く、フォトレジスト膜との相性も良好である。   Here, a developer-soluble top coat based on methacrylate pendant of hexafluoroalcohol has been proposed (for example, see Non-Patent Document 4). This has a high Tg of 150 ° C., high alkali solubility, and good compatibility with a photoresist film.

一方、このような中、フォトレジスト膜の上に保護膜を形成した時に、フォトレジスト膜の種類によっては、現像後のフォトレジスト膜の表面部分が膜減りを起こし、フォトレジスト膜のトップ形状が丸くなるなどの問題が生じている。この場合、矩形の良好なレジストパターンを得ることができない。このため、矩形の良好なレジストパターンをより確実に得られるレジスト保護膜材料が求められていた。   On the other hand, when a protective film is formed on the photoresist film, the surface portion of the photoresist film after development may be reduced depending on the type of the photoresist film, and the top shape of the photoresist film may be reduced. There are problems such as rounding. In this case, a good rectangular resist pattern cannot be obtained. For this reason, there has been a demand for a resist protective film material that can more reliably obtain a good rectangular resist pattern.

Proc. SPIE Vol. 4690 xxixProc. SPIE Vol. 4690 xxix Proc. SPIE Vol. 5040 p724Proc. SPIE Vol. 5040 p724 2nd Immersion Work Shop, July 11, 2003, Resist and Cover Material Investigation for Immersion Lithography2nd Immersion Work Shop, July 11, 2003, Resist and Cover Material Investing for Immersion Lithography J.Photopolymer Sci. and Technol. Vol.18 No.5 p615 (2005)J. et al. Photopolymer Sci. and Technol. Vol. No. 18 5 p615 (2005) 特開昭62−62520号公報JP-A-62-62520 特開昭62−62521号公報JP-A-62-62521 特開昭60−38821号公報JP 60-38821 A 特開平5−74700号公報JP-A-5-74700 特開平6−273926号公報JP-A-6-273926 特許第2803549号明細書Japanese Patent No. 2803549

本発明はこのような問題点に鑑みてなされたもので、フォトレジスト膜の上に保護膜を形成した時でも、矩形の良好なレジストパターンをより確実に得られるレジスト保護膜材料、及びこのような材料を用いたパターン形成方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such problems, and even when a protective film is formed on a photoresist film, a resist protective film material that can more reliably obtain a good rectangular resist pattern, and such An object of the present invention is to provide a pattern forming method using various materials.

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、フォトレジスト膜の上に保護膜を形成するためのレジスト保護膜材料であって、少なくとも、カルボキシル基、αトリフルオロメチルアルコール基のうち1つ以上を有する繰り返し単位を含む高分子化合物と、アミン化合物を含有するものであることを特徴とするレジスト保護膜材料を提供する(請求項1)。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and is a resist protective film material for forming a protective film on a photoresist film, and includes at least a carboxyl group and an α-trifluoromethyl alcohol group. Provided is a resist protective film material comprising a polymer compound containing a repeating unit having one or more and an amine compound (claim 1).

そして、本発明のレジスト保護膜材料では、前記アミン化合物が、3級アミン化合物、スルホン酸アミド化合物のうちの1つ以上の化合物であるのが好ましい(請求項2)。   And in the resist protective film material of this invention, it is preferable that the said amine compound is one or more compounds of a tertiary amine compound and a sulfonic acid amide compound (Claim 2).

この場合、前記3級アミン化合物、スルホン酸アミド化合物のうちの1つ以上の化合物が、下記一般式(1−1)で示される化合物、下記一般式(1−2)で示される化合物のうちの1つ以上の化合物であるのが好ましい(請求項3)。

Figure 2008003569
(上記式中、R1、R2、R3は、それぞれ独立に、炭素数1〜30の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基であり、RとR、RとR3、R2とR3のいずれかが、それぞれ結合して環を形成していても良く、エステル、エーテル基、アミノ基のいずれか1つ以上を有していても良く、アルキル基の水素原子の全部又は一部がフッ素原子で置換されていても良い。R、R、Rは、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1〜30の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基、−SOのいずれかであり、RとR、RとR、RとRのいずれかが、それぞれ結合して環を形成していても良く、R、R、Rのうち少なくとも1つが−SOである。Rは、炭素数1〜10の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基であり、アルキル基の水素原子の全部又は一部がフッ素原子で置換されていても良い。) In this case, at least one of the tertiary amine compound and the sulfonic acid amide compound is a compound represented by the following general formula (1-1) or a compound represented by the following general formula (1-2). It is preferable that it is one or more compounds of (Claim 3).
Figure 2008003569
(In the above formula, R 1 , R 2 and R 3 are each independently a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 30 carbon atoms, and R 1 and R 2 , R 1 and R 3. , R 2 and R 3 may be bonded to each other to form a ring, and may have any one or more of an ester, an ether group, and an amino group, and a hydrogen atom of an alkyl group R 4 , R 5 , and R 6 are each independently a hydrogen atom, a linear, branched, or cyclic alkyl group having 1 to 30 carbon atoms. , —SO 2 R 7 , and R 4 and R 5 , R 4 and R 6 , or R 5 and R 6 may be bonded to each other to form a ring, and R 4 , at least one of R 5, R 6 is a -SO 2 R 7 .R 7 is a straight, branched, or A Jo alkyl group, all or some of the hydrogen atoms of the alkyl group may be substituted with a fluorine atom.)

あるいは、前記3級アミン化合物のうちの1つ以上の化合物が、下記一般式(2)で示される化合物であるのが好ましい(請求項4)。
N(X10n1(Y103−n1 (2)
(上記式中、n1は、1、2、3のいずれかである。X10は、同一でも異なっていても良く、下記一般式(X10)−1〜(X10)−3のいずれかで示される。Y10は、同一でも異なっていても良く、直鎖状、分岐状又は環状の炭素数1〜30のアルキル基を示し、Y10同士が結合して環を形成していても良く、その環に−O−を含んでも良い。)

Figure 2008003569
(上記式中、R300、R302、R305は、それぞれ独立に、炭素数1〜4の直鎖状又は分岐状のアルキレン基であり、−O−を含んでも良い。R301、R304は、それぞれ独立に、炭素数1〜30の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基であり、ヒドロキシ基またはエステル基を有していてもよく、アルキル基の水素原子の全部又は一部がフッ素原子で置換されていても良い。R303は、単結合、又は炭素数1〜4の直鎖状又は分岐状のアルキレン基である。R306は炭素数1〜30の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基であり、アルキル基の水素原子の全部又は一部がフッ素原子で置換されていても良い。) Alternatively, at least one of the tertiary amine compounds is preferably a compound represented by the following general formula (2) (Claim 4).
N (X 10 ) n1 (Y 10 ) 3-n1 (2)
(In the above formula, n1 is any one of 1, 2, and 3. X 10 may be the same or different, and any one of the following general formulas (X 10 ) -1 to (X 10 ) -3. Y 10 may be the same or different, and represents a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 30 carbon atoms, and Y 10 may be bonded to each other to form a ring. Well, the ring may contain -O-.)
Figure 2008003569
(In the above formula, R 300 , R 302 , and R 305 are each independently a linear or branched alkylene group having 1 to 4 carbon atoms, and may include —O—. R 301 , R 304 Are each independently a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 30 carbon atoms, which may have a hydroxy group or an ester group, and all or part of the hydrogen atoms of the alkyl group are R 303 is a single bond or a linear or branched alkylene group having 1 to 4 carbon atoms, and R 306 is a linear or branched group having 1 to 30 carbon atoms. A cyclic or cyclic alkyl group, and all or part of the hydrogen atoms of the alkyl group may be substituted with fluorine atoms.)

前述のように、フォトレジスト膜の上に保護膜を形成した場合、フォトレジスト膜の種類によっては、現像後のフォトレジスト膜の表面部分が膜減りを起こし、レジストパターンを形成したフォトレジスト膜のトップ部分の形状が丸くなるなどの問題が生じている。この原因は、フォトレジスト膜に添加されているアミン化合物が、その上の保護膜に移動するためと考えられる。これに対して、本発明のレジスト保護膜材料は、カルボキシル基、αトリフルオロメチルアルコール基のうち1つ以上を有する繰り返し単位を含む高分子化合物に加えて、アミン化合物を含有する。このため、これを用いてフォトレジスト膜の上に保護膜を形成すれば、フォトレジスト膜からのアミン化合物の移動を効果的に防止することができ、例えば、現像後のフォトレジスト膜の表面部分の膜減りをより確実に防ぐことができる。このため、矩形の良好なレジストパターンをより確実に得ることができる。   As described above, when a protective film is formed on the photoresist film, depending on the type of the photoresist film, the surface portion of the developed photoresist film may be reduced, and the photoresist film on which the resist pattern is formed is formed. There is a problem that the shape of the top portion is rounded. This is considered to be because the amine compound added to the photoresist film moves to the protective film thereon. On the other hand, the resist protective film material of the present invention contains an amine compound in addition to a polymer compound containing a repeating unit having one or more of a carboxyl group and an α-trifluoromethyl alcohol group. For this reason, if a protective film is formed on the photoresist film using this, the migration of the amine compound from the photoresist film can be effectively prevented. For example, the surface portion of the photoresist film after development It is possible to more reliably prevent film loss. For this reason, a favorable rectangular resist pattern can be obtained more reliably.

また、本発明のレジスト保護膜材料では、前記高分子化合物中のαトリフルオロメチルアルコール基を有する繰り返し単位が、下記一般式(3)で示される繰り返し単位であるのが好ましい(請求項5)。

Figure 2008003569
(上記式中、R18、R20は、それぞれ独立に、水素原子、フッ素原子、メチル基、トリフルオロメチル基のいずれかである。Yは、それぞれ独立に、単結合、−O−、−C(=O)−O−、−C(=O)−O−R28−C(=O)−O−、−C(=O)−O−R28−O−、−C(=O)−O−R28−O−C(=O)−のいずれかである。R28は、炭素数1〜10の直鎖状、分岐状又は環状のアルキレン基であり、アルキレン基の水素原子の全部又は一部がフッ素原子で置換されていても良い。R26は、それぞれ独立に、単結合、炭素数1〜25の直鎖状、分岐状又は環状のアルキレン基又はアルカントリイル基のいずれかであり、アルキレン基又はアルカントリイル基の水素原子の全部又は一部がフッ素原子で置換されていても良く、R17は、それぞれ独立して、水素原子、フッ素原子、メチル基、トリフルオロメチル基、ジフルオロメチル基のいずれかであり、R26とR17は、結合して環を形成していても良く、環の中にエーテル基、水素原子の全部又は一部がフッ素原子で置換されたアルキレン基、トリフルオロメチル基のうち1つ以上の基を有していても良い。nは、それぞれ独立に、1又は2である。(a−1)、(a−2)は、0≦(a−1)≦0.9、0≦(a−2)≦0.9、0≦(a−1)+(a−2)≦0.9の範囲である。) In the resist protective film material of the present invention, the repeating unit having an α-trifluoromethyl alcohol group in the polymer compound is preferably a repeating unit represented by the following general formula (3) (Claim 5). .
Figure 2008003569
(In the above formula, each of R 18 and R 20 is independently a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group or a trifluoromethyl group. Y is independently a single bond, —O—, — C (═O) —O—, —C (═O) —O—R 28 —C (═O) —O—, —C (═O) —O—R 28 —O—, —C (═O ) —O—R 28 —O—C (═O) —, wherein R 28 is a linear, branched or cyclic alkylene group having 1 to 10 carbon atoms, and is a hydrogen atom of the alkylene group. R 26 may be each independently substituted with a fluorine atom, and each R 26 independently represents a single bond, a linear, branched or cyclic alkylene group having 1 to 25 carbon atoms, or an alkanetriyl group. Any or all of the hydrogen atoms of the alkylene group or alkanetriyl group are substituted with fluorine atoms. May have, R 17 are each independently hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group, a trifluoromethyl group, or a difluoromethyl group, R 26 and R 17 may combine to form a ring The ring may have one or more groups selected from the group consisting of an ether group, an alkylene group in which all or part of the hydrogen atoms are substituted with fluorine atoms, and a trifluoromethyl group. Each independently represents 1 or 2. (a-1) and (a-2) are 0 ≦ (a-1) ≦ 0.9, 0 ≦ (a-2) ≦ 0.9, and 0 ≦. (A-1) + (a-2) ≦ 0.9.)

さらに、前記高分子化合物中のαトリフルオロメチルアルコール基を有する繰り返し単位が、下記一般式(4)で示される繰り返し単位であるのがより好ましい(請求項6)。

Figure 2008003569
(上記式中、R30は水素原子又はメチル基、R31、R32は同一又は異種の水素原子、又は炭素数1〜12の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基で、R31とR32が結合してこれらが結合する炭素原子と共に環を形成していてもよい。) Furthermore, it is more preferable that the repeating unit having an α trifluoromethyl alcohol group in the polymer compound is a repeating unit represented by the following general formula (4).
Figure 2008003569
(In the formula, R 30 is a hydrogen atom or a methyl group, R 31, R 32 are identical or different hydrogen atoms or C 1 -C 12 straight, branched or cyclic alkyl group, and R 31 R 32 may be bonded to form a ring together with the carbon atoms to which these are bonded.)

また、本発明のレジスト保護膜材料では、前記高分子化合物中のカルボキシル基を有する繰り返し単位が、下記一般式(5)で示される繰り返し単位であるのが好ましい(請求項7)。

Figure 2008003569
(上記式中、R29は、水素原子、フッ素原子、メチル基、トリフルオロメチル基、−COOH、−CH−COOHのいずれかである。R19は、水素原子、フッ素原子、メチル基、トリフルオロメチル基、−COOH、−CH−COOHのいずれかである。Yは、それぞれ独立に、単結合、−O−、−C(=O)−O−、−C(=O)−O−R28−C(=O)−O−、−C(=O)−O−R28−O−、−C(=O)−O−R28−O−C(=O)−のいずれかである。R28は、炭素数1〜10の直鎖状、分岐状又は環状のアルキレン基であり、アルキレン基の水素原子の全部又は一部がフッ素原子で置換されていても良い。R26は、それぞれ独立に、単結合、炭素数1〜25の直鎖状、分岐状又は環状のアルキレン基又はアルカントリイル基のいずれかであり、アルキレン基又はアルカントリイル基の水素原子の全部又は一部がフッ素原子で置換されていても良い。nは、それぞれ独立に、1又は2である。(b−1)、(b−2)は、0≦(b−1)≦0.9、0≦(b−2)≦0.9、0≦(b−1)+(b−2)≦0.9の範囲である。) Moreover, in the resist protective film material of this invention, it is preferable that the repeating unit which has a carboxyl group in the said high molecular compound is a repeating unit shown by following General formula (5) (Claim 7).
Figure 2008003569
(In the above formula, R 29 is any one of a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group, a trifluoromethyl group, —COOH, —CH 2 —COOH. R 19 is a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group, Any one of a trifluoromethyl group, —COOH, and —CH 2 —COOH, each of Y is independently a single bond, —O—, —C (═O) —O—, —C (═O) —; O—R 28 —C (═O) —O—, —C (═O) —O—R 28 —O—, —C (═O) —O—R 28 —O—C (═O) — R 28 is a linear, branched or cyclic alkylene group having 1 to 10 carbon atoms, and all or part of the hydrogen atoms of the alkylene group may be substituted with fluorine atoms. R 26 independently represents a single bond, the number 1 to 25 linear, alkylene branched or cyclic Or an alkanetriyl group, and all or part of the hydrogen atoms of the alkylene group or alkanetriyl group may be substituted with fluorine atoms, and n is independently 1 or 2. (B-1) and (b-2) are 0≤ (b-1) ≤0.9, 0≤ (b-2) ≤0.9, 0≤ (b-1) + (b-2) ≦ 0.9.)

このように、レジスト保護膜材料が、上記カルボキシル基、αトリフルオロメチルアルコール基のうち1つ以上を有する繰り返し単位を含む高分子化合物を含有するものであれば、これを用いて形成した保護膜は、アルカリ溶解性が高く、現像時にアルカリ現像液でより簡便に剥離可能である。また、この保護膜は、フォトレジスト膜との相性も良い。   Thus, if the resist protective film material contains a polymer compound containing a repeating unit having one or more of the carboxyl group and α-trifluoromethyl alcohol group, a protective film formed using the polymer compound Is highly soluble in alkali and can be more easily peeled off with an alkaline developer during development. This protective film also has good compatibility with the photoresist film.

また、本発明のレジスト保護膜材料では、前記レジスト保護膜材料が、アルキル基、フルオロアルキル基のうち1つ以上を有する繰り返し単位を含む高分子化合物を含有するものであるのが好ましい(請求項8)。   In the resist protective film material of the present invention, the resist protective film material preferably contains a polymer compound containing a repeating unit having one or more of an alkyl group and a fluoroalkyl group. 8).

そして、この場合、前記高分子化合物中のアルキル基、フルオロアルキル基のうち1つ以上を有する繰り返し単位が、下記一般式(6)で示される繰り返し単位であるのが好ましい(請求項9)。

Figure 2008003569
(上記式中、R、R10は、それぞれ独立に、水素原子、フッ素原子、メチル基、トリフルオロメチル基のいずれかである。Xは、それぞれ独立に、単結合、−O−、−C(=O)−O−、−C(=O)−O−R16−C(=O)−O−のいずれかである。R16は、炭素数1〜10の直鎖状、分岐状又は環状のアルキレン基であり、アルキレン基の水素原子の全部又は一部がフッ素原子で置換されていても良い。Rは、それぞれ独立に、炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基であり、アルキル基の水素原子の全部又は一部がフッ素原子で置換されていても良く、エーテル基、エステル基を有していても良い。R11〜R14は、それぞれ独立に、水素原子、フッ素原子、メチル基、トリフルオロメチル基のいずれかであり、R11〜R14の内、いずれかが少なくとも1個以上のフッ素原子を有する。mは、1又は2である。(c−1)、(c−2)、(c−3)、(c−4)、(c−5)は、0≦(c−1)≦0.9、0≦(c−2)≦0.9、0≦(c−3)≦0.9、0≦(c−4)≦0.9、0≦(c−5)≦0.9、0≦(c−1)+(c−2)+(c−3)+(c−4)+(c−5)≦0.9の範囲である。) In this case, the repeating unit having at least one of an alkyl group and a fluoroalkyl group in the polymer compound is preferably a repeating unit represented by the following general formula (6) (claim 9).
Figure 2008003569
(In the above formula, R 8 and R 10 are each independently a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group, or a trifluoromethyl group. X 2 is independently a single bond, —O—, Or —C (═O) —O— or —C (═O) —O—R 16 —C (═O) —O—, wherein R 16 is a straight chain having 1 to 10 carbon atoms, It is a branched or cyclic alkylene group, and all or part of the hydrogen atoms of the alkylene group may be substituted with fluorine atoms, and each R 9 is independently a linear or branched group having 1 to 20 carbon atoms. Or all or part of the hydrogen atoms of the alkyl group may be substituted with fluorine atoms, or may have an ether group or an ester group, R 11 to R 14 are Each independently of a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group, or a trifluoromethyl group. And in either displacement, .m of R 11 to R 14, either with at least one fluorine atom is 1 or 2. (C-1), (c-2), (c- 3), (c-4), and (c-5) are 0 ≦ (c-1) ≦ 0.9, 0 ≦ (c-2) ≦ 0.9, 0 ≦ (c-3) ≦ 0. 9, 0 ≦ (c−4) ≦ 0.9, 0 ≦ (c−5) ≦ 0.9, 0 ≦ (c−1) + (c−2) + (c−3) + (c−4) ) + (C-5) ≦ 0.9.)

このように、レジスト保護膜材料が、アルキル基、フルオロアルキル基のうち1つ以上を有する繰り返し単位を含む高分子化合物を含有するものであれば、これを用いて保護膜を形成することで、撥水性、滑水性をより向上させることができ、また、フォトレジスト膜とのミキシングを効果的に防止できる。   Thus, if the resist protective film material contains a polymer compound containing a repeating unit having one or more of an alkyl group and a fluoroalkyl group, a protective film is formed using this, Water repellency and water slidability can be further improved, and mixing with a photoresist film can be effectively prevented.

また、本発明では、前記レジスト保護膜材料が、さらに、溶媒を含有するものであるのが好ましい(請求項10)。   Moreover, in this invention, it is preferable that the said resist protective film material contains a solvent further (Claim 10).

このように、レジスト保護膜材料が、さらに、溶媒を含有するものであれば、より一層成膜性が向上したものとなる。   Thus, if the resist protective film material further contains a solvent, the film formability is further improved.

また、本発明は、少なくとも、基板上にフォトレジスト膜を形成する工程と、該フォトレジスト膜の上に、前記本発明のレジスト保護膜材料を用いてレジスト保護膜を形成する工程と、露光する工程と、現像液を用いて現像する工程を含むことを特徴とするパターン形成方法を提供する(請求項11)。   In addition, the present invention includes at least a step of forming a photoresist film on a substrate, a step of forming a resist protective film on the photoresist film using the resist protective film material of the present invention, and exposure. There is provided a pattern forming method comprising a step and a step of developing using a developer.

もちろん、エッチング工程、レジスト除去工程、洗浄工程等のその他の各種工程が行われても良いことは言うまでもない。   Of course, it goes without saying that other various processes such as an etching process, a resist removal process, and a cleaning process may be performed.

また、本発明のパターン形成方法では、前記露光工程を、投影レンズと前記基板との間に液体を挿入して行う液浸リソグラフィーにより行うのが好ましい(請求項12)。   In the pattern forming method of the present invention, it is preferable that the exposure step is performed by immersion lithography performed by inserting a liquid between the projection lens and the substrate.

このように、露光工程を、液浸リソグラフィーにより行うことで、より微細なレジストパターンをフォトレジスト膜に形成することができる。   In this way, a finer resist pattern can be formed on the photoresist film by performing the exposure process by immersion lithography.

また、本発明のパターン形成方法では、前記露光工程を、180〜250nmの範囲の露光波長の光源を用い、前記投影レンズと前記基板との間に挿入する液体として水を用いて行うことができる(請求項13)。   Moreover, in the pattern formation method of this invention, the said exposure process can be performed using water as a liquid inserted between the said projection lens and the said board | substrate using the light source of the exposure wavelength of the range of 180-250 nm. (Claim 13).

このように、液浸リソグラフィーで用いる液体としては、例えば水を挙げることができる。そして、投影レンズと基板との間に水を挿入し、180〜250nmの範囲の露光波長の光源を用いて露光を行うことで、より一層微細なレジストパターンを形成することができる。   Thus, water can be used as the liquid used in immersion lithography, for example. Then, by inserting water between the projection lens and the substrate and performing exposure using a light source having an exposure wavelength in the range of 180 to 250 nm, a much finer resist pattern can be formed.

また、本発明のパターン形成方法では、前記現像工程において、アルカリ現像液を用いて現像し、前記フォトレジスト膜にレジストパターンを形成すると同時に、フォトレジスト膜上のレジスト保護膜の剥離を行うのが好ましい(請求項14)。   In the pattern forming method of the present invention, in the development step, development is performed using an alkaline developer to form a resist pattern on the photoresist film, and at the same time, the resist protective film on the photoresist film is peeled off. Preferred (claim 14).

このように、現像工程において、アルカリ現像液を用いて現像し、フォトレジスト膜にレジストパターンを形成すると同時に、フォトレジスト膜上のレジスト保護膜の剥離を行うようにすれば、従来装置に剥離装置を増設することなく、より簡便にレジスト保護膜の剥離を行うことができる。   Thus, in the development process, development is performed using an alkaline developer, and a resist pattern is formed on the photoresist film. At the same time, the resist protective film on the photoresist film is removed. The resist protective film can be removed more easily without increasing the number of layers.

以上説明したように、本発明のレジスト保護膜材料は、カルボキシル基、αトリフルオロメチルアルコール基のうち1つ以上を有する繰り返し単位を含む高分子化合物に加えて、アミン化合物を含有する。このため、これを用いてフォトレジスト膜の上に保護膜を形成すれば、フォトレジスト膜からのアミン化合物の移動を効果的に防止することができ、例えば、現像後のフォトレジスト膜の表面部分の膜減りをより確実に防ぐことができる。このため、矩形の良好なレジストパターンをより確実に得ることができる。   As described above, the resist protective film material of the present invention contains an amine compound in addition to a polymer compound containing a repeating unit having one or more of a carboxyl group and an α-trifluoromethyl alcohol group. For this reason, if a protective film is formed on the photoresist film using this, the migration of the amine compound from the photoresist film can be effectively prevented. For example, the surface portion of the photoresist film after development It is possible to more reliably prevent film loss. For this reason, a favorable rectangular resist pattern can be obtained more reliably.

以下、本発明について、さらに詳しく説明する。
現像液可溶型の保護膜をポジ型のフォトレジスト膜の上に形成したときに、現像後のフォトレジスト膜の表面部分が膜減りを起こし、レジストパターンを形成したフォトレジスト膜のトップ部分の形状が丸くなる問題、ホールパターンのサイドローブマージンが低下する問題などが生じている。この原因は、フォトレジスト膜に添加されているアミン化合物が、その上の保護膜に移動するためと考えられる。このアミン化合物は、酸拡散制御およびコントラスト向上、感度コントロールのためのクエンチャーとしてフォトレジスト膜に添加されている。そして、例えば、保護膜中にヘキサフルオロアルコール基がある場合、ヘキサフルオロアルコール基は、一般的にアミン化合物との親和性が高いため、フォトレジスト膜中に添加されたアミン化合物が保護膜に移動しやすくなる。その結果、フォトレジスト膜の表面、すなわち保護膜との界面近くで酸拡散を防止するアミン化合物の濃度が低下し、フォトレジスト膜部分が溶解したため、現像後のフォトレジスト膜の表面部分が膜減りを起こしたと考えられる。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
When a developer-soluble protective film is formed on a positive photoresist film, the surface portion of the photoresist film after development is reduced, and the top portion of the photoresist film on which the resist pattern is formed There are problems such as a rounded shape and a decrease in the side lobe margin of the hole pattern. This is considered to be because the amine compound added to the photoresist film moves to the protective film thereon. This amine compound is added to the photoresist film as a quencher for acid diffusion control, contrast improvement, and sensitivity control. For example, when there is a hexafluoroalcohol group in the protective film, since the hexafluoroalcohol group generally has a high affinity with the amine compound, the amine compound added to the photoresist film moves to the protective film. It becomes easy to do. As a result, the concentration of the amine compound that prevents acid diffusion near the surface of the photoresist film, that is, near the interface with the protective film is reduced, and the photoresist film portion is dissolved, so that the surface portion of the photoresist film after development is reduced. It is thought that caused.

これに対して、カルボキシル基やヘキサフルオロアルコール基などのアルカリ溶解性基の酸性度を低下させることによってフォトレジスト膜中のアミン化合物の移動を抑える方法を採用することも考えられる。しかし、この場合、アルカリ溶解速度が極端に低下する欠点が生じる。   On the other hand, it is also conceivable to adopt a method of suppressing the movement of the amine compound in the photoresist film by reducing the acidity of an alkali-soluble group such as a carboxyl group or a hexafluoroalcohol group. However, in this case, there is a drawback that the alkali dissolution rate is extremely reduced.

そこで、本発明者らは、さらに検討を重ねた結果、フォトレジスト膜中のアミン化合物の保護膜への移動を防止するためには、保護膜中に予めアミン化合物を添加しておけば良いことに想到し、本発明を完成させた。   Therefore, as a result of further studies, the present inventors need to add an amine compound in advance in the protective film in order to prevent migration of the amine compound in the photoresist film to the protective film. The present invention has been completed.

すなわち、本発明は、フォトレジスト膜の上に保護膜を形成するためのレジスト保護膜材料であって、少なくとも、カルボキシル基、αトリフルオロメチルアルコール基のうち1つ以上を有する繰り返し単位を含む高分子化合物と、アミン化合物を含有するものであることを特徴とするレジスト保護膜材料を提供する。   That is, the present invention provides a resist protective film material for forming a protective film on a photoresist film, which is a high-resisting material containing at least one repeating unit having at least one of a carboxyl group and an α-trifluoromethyl alcohol group. Provided is a resist protective film material comprising a molecular compound and an amine compound.

このように、本発明のレジスト保護膜材料は、カルボキシル基、αトリフルオロメチルアルコール基のうち1つ以上を有する繰り返し単位を含む高分子化合物に加えて、アミン化合物を含有する。このため、これを用いてフォトレジスト膜の上に保護膜を形成すれば、フォトレジスト膜からのアミン化合物の移動を効果的に防止することができ、例えば、現像後のフォトレジスト膜の表面部分の膜減りをより確実に防ぐことができる。このため、矩形の良好なレジストパターンをより確実に得ることができる。   Thus, the resist protective film material of the present invention contains an amine compound in addition to a polymer compound containing a repeating unit having one or more of a carboxyl group and an α-trifluoromethyl alcohol group. For this reason, if a protective film is formed on the photoresist film using this, the migration of the amine compound from the photoresist film can be effectively prevented. For example, the surface portion of the photoresist film after development It is possible to more reliably prevent film loss. For this reason, a favorable rectangular resist pattern can be obtained more reliably.

そして、本発明のレジスト保護膜材料では、アミン化合物が、3級アミン化合物、スルホン酸アミド化合物のうちの1つ以上の化合物であるのが好ましい。   In the resist protective film material of the present invention, the amine compound is preferably one or more of a tertiary amine compound and a sulfonic acid amide compound.

ここで、レジスト保護膜材料に添加するアミン化合物としては、ArF光に吸収がほとんどないこと、プリベーク中の蒸発を抑えるために常圧での沸点が200℃以上であること、水への溶出が低いこと、塩基性を有すること等が求められる。   Here, as an amine compound to be added to the resist protective film material, there is almost no absorption in ArF light, a boiling point at normal pressure of 200 ° C. or higher in order to suppress evaporation during pre-baking, and elution into water. It is required to be low and basic.

ArF光(波長193nm)に吸収がほとんどないものとするためには、芳香族系、不飽和結合を有するもの、カルボン酸アミド基を有するものでないのが好ましい。また、非水溶性のためにはヒドロキシ基、グライム鎖、1級や2級アミンや4級アンモニウム塩などでないものが好ましく、特に、3級アルキルアミンが好ましく用いられる。更には、フルオロアルキル基を有する3級アミン化合物であるのが好ましく、これにより、水にほとんど溶出しないものとすることができる。   In order to make ArF light (wavelength 193 nm) almost non-absorbing, it is preferable not to have an aromatic group, an unsaturated bond, or a carboxylic acid amide group. For water insolubility, those which are not hydroxy groups, glyme chains, primary or secondary amines or quaternary ammonium salts are preferred, and tertiary alkylamines are particularly preferred. Furthermore, it is preferably a tertiary amine compound having a fluoroalkyl group, whereby it can be hardly eluted in water.

3級アミン化合物、スルホン酸アミド化合物のうちの1つ以上の化合物としては、例えば、下記一般式(1−1)で示される化合物、下記一般式(1−2)で示される化合物のうちの1つ以上の化合物を挙げることができる。   Examples of one or more compounds among the tertiary amine compound and the sulfonic acid amide compound include, for example, a compound represented by the following general formula (1-1) and a compound represented by the following general formula (1-2). One or more compounds may be mentioned.

Figure 2008003569
(上記式中、R1、R2、R3は、それぞれ独立に、炭素数1〜30の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基であり、RとR、RとR3、R2とR3のいずれかが、それぞれ結合して環を形成していても良く、エステル、エーテル基、アミノ基のいずれか1つ以上を有していても良く、アルキル基の水素原子の全部又は一部がフッ素原子で置換されていても良い。R、R、Rは、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1〜30の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基、−SOのいずれかであり、RとR、RとR、RとRのいずれかが、それぞれ結合して環を形成していても良く、R、R、Rのうち少なくとも1つが−SOである。Rは、炭素数1〜10の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基であり、アルキル基の水素原子の全部又は一部がフッ素原子で置換されていても良い。)
Figure 2008003569
(In the above formula, R 1 , R 2 and R 3 are each independently a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 30 carbon atoms, and R 1 and R 2 , R 1 and R 3. , R 2 and R 3 may be bonded to each other to form a ring, and may have any one or more of an ester, an ether group, and an amino group, and a hydrogen atom of an alkyl group R 4 , R 5 , and R 6 are each independently a hydrogen atom, a linear, branched, or cyclic alkyl group having 1 to 30 carbon atoms. , —SO 2 R 7 , and R 4 and R 5 , R 4 and R 6 , or R 5 and R 6 may be bonded to each other to form a ring, and R 4 , at least one of R 5, R 6 is a -SO 2 R 7 .R 7 is a straight, branched, or A Jo alkyl group, all or some of the hydrogen atoms of the alkyl group may be substituted with a fluorine atom.)

一般式(1−1)に示されるアミン化合物としては、具体的に例示すると、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリ−n−プロピルアミン、トリイソプロピルアミン、トリ−n−ブチルアミン、トリイソブチルアミン、トリ−sec−ブチルアミン、トリペンチルアミン、トリシクロペンチルアミン、トリヘキシルアミン、トリシクロヘキシルアミン、トリヘプチルアミン、トリオクチルアミン、トリノニルアミン、トリデシルアミン、トリドデシルアミン、トリセチルアミン、N,N−ジメチルシクロヘキシルアミン、N,N−ジエチルシクロヘキシルアミン、N,N−ジブチルシクロヘキシルアミン、N,N,N’,N’−テトラメチルメチレンジアミン、N,N,N’,N’−テトラメチルエチレンジアミン、N,N,N’,N’−テトラメチルテトラエチレンペンタミン、ジメチルエチルアミン、メチルエチルプロピルアミン等が挙げられる。   Specific examples of the amine compound represented by the general formula (1-1) include trimethylamine, triethylamine, tri-n-propylamine, triisopropylamine, tri-n-butylamine, triisobutylamine, tri-sec- Butylamine, tripentylamine, tricyclopentylamine, trihexylamine, tricyclohexylamine, triheptylamine, trioctylamine, trinonylamine, tridecylamine, tridodecylamine, tricetylamine, N, N-dimethylcyclohexylamine, N, N-diethylcyclohexylamine, N, N-dibutylcyclohexylamine, N, N, N ′, N′-tetramethylmethylenediamine, N, N, N ′, N′-tetramethylethylenediamine, N, N, N ', N' Tetramethyl tetraethylenepentamine, dimethylethylamine, and the like methylethylpropylamine.

本発明のレジスト保護膜材料は、アミン化合物を含有することを必須とするが、液浸用保護膜材料の場合、アミン化合物の添加量としては液浸用保護膜用ベースポリマー100質量部に対して5質量部以下が好ましく、より好ましくは2質量部以下、さらに好ましくは1質量部以下であり、少なければ少ない方が撥水性低下の影響が少ない。
また、アミン化合物の添加による撥水性低下を抑えるために、アミン自身の水への溶出を抑えるためには炭素数4以上の長鎖アルキル基を有するアミン化合物の添加が好ましい。
The resist protective film material of the present invention must contain an amine compound. However, in the case of an immersion protective film material, the amount of amine compound added is 100 parts by mass of the base polymer for immersion protective film. The amount is preferably 5 parts by mass or less, more preferably 2 parts by mass or less, and still more preferably 1 part by mass or less.
Moreover, in order to suppress the water repellency fall by addition of an amine compound, in order to suppress the elution to the water of amine itself, the addition of the amine compound which has a C4 or more long-chain alkyl group is preferable.

少量の添加によってパターンの矩形性向上効果があるのは下記一般式(2)に示されるエステル基、エーテル基含有のアミン化合物である。これらのアミン化合物は酸トラップ能に優れ、レジストに添加することによってコントラストを向上させ、矩形なパターンを得ることが出来るクエンチャーとして開発されたものである。下記一般式(2)で示されるアミン化合物は、レジスト保護膜材料に添加したときにレジストパターンの膜減りを効果的に抑える効果も高い。この様なアミン化合物、および合成方法は特開平11−84639号公報、特開2001−194776号公報、特開2002−226470号公報に示されている。   It is an amine compound containing an ester group or an ether group represented by the following general formula (2) that has the effect of improving the rectangularity of the pattern when added in a small amount. These amine compounds have been developed as quenchers that are excellent in acid trapping ability and can be added to a resist to improve contrast and obtain a rectangular pattern. The amine compound represented by the following general formula (2) has a high effect of effectively suppressing the film loss of the resist pattern when added to the resist protective film material. Such amine compounds and synthesis methods are disclosed in JP-A-11-84639, JP-A-2001-194776, and JP-A-2002-226470.

N(X10n1(Y103−n1 (2)
(上記式中、n1は、1、2、3のいずれかである。X10は、同一でも異なっていても良く、下記一般式(X10)−1〜(X10)−3のいずれかで示される。Y10は、同一でも異なっていても良く、直鎖状、分岐状又は環状の炭素数1〜30のアルキル基を示し、Y10同士が結合して環を形成していても良く、その環に−O−を含んでも良い。)

Figure 2008003569
(上記式中、R300、R302、R305は、それぞれ独立に、炭素数1〜4の直鎖状又は分岐状のアルキレン基であり、−O−を含んでも良い。R301、R304は、それぞれ独立に、炭素数1〜30の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基であり、ヒドロキシ基またはエステル基を有していてもよく、アルキル基の水素原子の全部又は一部がフッ素原子で置換されていても良い。R303は、単結合、又は炭素数1〜4の直鎖状又は分岐状のアルキレン基である。R306は炭素数1〜30の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基であり、アルキル基の水素原子の全部又は一部がフッ素原子で置換されていても良い。) N (X 10 ) n1 (Y 10 ) 3-n1 (2)
(In the above formula, n1 is any one of 1, 2, and 3. X 10 may be the same or different, and any one of the following general formulas (X 10 ) -1 to (X 10 ) -3. Y 10 may be the same or different, and represents a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 30 carbon atoms, and Y 10 may be bonded to each other to form a ring. Well, the ring may contain -O-.)
Figure 2008003569
(In the above formula, R 300 , R 302 , and R 305 are each independently a linear or branched alkylene group having 1 to 4 carbon atoms, and may include —O—. R 301 , R 304 Are each independently a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 30 carbon atoms, which may have a hydroxy group or an ester group, and all or part of the hydrogen atoms of the alkyl group are R 303 is a single bond or a linear or branched alkylene group having 1 to 4 carbon atoms, and R 306 is a linear or branched group having 1 to 30 carbon atoms. A cyclic or cyclic alkyl group, and all or part of the hydrogen atoms of the alkyl group may be substituted with fluorine atoms.)

一般式(2)で示される化合物としては、具体的には下記化合物を例示することができる。   Specific examples of the compound represented by the general formula (2) include the following compounds.

Figure 2008003569
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Figure 2008003569
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Figure 2008003569
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Figure 2008003569
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Figure 2008003569
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これらのアミン化合物の合成方法としては、たとえば前記公開公報に記載された方法等を用いることが出来る。
更に、フルオロアルキル基を有するアミン化合物は具体的には下記に例示することが出来る。
As a method for synthesizing these amine compounds, for example, the method described in the above publication can be used.
Furthermore, the amine compound which has a fluoroalkyl group can be specifically illustrated below.

Figure 2008003569
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Figure 2008003569
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上記化合物のうち、フルオロアルキル基含有アミン化合物の合成方法は特願2005−299558に例示される。すなわち、フルオロアルキルアクリレートと1級、2級アミンとのMichael付加反応、アルカノール基を有するアミンのフルオロアルキルのエーテル化反応、アルカノール基を有するアミンのフルオロアルキルのアシル化反応が挙げられる。   Among the above compounds, a method for synthesizing a fluoroalkyl group-containing amine compound is exemplified in Japanese Patent Application No. 2005-299558. That is, Michael addition reaction of fluoroalkyl acrylate with primary and secondary amine, etherification reaction of fluoroalkyl with amine having alkanol group, acylation reaction of fluoroalkyl with amine having alkanol group.

特に、スルホン酸アミド化合物としては、波長193nmに吸収がない非芳香族系が好ましく、例えば、アルキルアミンとスルホン酸との反応物が挙げられる。具体的には、メタンスルホニルピペリジン、n−ブタンスルホニルピペリジン、トリフルオロメタンスルホニルピペリジン、ノナフルオロブタンスルホニルピペリジン、トリフルオロメタンスルホニルブチルアミン、トリフルオロメタンスルホニルジブチルアミン、トリフルオロメタンスルホニルペンチルアミン、トリフルオロメタンスルホニルオクチルアミン、トリフルオロメタンスルホニルノニルアミン、トリフルオロメタンスルホニルデシルアミン、トリフルオロメタンスルホニルドデシルアミン、トリフルオロメタンスルホニルトリデシルアミン、トリフルオロメタンスルホニルテトラデシルアミン、トリフルオロメタンスルホニルペンタデシルアミン、トリフルオロメタンスルホニルヘキサデシルアミン、トリフルオロメタンスルホニルアダマンチルアミン、トリフルオロメタンスルホニルノルアダマンチルアミン、トリフルオロメタンスルホニルノルボルニルアミン、トリフルオロメタンスルホニルシクロペンチルアミン、トリフルオロメタンスルホニルシクロヘキシルアミンなど炭素数2〜30のアルキルアミンのスルホン酸アミドを挙げることができる。   In particular, the sulfonic acid amide compound is preferably a non-aromatic compound having no absorption at a wavelength of 193 nm, and examples thereof include a reaction product of an alkylamine and a sulfonic acid. Specifically, methanesulfonylpiperidine, n-butanesulfonylpiperidine, trifluoromethanesulfonylpiperidine, nonafluorobutanesulfonylpiperidine, trifluoromethanesulfonylbutylamine, trifluoromethanesulfonyldibutylamine, trifluoromethanesulfonylpentylamine, trifluoromethanesulfonyloctylamine, trifluoro Lomethanesulfonylnonylamine, trifluoromethanesulfonyldecylamine, trifluoromethanesulfonyldodecylamine, trifluoromethanesulfonyltridecylamine, trifluoromethanesulfonyltetradecylamine, trifluoromethanesulfonylpentadecylamine, trifluoromethanesulfonylhexadecylamine, trifluoromethanesulfur Cycloalkenyl adamantylamine, trifluoromethanesulfonyl noradamantyl amine, mention may be made of trifluoromethanesulfonyl norbornyl amine, trifluoromethanesulfonyl cyclopentylamine, sulfonic acid amides of alkyl amine having 2 to 30 carbon atoms such as trifluoromethanesulfonyl cyclohexylamine.

なお、本発明のレジスト保護膜材料において、アミン化合物の配合量は、全ベース樹脂100部に対して0.0001〜5部、特に0.01〜3部が好適である。配合量が0.0001部以上であれば、配合効果が十分に得られ、3部以下であれば、現像後のレジスト形状がT−top形状になったり、ホールパターンが開口しなくなったりする恐れが少ない。   In the resist protective film material of the present invention, the compounding amount of the amine compound is preferably 0.0001 to 5 parts, particularly 0.01 to 3 parts with respect to 100 parts of the total base resin. If the blending amount is 0.0001 part or more, the blending effect is sufficiently obtained, and if it is 3 parts or less, the resist shape after development may be a T-top shape or the hole pattern may not be opened. Less is.

前述のように、本発明のレジスト保護膜材料は、さらに、カルボキシル基、αトリフルオロメチルアルコール基のうち1つ以上を有する繰り返し単位を含む高分子化合物を含有する。   As described above, the resist protective film material of the present invention further contains a polymer compound containing a repeating unit having one or more of a carboxyl group and an α-trifluoromethyl alcohol group.

このように、レジスト保護膜材料が、カルボキシル基、αトリフルオロメチルアルコール基のうち1つ以上を有する繰り返し単位を含む高分子化合物を含有するものであれば、これを用いて形成した保護膜は、アルカリ溶解性が高く、現像時にアルカリ現像液でより簡便に剥離可能である。また、この保護膜は、フォトレジスト膜との相性も良い。   Thus, if the resist protective film material contains a polymer compound containing a repeating unit having one or more of a carboxyl group and an α-trifluoromethyl alcohol group, a protective film formed using the same It has high alkali solubility and can be more easily peeled off with an alkaline developer during development. This protective film also has good compatibility with the photoresist film.

この場合、前記高分子化合物中のαトリフルオロメチルアルコール基を有する繰り返し単位(以下、繰り返し単位aとする。)が、下記一般式(3)で示される繰り返し単位であるものとすることができる。

Figure 2008003569
(上記式中、R18、R20は、それぞれ独立に、水素原子、フッ素原子、メチル基、トリフルオロメチル基のいずれかである。Yは、それぞれ独立に、単結合、−O−、−C(=O)−O−、−C(=O)−O−R28−C(=O)−O−、−C(=O)−O−R28−O−、−C(=O)−O−R28−O−C(=O)−のいずれかである。R28は、炭素数1〜10の直鎖状、分岐状又は環状のアルキレン基であり、アルキレン基の水素原子の全部又は一部がフッ素原子で置換されていても良い。R26は、それぞれ独立に、単結合、炭素数1〜25の直鎖状、分岐状又は環状のアルキレン基又はアルカントリイル基のいずれかであり、アルキレン基又はアルカントリイル基の水素原子の全部又は一部がフッ素原子で置換されていても良く、R17は、それぞれ独立して、水素原子、フッ素原子、メチル基、トリフルオロメチル基、ジフルオロメチル基のいずれかであり、R26とR17は、結合して環を形成していても良く、環の中にエーテル基、水素原子の全部又は一部がフッ素原子で置換されたアルキレン基、トリフルオロメチル基のうち1つ以上の基を有していても良い。nは、それぞれ独立に、1又は2である。(a−1)、(a−2)は、0≦(a−1)≦0.9、0≦(a−2)≦0.9、0≦(a−1)+(a−2)≦0.9の範囲である。) In this case, the repeating unit having an α trifluoromethyl alcohol group (hereinafter referred to as a repeating unit a) in the polymer compound may be a repeating unit represented by the following general formula (3). .
Figure 2008003569
(In the above formula, each of R 18 and R 20 is independently a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group or a trifluoromethyl group. Y is independently a single bond, —O—, — C (═O) —O—, —C (═O) —O—R 28 —C (═O) —O—, —C (═O) —O—R 28 —O—, —C (═O ) —O—R 28 —O—C (═O) —, wherein R 28 is a linear, branched or cyclic alkylene group having 1 to 10 carbon atoms, and is a hydrogen atom of the alkylene group. R 26 may be each independently substituted with a fluorine atom, and each R 26 independently represents a single bond, a linear, branched or cyclic alkylene group having 1 to 25 carbon atoms, or an alkanetriyl group. Any or all of the hydrogen atoms of the alkylene group or alkanetriyl group are substituted with fluorine atoms. May have, R 17 are each independently hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group, a trifluoromethyl group, or a difluoromethyl group, R 26 and R 17 may combine to form a ring The ring may have one or more groups selected from the group consisting of an ether group, an alkylene group in which all or part of the hydrogen atoms are substituted with fluorine atoms, and a trifluoromethyl group. Each independently represents 1 or 2. (a-1) and (a-2) are 0 ≦ (a-1) ≦ 0.9, 0 ≦ (a-2) ≦ 0.9, and 0 ≦. (A-1) + (a-2) ≦ 0.9.)

特に、前記高分子化合物中のαトリフルオロメチルアルコール基を有する繰り返し単位aが、下記一般式(4)で示される繰り返し単位であることが好ましい。

Figure 2008003569
(上記式中、R30は水素原子又はメチル基、R31、R32は同一又は異種の水素原子、又は炭素数1〜12の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基で、R31とR32が結合してこれらが結合する炭素原子と共に環を形成していてもよい。) In particular, the repeating unit a having an α trifluoromethyl alcohol group in the polymer compound is preferably a repeating unit represented by the following general formula (4).
Figure 2008003569
(In the formula, R 30 is a hydrogen atom or a methyl group, R 31, R 32 are identical or different hydrogen atoms or C 1 -C 12 straight, branched or cyclic alkyl group, and R 31 R 32 may be bonded to form a ring together with the carbon atoms to which these are bonded.)

前記高分子化合物中のαトリフルオロメチルアルコール基を有する繰り返し単位が、上記一般式(4)で示される繰り返し単位であれば、滑水性に優れ、かつ、アルカリ現像液に対する溶解速度が速い特性を得ることができる。   If the repeating unit having an α-trifluoromethyl alcohol group in the polymer compound is a repeating unit represented by the above general formula (4), the polymer compound has excellent lubricity and a high dissolution rate in an alkali developer. Obtainable.

ここで、上記繰り返し単位aを得るためのモノマーは下記に例示することができる。なお、下記式中、R18、R20は、前述の通りである。 Here, the monomer for obtaining the said repeating unit a can be illustrated below. In the following formulae, R 18 and R 20 are as described above.

Figure 2008003569
Figure 2008003569

Figure 2008003569
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Figure 2008003569
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Figure 2008003569
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また、この場合、前記高分子化合物中のカルボキシル基を有する繰り返し単位(以下、繰り返し単位bとする。)が、下記一般式(5)で示される繰り返し単位であるものとすることができる。

Figure 2008003569
(上記式中、R29は、水素原子、フッ素原子、メチル基、トリフルオロメチル基、−COOH、−CH−COOHのいずれかである。R19は、水素原子、フッ素原子、メチル基、トリフルオロメチル基、−COOH、−CH−COOHのいずれかである。Yは、それぞれ独立に、単結合、−O−、−C(=O)−O−、−C(=O)−O−R28−C(=O)−O−、−C(=O)−O−R28−O−、−C(=O)−O−R28−O−C(=O)−のいずれかである。R28は、炭素数1〜10の直鎖状、分岐状又は環状のアルキレン基であり、アルキレン基の水素原子の全部又は一部がフッ素原子で置換されていても良い。R26は、それぞれ独立に、単結合、炭素数1〜25の直鎖状、分岐状又は環状のアルキレン基又はアルカントリイル基のいずれかであり、アルキレン基又はアルカントリイル基の水素原子の全部又は一部がフッ素原子で置換されていても良い。nは、それぞれ独立に、1又は2である。(b−1)、(b−2)は、0≦(b−1)≦0.9、0≦(b−2)≦0.9、0≦(b−1)+(b−2)≦0.9の範囲である。) In this case, the repeating unit having a carboxyl group (hereinafter referred to as repeating unit b) in the polymer compound may be a repeating unit represented by the following general formula (5).
Figure 2008003569
(In the above formula, R 29 is any one of a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group, a trifluoromethyl group, —COOH, —CH 2 —COOH. R 19 is a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group, Any one of a trifluoromethyl group, —COOH, and —CH 2 —COOH, each of Y is independently a single bond, —O—, —C (═O) —O—, —C (═O) —; O—R 28 —C (═O) —O—, —C (═O) —O—R 28 —O—, —C (═O) —O—R 28 —O—C (═O) — R 28 is a linear, branched or cyclic alkylene group having 1 to 10 carbon atoms, and all or part of the hydrogen atoms of the alkylene group may be substituted with fluorine atoms. R 26 independently represents a single bond, the number 1 to 25 linear, alkylene branched or cyclic Or an alkanetriyl group, and all or part of the hydrogen atoms of the alkylene group or alkanetriyl group may be substituted with fluorine atoms, and n is independently 1 or 2. (B-1) and (b-2) are 0≤ (b-1) ≤0.9, 0≤ (b-2) ≤0.9, 0≤ (b-1) + (b-2) ≦ 0.9.)

ここで、繰り返し単位bを得るためのモノマーは下記に例示することができる。下記式中、R29、R19は、前述の通りである。 Here, the monomer for obtaining the repeating unit b can be illustrated below. In the following formula, R 29 and R 19 are as described above.

Figure 2008003569
Figure 2008003569

Figure 2008003569
Figure 2008003569

また、本発明では、レジスト保護膜材料が、アルキル基、フルオロアルキル基のうち1つ以上を有する繰り返し単位(以下、繰り返し単位cとする。)を含む高分子化合物を含有するものであるのが好ましい。   In the present invention, the resist protective film material contains a polymer compound containing a repeating unit having one or more of an alkyl group and a fluoroalkyl group (hereinafter referred to as a repeating unit c). preferable.

このように、レジスト保護膜材料が、繰り返し単位cを含む高分子化合物を含有するものであれば、これを用いて保護膜を形成することで、撥水性、滑水性をより向上させることができ、また、フォトレジスト膜とのミキシングを効果的に防止できる。   As described above, if the resist protective film material contains a polymer compound containing the repeating unit c, the water repellency and the water slidability can be further improved by forming a protective film using this. In addition, mixing with the photoresist film can be effectively prevented.

そして、この場合、前記高分子化合物中のアルキル基、フルオロアルキル基のうち1つ以上を有する繰り返し単位が、下記一般式(6)で示される繰り返し単位であるのが好ましい。

Figure 2008003569
(上記式中、R、R10は、それぞれ独立に、水素原子、フッ素原子、メチル基、トリフルオロメチル基のいずれかである。Xは、それぞれ独立に、単結合、−O−、−C(=O)−O−、−C(=O)−O−R16−C(=O)−O−のいずれかである。R16は、炭素数1〜10の直鎖状、分岐状又は環状のアルキレン基であり、アルキレン基の水素原子の全部又は一部がフッ素原子で置換されていても良い。Rは、それぞれ独立に、炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基であり、アルキル基の水素原子の全部又は一部がフッ素原子で置換されていても良く、エーテル基、エステル基を有していても良い。R11〜R14は、それぞれ独立に、水素原子、フッ素原子、メチル基、トリフルオロメチル基のいずれかであり、R11〜R14の内、いずれかが少なくとも1個以上のフッ素原子を有する。mは、1又は2である。(c−1)、(c−2)、(c−3)、(c−4)、(c−5)は、0≦(c−1)≦0.9、0≦(c−2)≦0.9、0≦(c−3)≦0.9、0≦(c−4)≦0.9、0≦(c−5)≦0.9、0≦(c−1)+(c−2)+(c−3)+(c−4)+(c−5)≦0.9の範囲である。) In this case, the repeating unit having at least one of an alkyl group and a fluoroalkyl group in the polymer compound is preferably a repeating unit represented by the following general formula (6).
Figure 2008003569
(In the above formula, R 8 and R 10 are each independently a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group, or a trifluoromethyl group. X 2 is independently a single bond, —O—, Or —C (═O) —O— or —C (═O) —O—R 16 —C (═O) —O—, wherein R 16 is a straight chain having 1 to 10 carbon atoms, It is a branched or cyclic alkylene group, and all or part of the hydrogen atoms of the alkylene group may be substituted with fluorine atoms, and each R 9 is independently a linear or branched group having 1 to 20 carbon atoms. Or all or part of the hydrogen atoms of the alkyl group may be substituted with fluorine atoms, or may have an ether group or an ester group, R 11 to R 14 are Each independently of a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group, or a trifluoromethyl group. And in either displacement, .m of R 11 to R 14, either with at least one fluorine atom is 1 or 2. (C-1), (c-2), (c- 3), (c-4), and (c-5) are 0 ≦ (c-1) ≦ 0.9, 0 ≦ (c-2) ≦ 0.9, 0 ≦ (c-3) ≦ 0. 9, 0 ≦ (c−4) ≦ 0.9, 0 ≦ (c−5) ≦ 0.9, 0 ≦ (c−1) + (c−2) + (c−3) + (c−4) ) + (C-5) ≦ 0.9.)

ここで、繰り返し単位cのうち、フルオロアルキル基を有する繰り返し単位を得るためのモノマーは下記に例示することができる。下記式中、R、R10は、前述の通りである。 Here, the monomer for obtaining the repeating unit which has a fluoroalkyl group among the repeating units c can be illustrated below. In the following formula, R 8 and R 10 are as described above.

Figure 2008003569
Figure 2008003569

Figure 2008003569
Figure 2008003569

また、繰り返し単位cのうち、アルキル基を有する繰り返し単位を得るためのモノマーは下記に例示することができる。下記式中、R、R10は、前述の通りである。 Moreover, the monomer for obtaining the repeating unit which has an alkyl group among the repeating units c can be illustrated below. In the following formula, R 8 and R 10 are as described above.

Figure 2008003569
Figure 2008003569

Figure 2008003569
Figure 2008003569

また、繰り返し単位cのうち、アルキル基とフルオロアルキル基の両方を有する繰り返し単位を得るためのモノマーは下記に例示することができる。下記式中、R、R10は、前述の通りである。 Moreover, the monomer for obtaining the repeating unit which has both an alkyl group and a fluoroalkyl group among the repeating units c can be illustrated below. In the following formula, R 8 and R 10 are as described above.

Figure 2008003569
Figure 2008003569

Figure 2008003569
Figure 2008003569

特に、レジスト保護膜材料に含有させる高分子化合物として、アルカリ溶解性基であるαトリフルオロメチルアルコール基を有する繰り返し単位(繰り返し単位a)、カルボキシル基を有する繰り返し単位(繰り返し単位b)と、撥水性基であるアルキル基、フルオロアルキル基のうち1つ以上を有する繰り返し単位(繰り返し単位c)とを適当な比率で共重合することによって、撥水性、滑水性とアルカリ溶解性のバランスを取ることができ、例えば、水への溶解速度が0.1Å(オングストローム)/s以下であり、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からなる現像液の溶解速度が300Å/s以上のレジスト保護膜を形成することができる。
もちろん、上記それぞれの繰り返し単位を有する高分子化合物を、適当な比率で共重合するようにしても、あるいはブレンドするようにしても良い。
In particular, as a polymer compound to be contained in the resist protective film material, a repeating unit having an α-trifluoromethyl alcohol group which is an alkali-soluble group (repeating unit a), a repeating unit having a carboxyl group (repeating unit b), Balancing water repellency, water slidability, and alkali solubility by copolymerizing a repeating unit (repeat unit c) having one or more of an aqueous alkyl group and a fluoroalkyl group at an appropriate ratio. For example, a resist protective film having a dissolution rate in water of 0.1 Å (angstrom) / s or less and a dissolution rate of a developer composed of a 2.38 mass% tetramethylammonium hydroxide aqueous solution is 300 Å / s or more. Can be formed.
Of course, the polymer compounds having the respective repeating units may be copolymerized or blended at an appropriate ratio.

上記繰り返し単位a、b、cの比率は、好ましくは、0≦a≦1.0、0≦b≦1.0、0<a+b≦1.0、0≦c≦0.9、a+b+c=1の範囲である。   The ratio of the repeating units a, b and c is preferably 0 ≦ a ≦ 1.0, 0 ≦ b ≦ 1.0, 0 <a + b ≦ 1.0, 0 ≦ c ≦ 0.9, a + b + c = 1. Range.

なお、ここで、a+b+c=1とは、繰り返し単位a、b、cを含む高分子化合物において、繰り返し単位a、b、cの合計量が全繰り返し単位の合計量に対して100モル%であることを示す。   Here, a + b + c = 1 means that in the polymer compound containing repeating units a, b and c, the total amount of repeating units a, b and c is 100 mol% with respect to the total amount of all repeating units. It shows that.

本発明のレジスト保護膜材料に含有させる高分子化合物は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)によるポリスチレン換算の質量平均分子量が、1,000〜500,000、好ましくは2,000〜30,000であることが望ましい。質量平均分子量が1,000以上であれば、フォトレジスト膜とミキシングを起こす恐れも少なく、水等の液体に溶解し難くなる。また、質量平均分子量が500,000以下であれば、スピンコート後の成膜性等に問題が生じる恐れも少なく、アルカリ溶解性が低下する恐れも少ない。   The polymer compound contained in the resist protective film material of the present invention has a polystyrene-reduced mass average molecular weight of 1,000 to 500,000, preferably 2,000 to 30,000 by gel permeation chromatography (GPC). It is desirable to be. When the mass average molecular weight is 1,000 or more, there is little possibility of mixing with the photoresist film, and it becomes difficult to dissolve in a liquid such as water. In addition, when the mass average molecular weight is 500,000 or less, there is little risk of problems in film formability after spin coating and the like, and there is little risk of a decrease in alkali solubility.

本発明のレジスト保護膜材料に含有させる高分子化合物を合成するには、1つの方法としては、前記繰り返し単位a〜cを得るための不飽和結合を有するモノマーを有機溶剤中、ラジカル開始剤を加え、加熱重合を行うことにより、高分子化合物を合成することができる。重合時に使用する有機溶剤としては、トルエン、ベンゼン、テトラヒドロフラン、ジエチルエーテル、ジオキサン、メタノール、エタノール、イソプロパノール等が例示できる。重合開始剤としては、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル(AIBN)、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)、ジメチル−2,2−アゾビス(2−メチルプロピオネート)、ベンゾイルパーオキシド、ラウロイルパーオキシド等が例示でき、好ましくは50〜80℃に加熱して重合できる。反応時間としては2〜100時間、好ましくは5〜20時間である。モノマー段階のフルオロアルコール基はアセチル基やアセタールなどで置換されていて、重合後にアルカリ処理又は酸処理によってフルオロアルコールにしてもよい。   In order to synthesize a polymer compound to be contained in the resist protective film material of the present invention, as one method, a monomer having an unsaturated bond for obtaining the repeating units a to c is added to a radical initiator in an organic solvent. In addition, a polymer compound can be synthesized by performing heat polymerization. Examples of the organic solvent used at the time of polymerization include toluene, benzene, tetrahydrofuran, diethyl ether, dioxane, methanol, ethanol, isopropanol and the like. As polymerization initiators, 2,2'-azobisisobutyronitrile (AIBN), 2,2'-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile), dimethyl-2,2-azobis (2-methylpropio) Nate), benzoyl peroxide, lauroyl peroxide, and the like, preferably polymerized by heating to 50 to 80 ° C. The reaction time is 2 to 100 hours, preferably 5 to 20 hours. The fluoroalcohol group at the monomer stage is substituted with an acetyl group or an acetal, and may be converted to a fluoroalcohol by alkali treatment or acid treatment after polymerization.

また、本発明のレジスト保護膜材料は、さらに、溶媒を含有するものであるのが好ましい。前述の高分子化合物を溶媒に溶解させて用いることで、より一層成膜性を向上させることができる。この場合、スピンコーティング法等による成膜性の観点から、上記高分子化合物の濃度が0.1〜20質量%、特に0.5〜10質量%となるように溶媒を使用することが好ましい。   The resist protective film material of the present invention preferably further contains a solvent. By using the above-described polymer compound dissolved in a solvent, the film formability can be further improved. In this case, it is preferable to use a solvent so that the concentration of the polymer compound is 0.1 to 20% by mass, particularly 0.5 to 10% by mass, from the viewpoint of film formability by a spin coating method or the like.

用いられる溶媒としては特に限定されないが、フォトレジスト膜を溶解させない溶媒であるのが好ましい。フォトレジスト膜を溶解させる溶媒としては、例えば、レジスト溶媒として用いられるシクロヘキサノン、メチル−2−n−アミルケトン等のケトン類、3−メトキシブタノール、3−メチル−3−メトキシブタノール、1−メトキシ−2−プロパノール、1−エトキシ−2−プロパノール等のアルコール類、プロピレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル等のエーテル類、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、乳酸エチル、ピルビン酸エチル、酢酸ブチル、3−メトキシプロピオン酸メチル、3−エトキシプロピオン酸エチル、酢酸tert−ブチル、プロピオン酸tert−ブチル、プロピレングリコールモノ−tert−ブチルエーテルアセテート等のエステル類などが挙げられる。   The solvent used is not particularly limited, but a solvent that does not dissolve the photoresist film is preferable. Examples of the solvent for dissolving the photoresist film include ketones such as cyclohexanone and methyl-2-n-amyl ketone used as the resist solvent, 3-methoxybutanol, 3-methyl-3-methoxybutanol, and 1-methoxy-2. -Alcohols such as propanol and 1-ethoxy-2-propanol, ethers such as propylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, propylene glycol dimethyl ether and diethylene glycol dimethyl ether, propylene glycol Monomethyl ether acetate, propylene glycol monoethyl ether acetate, ethyl lactate, ethyl pyruvate, butyl acetate, - methyl methoxypropionate, ethyl 3-ethoxypropionate, acetate tert- butyl, tert- butyl propionate, and esters such as propylene glycol monobutyl -tert- butyl ether acetate.

フォトレジスト膜を溶解させないため、本発明で好ましく用いられる溶媒としては、炭素数4以上の高級アルコール、トルエン、キシレン、アニソール、ヘキサン、シクロヘキサン、デカン、エーテルなどの非極性溶媒を挙げることができる。特に、炭素数4以上の高級アルコールや炭素数8〜12のエーテルが好ましく用いられ、具体的には1−ブチルアルコール、2−ブチルアルコール、イソブチルアルコール、tert−ブチルアルコール、1−ペンタノール、2−ペンタノール、3−ペンタノール、tert−アミルアルコール、ネオペンチルアルコール、2−メチル−1−ブタノール、3−メチル−1−ブタノール、3−メチル−3−ペンタノール、シクロペンタノール、1−ヘキサノール、2−ヘキサノール、3−ヘキサノール、2,3−ジメチル−2−ブタノール、3,3−ジメチル−1−ブタノール、3,3−ジメチル−2−ブタノール、2−ジエチル−1−ブタノール、2−メチル−1−ペンタノール、2−メチル−2−ペンタノール、2−メチル−3−ペンタノール、3−メチル−1−ペンタノール、3−メチル−2−ペンタノール、3−メチル−3−ペンタノール、4−メチル−1−ペンタノール、4−メチル−2−ペンタノール、4−メチル−3−ペンタノール、シクロヘキサノール、ジイソプロピルエーテル、ジイソブチルエーテル、ジイソペンチルエーテル、ジ−n−ペンチルエーテル、メチルシクロペンチルエーテル、メチルシクロヘキシルエーテル、ジ−n−ブチルエーテル、ジ−secブチルエーテル、ジイソペンチルエーテル、ジ−sec−ペンチルエーテル、ジ−t−アミルエーテル、ジ−n−ヘキシルエーテルが挙げられる。   In order not to dissolve the photoresist film, examples of the solvent preferably used in the present invention include non-polar solvents such as higher alcohols having 4 or more carbon atoms, toluene, xylene, anisole, hexane, cyclohexane, decane, and ether. In particular, higher alcohols having 4 or more carbon atoms and ethers having 8 to 12 carbon atoms are preferably used. Specifically, 1-butyl alcohol, 2-butyl alcohol, isobutyl alcohol, tert-butyl alcohol, 1-pentanol, 2 -Pentanol, 3-pentanol, tert-amyl alcohol, neopentyl alcohol, 2-methyl-1-butanol, 3-methyl-1-butanol, 3-methyl-3-pentanol, cyclopentanol, 1-hexanol 2-hexanol, 3-hexanol, 2,3-dimethyl-2-butanol, 3,3-dimethyl-1-butanol, 3,3-dimethyl-2-butanol, 2-diethyl-1-butanol, 2-methyl -1-pentanol, 2-methyl-2-pentanol, 2-methyl-3-pentano , 3-methyl-1-pentanol, 3-methyl-2-pentanol, 3-methyl-3-pentanol, 4-methyl-1-pentanol, 4-methyl-2-pentanol, 4-methyl -3-pentanol, cyclohexanol, diisopropyl ether, diisobutyl ether, diisopentyl ether, di-n-pentyl ether, methylcyclopentyl ether, methylcyclohexyl ether, di-n-butyl ether, di-secbutyl ether, diisopentyl ether , Di-sec-pentyl ether, di-t-amyl ether, di-n-hexyl ether.

一方、フッ素系の溶媒もフォトレジスト膜を溶解しないため、本発明で好ましく用いることができる。
このようなフッ素置換された溶媒を例示すると、2−フルオロアニソール、3−フルオロアニソール、4−フルオロアニソール、2,3−ジフルオロアニソール、2,4−ジフルオロアニソール、2,5−ジフルオロアニソール、5,8−ジフルオロ−1,4−ベンゾジオキサン、2,3−ジフルオロベンジルアルコール、1,3−ジフルオロ−2−プロパノール、2’,4’−ジフルオロプロピオフェノン、2,4−ジフルオロトルエン、トリフルオロアセトアルデヒドエチルヘミアセタール、トリフルオロアセトアミド、トリフルオロエタノール、2,2,2−トリフルオロエチルブチレート、エチルヘプタフルオロブチレート、エチルヘプタフルオロブチルアセテート、エチルヘキサフルオログルタリルメチル、エチル−3−ヒドロキシ−4,4,4−トリフルオロブチレート、エチル−2−メチル−4,4,4−トリフルオロアセトアセテート、エチルペンタフルオロベンゾエート、エチルペンタフルオロプロピオネート、エチルペンタフルオロプロピニルアセテート、エチルパーフルオロオクタノエート、エチル−4,4,4−トリフルオロアセトアセテート、エチル−4,4,4−トリフルオロブチレート、エチル−4,4,4−トリフルオロクロトネート、エチルトリフルオロスルホネート、エチル−3−(トリフルオロメチル)ブチレート、エチルトリフルオロピルベート、S−エチルトリフルオロアセテート、フルオロシクロヘキサン、2,2,3,3,4,4,4−ヘプタフルオロ−1−ブタノール、1,1,1,2,2,3,3−ヘプタフルオロ−7,7−ジメチル−4,6−オクタンジオン、1,1,1,3,5,5,5−ヘプタフルオロペンタン−2,4−ジオン、3,3,4,4,5,5,5−ヘプタフルオロ−2−ペンタノール、3,3,4,4,5,5,5−ヘプタフルオロ−2−ペンタノン、イソプロピル4,4,4−トリフルオロアセトアセテート、メチルパーフルオロデナノエート、メチルパーフルオロ(2−メチル−3−オキサヘキサノエート)、メチルパーフルオロノナノエート、メチルパーフルオロオクタノエート、メチル−2,3,3,3−テトラフルオロプロピオネート、メチルトリフルオロアセトアセテート、1,1,1,2,2,6,6,6−オクタフルオロ−2,4−ヘキサンジオン、2,2,3,3,4,4,5,5−オクタフルオロ−1−ペンタノール、1H,1H,2H,2H−パーフルオロ−1−デカノール、パーフルオロ(2,5−ジメチル−3,6−ジオキサンアニオニック)酸メチルエステル、2H−パーフルオロ−5−メチル−3,6−ジオキサノナン、1H,1H,2H,3H,3H−パーフルオロノナン−1,2−ジオール、1H,1H,9H−パーフルオロ−1−ノナノール、1H,1H−パーフルオロオクタノール、1H,1H,2H,2H−パーフルオロオクタノール、2H−パーフルオロ−5,8,11,14−テトラメチル−3,6,9,12,15−ペンタオキサオクタデカン、パーフルオロトリブチルアミン、パーフルオロトリヘキシルアミン、パーフルオロ−2,5,8−トリメチル−3,6,9−トリオキサドデカン酸メチルエステル、パーフルオロトリペンチルアミン、パーフルオロトリプロピルアミン、1H,1H,2H,3H,3H−パーフルオロウンデカン−1,2−ジオール、トルフルオロブタノール1,1,1−トリフルオロ−5−メチル−2,4−ヘキサンジオン、1,1,1−トリフルオロ−2−プロパノール、3,3,3−トリフルオロ−1−プロパノール、1,1,1−トリフルオロ−2−プロピルアセテート、パーフルオロブチルテトラヒドロフラン、パーフルオロ(ブチルテトラヒドロフラン)、パーフルオロデカリン、パーフルオロ(1,2−ジメチルシクロヘキサン)、パーフルオロ(1,3−ジメチルシクロヘキサン)、プロピレングリコールトリフルオロメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールメチルエーテルトリフルオロメチルアセテート、トリフルオロメチル酢酸ブチル、3−トリフルオロメトキシプロピオン酸メチル、パーフルオロシクロヘキサノン、プロピレングリコールトリフルオロメチルエーテル、トリフルオロ酢酸ブチル、1,1,1−トリフルオロ−5,5−ジメチル−2,4−ヘキサンジオン、1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロ−2−プロパノール、1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロ−2−メチル−2−プロパノール、2,2,3,4,4,4−ヘキサフルオロ−1−ブタノール、2−トリフルオロメチル−2−プロパノール,2,2,3,3−テトラフルオロ−1−プロパノール、3,3,3−トリフルオロ−1−プロパノール、4,4,4−トリフルオロ−1−ブタノールなどが挙げられ、これらの1種を単独で又は2種以上を混合して使用することができるが、これらに限定されるものではない。
On the other hand, since a fluorine-based solvent does not dissolve the photoresist film, it can be preferably used in the present invention.
Examples of such fluorine-substituted solvents include 2-fluoroanisole, 3-fluoroanisole, 4-fluoroanisole, 2,3-difluoroanisole, 2,4-difluoroanisole, 2,5-difluoroanisole, 5, 8-difluoro-1,4-benzodioxane, 2,3-difluorobenzyl alcohol, 1,3-difluoro-2-propanol, 2 ′, 4′-difluoropropiophenone, 2,4-difluorotoluene, trifluoroacetaldehyde Ethyl hemiacetal, trifluoroacetamide, trifluoroethanol, 2,2,2-trifluoroethyl butyrate, ethyl heptafluorobutyrate, ethyl heptafluorobutyl acetate, ethyl hexafluoroglutaryl methyl, ethyl-3-hydroxy 4,4,4-trifluorobutyrate, ethyl-2-methyl-4,4,4-trifluoroacetoacetate, ethyl pentafluorobenzoate, ethyl pentafluoropropionate, ethyl pentafluoropropynyl acetate, ethyl perfluoroocta Noate, ethyl-4,4,4-trifluoroacetoacetate, ethyl-4,4,4-trifluorobutyrate, ethyl-4,4,4-trifluorocrotonate, ethyltrifluorosulfonate, ethyl-3 -(Trifluoromethyl) butyrate, ethyl trifluoropyruvate, S-ethyl trifluoroacetate, fluorocyclohexane, 2,2,3,3,4,4,4-heptafluoro-1-butanol, 1,1,1 , 2,2,3,3-heptafluoro-7,7-dimethyl Til-4,6-octanedione, 1,1,1,3,5,5,5-heptafluoropentane-2,4-dione, 3,3,4,4,5,5,5-heptafluoro- 2-pentanol, 3,3,4,4,5,5,5-heptafluoro-2-pentanone, isopropyl 4,4,4-trifluoroacetoacetate, methyl perfluorodenanoate, methyl perfluoro (2 -Methyl-3-oxahexanoate), methyl perfluorononanoate, methyl perfluorooctanoate, methyl-2,3,3,3-tetrafluoropropionate, methyl trifluoroacetoacetate, 1,1, 1,2,2,6,6,6-octafluoro-2,4-hexanedione, 2,2,3,3,4,4,5,5-octafluoro-1-pentanol, 1H, H, 2H, 2H-perfluoro-1-decanol, perfluoro (2,5-dimethyl-3,6-dioxane anionic) acid methyl ester, 2H-perfluoro-5-methyl-3,6-dioxanonane, 1H 1H, 2H, 3H, 3H-perfluorononane-1,2-diol, 1H, 1H, 9H-perfluoro-1-nonanol, 1H, 1H-perfluorooctanol, 1H, 1H, 2H, 2H-perfluoro Octanol, 2H-perfluoro-5,8,11,14-tetramethyl-3,6,9,12,15-pentaoxaoctadecane, perfluorotributylamine, perfluorotrihexylamine, perfluoro-2,5 8-trimethyl-3,6,9-trioxadodecanoic acid methyl ester, perfluorotripentyl Min, perfluorotripropylamine, 1H, 1H, 2H, 3H, 3H-perfluoroundecane-1,2-diol, trifluorobutanol 1,1,1-trifluoro-5-methyl-2,4-hexanedione 1,1,1-trifluoro-2-propanol, 3,3,3-trifluoro-1-propanol, 1,1,1-trifluoro-2-propyl acetate, perfluorobutyltetrahydrofuran, perfluoro (butyl Tetrahydrofuran), perfluorodecalin, perfluoro (1,2-dimethylcyclohexane), perfluoro (1,3-dimethylcyclohexane), propylene glycol trifluoromethyl ether acetate, propylene glycol methyl ether trifluoromethyl acetate, trifluorome Butyl butyl acetate, methyl 3-trifluoromethoxypropionate, perfluorocyclohexanone, propylene glycol trifluoromethyl ether, butyl trifluoroacetate, 1,1,1-trifluoro-5,5-dimethyl-2,4-hexanedione 1,1,1,3,3,3-hexafluoro-2-propanol, 1,1,1,3,3,3-hexafluoro-2-methyl-2-propanol, 2,2,3,4 , 4,4-hexafluoro-1-butanol, 2-trifluoromethyl-2-propanol, 2,2,3,3-tetrafluoro-1-propanol, 3,3,3-trifluoro-1-propanol, 4,4,4-trifluoro-1-butanol and the like can be used, and one of these can be used alone or in admixture of two or more. But it is not limited thereto.

次に、本発明のレジスト保護膜材料を用いたパターン形成方法について説明する。
本発明のパターン形成方法は、少なくとも、基板上にフォトレジスト膜を形成する工程と、該フォトレジスト膜の上に、前記本発明のレジスト保護膜材料を用いてレジスト保護膜を形成する工程と、露光する工程と、現像液を用いて現像する工程を含む。
Next, a pattern forming method using the resist protective film material of the present invention will be described.
The pattern forming method of the present invention includes at least a step of forming a photoresist film on a substrate, a step of forming a resist protective film on the photoresist film using the resist protective film material of the present invention, It includes a step of exposing and a step of developing using a developer.

先ず、基板上にフォトレジスト膜を形成する。
成膜方法としては、例えば、スピンコート法などが挙げられる。この時、フォトレジスト膜材料のスピンコーティングにおけるディスペンス量を削減するために、フォトレジスト溶媒あるいはフォトレジスト溶媒と混用する溶液で基板を塗らした状態でフォトレジスト膜材料をディスペンスしスピンコートするのが好ましい(例えば、特開平9−246173号参照)。これにより、フォトレジスト膜材料の溶液の基板への広がりが改善され、フォトレジスト膜材料のディスペンス量を削減できる。
First, a photoresist film is formed on the substrate.
Examples of the film forming method include a spin coating method. At this time, in order to reduce the amount of dispensing in the spin coating of the photoresist film material, it is preferable to dispense and spin coat the photoresist film material while the substrate is coated with a photoresist solvent or a solution mixed with the photoresist solvent. (For example, refer to JP-A-9-246173). Thereby, the spread of the solution of the photoresist film material to the substrate is improved, and the dispense amount of the photoresist film material can be reduced.

フォトレジスト膜材料の種類は、特に限定されない。ポジ型でもネガ型でもよく、通常の炭化水素系の単層レジスト材料でもよく、珪素原子などを含んだバイレイヤーレジスト材料でもよい。   The type of the photoresist film material is not particularly limited. It may be a positive type or a negative type, and may be an ordinary hydrocarbon-based single layer resist material or a bilayer resist material containing silicon atoms.

KrF露光におけるフォトレジスト膜材料は、ベース樹脂としてポリヒドロキシスチレン又はポリヒドロキシスチレン−(メタ)アクリレート共重合体の、ヒドロキシ基あるいはカルボキシル基の水素原子の一部又は全てが酸不安定基で置換された重合体を含有するものが好ましく用いられる。   In the photoresist film material in KrF exposure, a part or all of hydrogen atoms of hydroxy group or carboxyl group of polyhydroxystyrene or polyhydroxystyrene- (meth) acrylate copolymer as a base resin is substituted with an acid labile group. Those containing a polymer are preferably used.

また、ArF露光におけるフォトレジスト膜材料は、ベース樹脂として芳香族を含まない構造が必須であり、具体的にはポリアクリル酸及びその誘導体、ノルボルネン誘導体−無水マレイン酸交互重合体及びポリアクリル酸又はその誘導体との3あるいは4元共重合体、テトラシクロドデセン誘導体−無水マレイン酸交互重合体及びポリアクリル酸又はその誘導体との3あるいは4元共重合体、ノルボルネン誘導体−マレイミド交互重合体及びポリアクリル酸又はその誘導体との3あるいは4元共重合体、テトラシクロドデセン誘導体−マレイミド交互重合体及びポリアクリル酸又はその誘導体との3あるいは4元共重合体、及びこれらの2つ以上の、あるいはポリノルボルネン及びメタセシス開環重合体から選択される1種あるいは2種以上の高分子重合体を含有するものが好ましく用いられる。   The photoresist film material in ArF exposure must have a structure that does not contain an aromatic as a base resin. Specifically, polyacrylic acid and derivatives thereof, norbornene derivative-maleic anhydride alternating polymer and polyacrylic acid or Tri- or quaternary copolymers with derivatives thereof, tetracyclododecene derivatives-maleic anhydride alternating polymers and ternary or quaternary copolymers with polyacrylic acid or derivatives thereof, norbornene derivatives-maleimide alternating polymers and poly A ternary or quaternary copolymer with acrylic acid or a derivative thereof, a tetracyclododecene derivative-maleimide alternating polymer and a ternary or quaternary copolymer with polyacrylic acid or a derivative thereof, and two or more of these, Or one or more selected from polynorbornene and metathesis ring-opening polymers Those containing high molecular polymer are preferably used.

次に、フォトレジスト膜の上に、本発明のレジスト保護膜材料を用いてレジスト保護膜を形成する。
成膜方法としては、例えば、スピンコート法などが挙げられる。レジスト保護膜材料のスピンコートにおいても、前述のフォトレジスト膜と同様のプロセスが考えられ、レジスト保護膜材料の塗布前にフォトレジスト膜の表面を溶媒で塗らしてからレジスト保護膜材料を塗布しても良い。形成するレジスト保護膜の膜厚は、10〜500nmの範囲とするのが好ましい。フォトレジスト膜の表面を溶媒で塗らすには回転塗布法、ベーパープライム法が挙げられるが、回転塗布法をより好ましく用いることが出来る。この時用いる溶媒としては、前述のフォトレジスト膜を溶解させない高級アルコール、エーテル系、フッ素系溶媒の中から選択するのがより好ましい。
Next, a resist protective film is formed on the photoresist film using the resist protective film material of the present invention.
Examples of the film forming method include a spin coating method. In spin coating of resist protective film material, the same process as the above-mentioned photoresist film can be considered. Before applying the resist protective film material, apply the resist protective film material after applying the surface of the photoresist film with a solvent. May be. The thickness of the resist protective film to be formed is preferably in the range of 10 to 500 nm. For coating the surface of the photoresist film with a solvent, a spin coating method or a vapor prime method can be used, but the spin coating method can be more preferably used. The solvent used at this time is more preferably selected from higher alcohols, ether-based and fluorine-based solvents that do not dissolve the aforementioned photoresist film.

尚、後述のように液浸リソグラフィーで露光を行う場合、基板裏面への水の回り込みや、基板からの溶出を防ぐために、基板エッジや裏面のクリーニングの有無、及びそのクリーニング方法は重要である。このため、例えば、レジスト保護膜をスピンコートにより形成後、40〜130℃の範囲で10〜300秒間ベークすることによって溶媒を揮発させるのが好ましい。また、フォトレジスト膜や、ドライ露光の場合はスピンコート時にエッジクリーニングを行うが、液浸露光の場合、親水性の高い基板面が水に接触すると、エッジ部分の基板面に水が残ることがあり、好ましいことではない。そのためレジスト保護膜のスピンコート時にはエッジクリーニングをしない方法が挙げられる。   When exposure is performed by immersion lithography as will be described later, the presence / absence of cleaning of the substrate edge and back surface and the cleaning method are important in order to prevent water from flowing into the back surface of the substrate and elution from the substrate. For this reason, for example, it is preferable to volatilize the solvent by forming a resist protective film by spin coating and then baking it at 40 to 130 ° C. for 10 to 300 seconds. In addition, edge cleaning is performed at the time of spin coating in the case of a photoresist film or dry exposure, but in the case of immersion exposure, when a highly hydrophilic substrate surface comes into contact with water, water may remain on the substrate surface of the edge portion. Yes, not preferable. Therefore, there is a method in which edge cleaning is not performed during spin coating of the resist protective film.

次に、露光を行う。
露光方法としては、例えば、投影レンズと基板の間が空気あるいは窒素などの気体であるドライ露光が挙げられる。
Next, exposure is performed.
Examples of the exposure method include dry exposure in which the space between the projection lens and the substrate is a gas such as air or nitrogen.

しかし、本発明では、露光工程を、投影レンズと前記基板との間に液体を挿入して行う液浸リソグラフィーにより行うのが好ましい。投影レンズと基板との間に挿入する液体としては、水が好ましく用いられる。また、180〜250nmの範囲の露光波長の光源、例えば、KrFエキシマレーザー(248nm)又はArFエキシマレーザー(193nm)を用いて露光を行うのが好ましい。   However, in the present invention, the exposure process is preferably performed by immersion lithography performed by inserting a liquid between the projection lens and the substrate. Water is preferably used as the liquid inserted between the projection lens and the substrate. The exposure is preferably performed using a light source having an exposure wavelength in the range of 180 to 250 nm, for example, a KrF excimer laser (248 nm) or an ArF excimer laser (193 nm).

次に、現像を行う。
現像工程では、例えば、アルカリ現像液で10〜300秒間現像を行う。アルカリ現像液は2.38質量%のテトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液が一般的に広く用いられている。
Next, development is performed.
In the development step, for example, development is performed with an alkali developer for 10 to 300 seconds. As the alkali developer, a 2.38 mass% tetramethylammonium hydroxide aqueous solution is generally widely used.

この場合、現像工程において、アルカリ現像液を用いて現像し、前記フォトレジスト膜にレジストパターンを形成すると同時に、フォトレジスト膜上のレジスト保護膜の剥離を行うのが好ましい。このようにすれば、従来装置に剥離装置を増設することなく、より簡便にレジスト保護膜の剥離を行うことができる。   In this case, it is preferable that in the development step, development is performed using an alkaline developer to form a resist pattern on the photoresist film, and at the same time, the resist protective film on the photoresist film is peeled off. In this way, the resist protective film can be peeled off more easily without adding a peeling apparatus to the conventional apparatus.

また、露光後、現像前に、ポストエクスポジュアーベーク(PEB)を行うが好ましい。水を用いた液浸リソグラフィーの場合、PEBの前に、レジスト保護膜上に水が残る場合がある。水が残った状態でPEBを行うと、水がレジスト保護膜を通過し、フォトレジスト膜中の酸を吸い出してしまい、良好なパターンを形成できなくなる恐れがある。そこで、PEBの前にレジスト保護膜上の水を完全に除去するため、PEB前のスピンドライ、保護膜表面の乾燥空気や窒素によるパージ、あるいは露光後のステージ上の水回収ノズル形状や水回収プロセスの最適化などによって保護膜上の水を乾燥あるいは回収するのが好ましい。この場合、レジスト保護膜の撥水性を高めることで、水回収性に優れたものとなる。   Further, post exposure baking (PEB) is preferably performed after exposure and before development. In the case of immersion lithography using water, water may remain on the resist protective film before PEB. If PEB is performed in a state where water remains, water passes through the resist protective film, and the acid in the photoresist film is sucked out, so that a good pattern may not be formed. Therefore, in order to completely remove the water on the resist protective film before PEB, spin drying before PEB, purging with dry air or nitrogen on the surface of the protective film, or the shape of the water recovery nozzle on the stage after exposure or water recovery It is preferable to dry or recover the water on the protective film by optimizing the process. In this case, by improving the water repellency of the resist protective film, the water recoverability is excellent.

尚、上記工程に加え、エッチング工程、レジスト除去工程、洗浄工程等のその他の各種工程が行われても良いことは言うまでもない。   In addition to the above steps, it goes without saying that other various steps such as an etching step, a resist removal step, and a cleaning step may be performed.

以下、実施例、比較例等を示して本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの記載によって限定されるものではない。
なお、実施例中、GPCはゲルパーミエーションクロマトグラフィーであり、ポリスチレン換算の質量平均分子量(Mw)、数平均分子量(Mn)を求めた。
EXAMPLES Hereinafter, although an Example, a comparative example, etc. are shown and this invention is demonstrated further more concretely, this invention is not limited by these description.
In the examples, GPC is gel permeation chromatography, and the polystyrene-reduced mass average molecular weight (Mw) and number average molecular weight (Mn) were determined.

ここで、後述の実施例、比較例でレジスト保護膜材料に添加したアミン化合物を示す。添加したアミン化合物は、トリ−n−オクチルアミン、トリ−n−ドデシルアミン、下記に示されるF−アミン化合物1、F−アミン化合物2、F−アミン化合物3、F−アミン化合物4、F−アミン化合物5、トリフルオロメタンスルホニルデシルアミン、トリフルオロメタンスルホニル−1−アダマンチルアミン、下記に示されるアミン化合物1、アミン化合物2、アミン化合物3、アミン化合物4、アミン化合物5、アミン化合物6である。   Here, the amine compound added to the resist protective film material in Examples and Comparative Examples described later is shown. The added amine compounds are tri-n-octylamine, tri-n-dodecylamine, F-amine compound 1, F-amine compound 2, F-amine compound 3, F-amine compound 4, F- Amine compound 5, trifluoromethanesulfonyldecylamine, trifluoromethanesulfonyl-1-adamantylamine, amine compound 1, amine compound 2, amine compound 3, amine compound 4, amine compound 5, and amine compound 6 shown below.

Figure 2008003569
Figure 2008003569

Figure 2008003569
Figure 2008003569

上記アミン化合物のうち、F−アミン化合物1〜5は、次の合成法に従って合成した。
(合成例1)
F−アミン化合物1の合成
アクリル酸2,2,3,3,3−ペンタフルオロプロピル20.4gに氷冷、撹拌下、ジ−n−ブチルアミン12.3gを滴下した。室温で1時間撹拌後、反応混合物を直接蒸留精製し、F−アミン化合物1を得た。
Among the amine compounds, F-amine compounds 1 to 5 were synthesized according to the following synthesis method.
(Synthesis Example 1)
Synthesis of F-amine compound 1 12.2 g of di-n-butylamine was added dropwise to 20.4 g of 2,2,3,3,3-pentafluoropropyl acrylate with ice cooling and stirring. After stirring at room temperature for 1 hour, the reaction mixture was directly purified by distillation to obtain F-amine compound 1.

Figure 2008003569
Figure 2008003569

(合成例2)
F−アミン化合物2の合成
アクリル酸2,2,3,3,4,4,5,5−オクタフルオロペンチル28.6gに氷冷、撹拌下、ピペリジン8.3gを滴下した。室温で1時間撹拌後、反応混合物を直接蒸留精製し、F−アミン化合物2を得た。
(Synthesis Example 2)
Synthesis of F-amine compound 2 8.3 g of piperidine was added dropwise to 28.6 g of 2,2,3,3,4,4,5,5-octafluoropentyl acrylate with ice cooling and stirring. After stirring at room temperature for 1 hour, the reaction mixture was directly distilled and purified to obtain F-amine compound 2.

Figure 2008003569
Figure 2008003569

(合成例3)
F−アミン化合物3の合成
アクリル酸2,2,2−トリフルオロエチル46.2gに氷冷、撹拌下、アンモニア2.2gを滴下した。室温で1時間撹拌後、反応混合物を直接蒸留精製し、F−アミン化合物3を得た。
(Synthesis Example 3)
Synthesis of F-amine compound 3 2.2 g of ammonia was added dropwise to 46.2 g of 2,2,2-trifluoroethyl acrylate with ice cooling and stirring. After stirring at room temperature for 1 hour, the reaction mixture was directly distilled and purified to obtain F-amine compound 3.

Figure 2008003569
Figure 2008003569

(合成例4)
F−アミン化合物4の合成
1−(2−クロロエチル)ピペリジン110g、テトラヒドロフラン500gの混合物に0℃で2,2,3,3,4,4,5,5−オクタフルオロ−1−ペンタノール120gを加えた。10時間かけて20℃に昇温したのち、水を加えて反応を停止した。酢酸エチルを加えて分液、有機層を水洗後、減圧濃縮した。減圧蒸留により精製を行ない、F−アミン化合物4を得た。
(Synthesis Example 4)
Synthesis of F-amine compound 4 120 g of 2,2,3,3,4,4,5,5-octafluoro-1-pentanol was added at 0 ° C. to a mixture of 110 g of 1- (2-chloroethyl) piperidine and 500 g of tetrahydrofuran. added. After heating up to 20 degreeC over 10 hours, water was added and reaction was stopped. Ethyl acetate was added thereto for liquid separation, and the organic layer was washed with water and concentrated under reduced pressure. Purification was performed by distillation under reduced pressure to obtain F-amine compound 4.

Figure 2008003569
Figure 2008003569

(合成例5)
F−アミン化合物5の合成
アクリル酸1−イソプロピル−2,2,3,3,4,4,4−ヘプタフルオロブチル38.6gに氷冷、撹拌下、ピペリジン8.3gを滴下した。室温で1時間撹拌後、反応混合物を直接蒸留精製し、F−アミン化合物5を得た。
(Synthesis Example 5)
Synthesis of F-amine compound 5 8.3 g of piperidine was added dropwise to 38.6 g of 1-isopropyl-2,2,3,3,4,4,4-heptafluorobutyl acrylate with ice cooling and stirring. After stirring at room temperature for 1 hour, the reaction mixture was directly distilled and purified to obtain F-amine compound 5.

Figure 2008003569
Figure 2008003569

上記アミン化合物のうち、アミン化合物1〜6は、次の合成法に従って合成した。
(合成例6)
アミン化合物1の合成
1−(2−ヒドロキシエチル)ピペリジン131g、トリエチルアミン106g、テトラヒドロフラン500gの混合物に0℃でノナデカノイルクロリド320gを加えた。10時間かけて20℃に昇温したのち、水を加えて反応を停止した。酢酸エチルを加えて分液、有機層を水洗後、減圧濃縮した。減圧蒸留により精製を行ない、アミン化合物1を得た。
Among the amine compounds, amine compounds 1 to 6 were synthesized according to the following synthesis method.
(Synthesis Example 6)
Synthesis of Amine Compound 1 320 g of nonadecanoyl chloride was added at 0 ° C. to a mixture of 131 g of 1- (2-hydroxyethyl) piperidine, 106 g of triethylamine, and 500 g of tetrahydrofuran. After heating up to 20 degreeC over 10 hours, water was added and reaction was stopped. Ethyl acetate was added thereto for liquid separation, and the organic layer was washed with water and concentrated under reduced pressure. Purification was performed by distillation under reduced pressure to obtain amine compound 1.

(合成例7)
アミン化合物2の合成
1−(2−ヒドロキシエチル)ピペリジン131g、トリエチルアミン106g、テトラヒドロフラン500gの混合物に0℃で1−アダマンタンアセチルクロリド320gを加えた。10時間かけて20℃に昇温したのち、水を加えて反応を停止した。酢酸エチルを加えて分液、有機層を水洗後、減圧濃縮した。減圧蒸留により精製を行ない、アミン化合物2を得た。
(Synthesis Example 7)
Synthesis of Amine Compound 2 320 g of 1-adamantaneacetyl chloride was added at 0 ° C. to a mixture of 131 g of 1- (2-hydroxyethyl) piperidine, 106 g of triethylamine, and 500 g of tetrahydrofuran. After heating up to 20 degreeC over 10 hours, water was added and reaction was stopped. Ethyl acetate was added thereto for liquid separation, and the organic layer was washed with water and concentrated under reduced pressure. Purification was performed by distillation under reduced pressure to obtain amine compound 2.

(合成例8)
アミン化合物3の合成
トリエタノールアミン149g、トリエチルアミン106g、テトラヒドロフラン500gの混合物に0℃でヘキサノイルクロリド410gを加えた。10時間かけて20℃に昇温したのち、水を加えて反応を停止した。酢酸エチルを加えて分液、有機層を水洗後、減圧濃縮した。減圧蒸留により精製を行ない、アミン化合物3を得た。
(Synthesis Example 8)
Synthesis of Amine Compound 3 To a mixture of 149 g of triethanolamine, 106 g of triethylamine, and 500 g of tetrahydrofuran, 410 g of hexanoyl chloride was added at 0 ° C. After heating up to 20 degreeC over 10 hours, water was added and reaction was stopped. Ethyl acetate was added thereto for liquid separation, and the organic layer was washed with water and concentrated under reduced pressure. Purification was performed by distillation under reduced pressure to obtain amine compound 3.

(合成例9)
アミン化合物4の合成
トリエタノールアミン149g、トリエチルアミン106g、テトラヒドロフラン500gの混合物に0℃で1−ヨウ化ヘキサン640gを加えた。10時間かけて20℃に昇温したのち、水を加えて反応を停止した。酢酸エチルを加えて分液、有機層を水洗後、減圧濃縮した。減圧蒸留により精製を行ない、アミン化合物4を得た。
(Synthesis Example 9)
Synthesis of Amine Compound 4 To a mixture of 149 g of triethanolamine, 106 g of triethylamine, and 500 g of tetrahydrofuran was added 640 g of 1-iodohexane at 0 ° C. After heating up to 20 degreeC over 10 hours, water was added and reaction was stopped. Ethyl acetate was added thereto for liquid separation, and the organic layer was washed with water and concentrated under reduced pressure. Purification was performed by distillation under reduced pressure to obtain amine compound 4.

(合成例10)
アミン化合物5の合成
N,N−ジメチルエタノールアミン89g、トリエチルアミン106g、テトラヒドロフラン500gの混合物に0℃でクロロ酢酸ドデシルエーテル270gを加えた。10時間かけて20℃に昇温したのち、水を加えて反応を停止した。酢酸エチルを加えて分液、有機層を水洗後、減圧濃縮した。減圧蒸留により精製を行ない、アミン化合物5を得た。
(Synthesis Example 10)
Synthesis of Amine Compound 5 To a mixture of 89 g of N, N-dimethylethanolamine, 106 g of triethylamine, and 500 g of tetrahydrofuran, 270 g of chloroacetic acid dodecyl ether was added at 0 ° C. After heating up to 20 degreeC over 10 hours, water was added and reaction was stopped. Ethyl acetate was added thereto for liquid separation, and the organic layer was washed with water and concentrated under reduced pressure. Purification was performed by distillation under reduced pressure to obtain amine compound 5.

(合成例11)
アミン化合物6の合成
N,N−ジメチルエタノールアミン89g、トリエチルアミン106g、テトラヒドロフラン500gの混合物に0℃でパルミトイルクロリド280gを加えた。10時間かけて20℃に昇温したのち、水を加えて反応を停止した。酢酸エチルを加えて分液、有機層を水洗後、減圧濃縮した。減圧蒸留により精製を行ない、アミン化合物6を得た。
(Synthesis Example 11)
Synthesis of Amine Compound 6 280 g of palmitoyl chloride was added at 0 ° C. to a mixture of 89 g of N, N-dimethylethanolamine, 106 g of triethylamine and 500 g of tetrahydrofuran. After heating up to 20 degreeC over 10 hours, water was added and reaction was stopped. Ethyl acetate was added thereto for liquid separation, and the organic layer was washed with water and concentrated under reduced pressure. Purification was performed by distillation under reduced pressure to obtain amine compound 6.

また、常法によるラジカル重合によって、下記ポリマー1〜7を合成した。

Figure 2008003569
Moreover, the following polymers 1-7 were synthesize | combined by radical polymerization by a conventional method.
Figure 2008003569

Figure 2008003569
Figure 2008003569

Figure 2008003569
Figure 2008003569

Figure 2008003569
Figure 2008003569

Figure 2008003569
Figure 2008003569

Figure 2008003569
Figure 2008003569

Figure 2008003569
Figure 2008003569

(実施例、比較例)
レジスト保護膜材料用の高分子化合物、アミン化合物、溶媒を表1、表2に示す組成で混合し、0.2ミクロンサイズの高密度ポリエチレンフィルターで濾過し、レジスト保護膜材料(TC−1〜28、比較TC−1〜3)の溶液を作製した。
(Examples and comparative examples)
A polymer compound, an amine compound, and a solvent for the resist protective film material are mixed in the compositions shown in Tables 1 and 2 and filtered through a 0.2 micron-size high-density polyethylene filter. 28, Comparative TC-1 to 3) solution was prepared.

Figure 2008003569
Figure 2008003569

Figure 2008003569
Figure 2008003569

シリコン基板上にレジスト保護膜材料溶液をスピンコートし、100℃で60秒間ベークして、50nm膜厚のレジスト保護膜(TC−1〜28、比較TC−1〜3)を形成し、J.A.ウーラム社製分光エリプソメトリを用いて波長193nmにおける保護膜の屈折率を求めた。その結果を表3に示す。   A resist protective film material solution is spin-coated on a silicon substrate and baked at 100 ° C. for 60 seconds to form 50 nm-thick resist protective films (TC-1 to 28, comparative TC-1 to 3). A. The refractive index of the protective film at a wavelength of 193 nm was determined using spectroscopic ellipsometry manufactured by Woollam. The results are shown in Table 3.

Figure 2008003569
Figure 2008003569

次に、上記方法でレジスト保護膜を形成したシリコン基板を純水で5分間リンスし、膜厚の変化を観察した。その結果を表4に示す。   Next, the silicon substrate on which the resist protective film was formed by the above method was rinsed with pure water for 5 minutes, and the change in film thickness was observed. The results are shown in Table 4.

Figure 2008003569
Figure 2008003569

表4から、レジスト保護膜TC−1〜28は撥水性が高く、水に溶解しにくいことが判る。   From Table 4, it can be seen that the resist protective films TC-1 to TC28 have high water repellency and are difficult to dissolve in water.

次に、上記方法でレジスト保護膜を形成したシリコン基板を用いて、2.38質量%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)水溶液で現像し、現像後のレジスト保護膜の膜厚を観察した。その結果を表5に示す。   Next, using a silicon substrate on which a resist protective film was formed by the above method, development was performed with an aqueous 2.38 mass% tetramethylammonium hydroxide (TMAH) solution, and the film thickness of the resist protective film after development was observed. The results are shown in Table 5.

Figure 2008003569
Figure 2008003569

表5から、レジスト保護膜TC−1〜28は、アルカリ溶解性が高く、現像時にアルカリ現像液で簡便に剥離可能であることが判る。   From Table 5, it can be seen that the resist protective films TC-1 to TC28 have high alkali solubility and can be easily removed with an alkaline developer during development.

次に、協和界面科学製の傾斜法接触角計Drop Master 500を用いて、上記方法でレジスト保護膜を形成して水平に保ったシリコン基板上に50μLの純水を滴下し、水玉を形成した。次に、このシリコン基板を徐々に傾斜させ、水玉が転落し始めるシリコン基板の角度(転落角)と後退接触角を求めた。その結果を表6に示す。   Next, using an inclination method contact angle meter Drop Master 500 manufactured by Kyowa Interface Science, 50 μL of pure water was dropped onto a silicon substrate that was kept horizontal by forming a resist protective film by the above method to form polka dots. . Next, the silicon substrate was gradually tilted, and the angle (falling angle) and receding contact angle of the silicon substrate at which the polka dots began to fall were obtained. The results are shown in Table 6.

Figure 2008003569
Figure 2008003569

転落角が小さいことは、水が流動し易いことを示し、後退接触角が大きいことは高速のスキャン露光においても液滴が残りづらいことを示す。表6から、レジスト保護膜TC−1〜28は、水が流動し易く、高速のスキャン露光においても液滴が残りづらいため、液浸リソグラフィー用のレジスト保護膜として適していることが判る。すなわち、本発明のレジスト保護膜のように、アミン化合物が添加されていても、転落角や後退接触角への悪影響がほとんどないことが判る。   A small falling angle indicates that water easily flows, and a large receding contact angle indicates that it is difficult for a droplet to remain even in high-speed scanning exposure. From Table 6, it can be seen that the resist protective films TC-1 to TC-28 are suitable as a resist protective film for immersion lithography because water easily flows and liquid droplets hardly remain even at high-speed scanning exposure. That is, it can be seen that even when an amine compound is added as in the resist protective film of the present invention, there is almost no adverse effect on the sliding angle and receding contact angle.

更に、下記に示すレジストポリマー5g、PAG0.25g、アミンクエンチャー0.05gを、75gのプロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート(PGMEA)溶液に溶解し、0.2ミクロンサイズのポリプロピレンフィルターで濾過し、フォトレジスト膜材料の溶液を作製した。   Further, 5 g of resist polymer shown below, 0.25 g of PAG, and 0.05 g of amine quencher were dissolved in 75 g of propylene glycol monoethyl ether acetate (PGMEA) solution, filtered through a 0.2 micron polypropylene filter, A resist film material solution was prepared.

Figure 2008003569
Figure 2008003569

Figure 2008003569
Figure 2008003569

Figure 2008003569
Figure 2008003569

次に、シリコン基板上に、膜厚87nmの日産化学工業社製反射防止膜ARC−29Aを形成した。
次に、反射防止膜を形成した基板上に上記作製したフォトレジスト膜材料の溶液を塗布し、120℃で60秒間ベークして、膜厚150nmのレジスト膜を形成した。
次に、フォトレジスト膜の上に前記と同様にして作製したレジスト保護膜材料を塗布し、100℃で60秒間ベークし、レジスト保護膜(TC−1〜28、比較TC−1〜3)を形成した。
次に、擬似的な液浸露光を再現するために、露光後の膜に対して純水リンスを5分間行った。すなわち、ニコン製ArFスキャナーS307E(NA0.85 σ0.93 4/5輪帯照明、6%ハーフトーン位相シフトマスク)で露光し、純水をかけながら5分間リンスを行い、110℃で60秒間ポストエクスポジュアーベーク(PEB)を行い、2.38質量%TMAH現像液で60秒間現像を行った。
一方、レジスト保護膜を形成せずに、露光、純水リンス、PEB、現像を行うプロセス、さらに、露光後純水リンスを行わない通常のプロセスも行った。
次に、シリコン基板を割断し、75nmラインアンドスペースのパターン形状、感度を比較した。尚、75nmラインアンドスペースを1:1で解像する露光量を感度とした。
その結果を表7に示す。
Next, an antireflection film ARC-29A manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd. having a film thickness of 87 nm was formed on the silicon substrate.
Next, a solution of the photoresist film material prepared above was applied onto the substrate on which the antireflection film was formed, and baked at 120 ° C. for 60 seconds to form a resist film having a thickness of 150 nm.
Next, a resist protective film material prepared in the same manner as described above is applied onto the photoresist film, and baked at 100 ° C. for 60 seconds to form resist protective films (TC-1 to 28, comparative TC-1 to TC-3). Formed.
Next, in order to reproduce the pseudo immersion exposure, pure water rinsing was performed for 5 minutes on the exposed film. That is, it was exposed with a Nikon ArF scanner S307E (NA0.85 σ0.93 4/5 annular illumination, 6% halftone phase shift mask), rinsed for 5 minutes while applying pure water, and post-treated at 110 ° C. for 60 seconds. Exposure bake (PEB) was performed, and development was performed for 60 seconds with a 2.38% by mass TMAH developer.
On the other hand, a process of performing exposure, pure water rinsing, PEB, and development without forming a resist protective film, and a normal process without performing post-exposure pure water rinsing were also performed.
Next, the silicon substrate was cleaved, and the pattern shape and sensitivity of the 75 nm line and space were compared. In addition, the exposure amount which resolves 75 nm line and space by 1: 1 was made into the sensitivity.
The results are shown in Table 7.

Figure 2008003569
Figure 2008003569

表7に示したように、保護膜なしで露光後純水リンスを行った場合はT−top形状になった。これは発生した酸が水に溶解したためと考えられる。一方、本発明の保護膜(TC−1〜28)を使った場合は、形状の変化はほとんど起こらなかった。
一方、従来型のアミン化合物を添加していない保護膜(比較TC−1〜3)の場合は、現像後のレジスト形状が膜減り形状となった。
As shown in Table 7, when pure water rinsing was performed after exposure without a protective film, a T-top shape was obtained. This is probably because the generated acid was dissolved in water. On the other hand, when the protective film (TC-1 to 28) of the present invention was used, the shape change hardly occurred.
On the other hand, in the case of the protective film to which the conventional amine compound was not added (Comparative TC-1 to TC-3), the resist shape after development became a reduced film shape.

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

Claims (14)

フォトレジスト膜の上に保護膜を形成するためのレジスト保護膜材料であって、少なくとも、カルボキシル基、αトリフルオロメチルアルコール基のうち1つ以上を有する繰り返し単位を含む高分子化合物と、アミン化合物を含有するものであることを特徴とするレジスト保護膜材料。   A resist protective film material for forming a protective film on a photoresist film, the polymer compound containing at least one repeating unit having at least one of a carboxyl group and an α-trifluoromethyl alcohol group, and an amine compound A resist protective film material comprising: 前記アミン化合物が、3級アミン化合物、スルホン酸アミド化合物のうちの1つ以上の化合物であることを特徴とする請求項1に記載のレジスト保護膜材料。   The resist protective film material according to claim 1, wherein the amine compound is one or more of a tertiary amine compound and a sulfonic acid amide compound. 前記3級アミン化合物、スルホン酸アミド化合物のうちの1つ以上の化合物が、下記一般式(1−1)で示される化合物、下記一般式(1−2)で示される化合物のうちの1つ以上の化合物であることを特徴とする請求項2に記載のレジスト保護膜材料。
Figure 2008003569
(上記式中、R1、R2、R3は、それぞれ独立に、炭素数1〜30の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基であり、RとR、RとR3、R2とR3のいずれかが、それぞれ結合して環を形成していても良く、エステル、エーテル基、アミノ基のいずれか1つ以上を有していても良く、アルキル基の水素原子の全部又は一部がフッ素原子で置換されていても良い。R、R、Rは、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1〜30の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基、−SOのいずれかであり、RとR、RとR、RとRのいずれかが、それぞれ結合して環を形成していても良く、R、R、Rのうち少なくとも1つが−SOである。Rは、炭素数1〜10の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基であり、アルキル基の水素原子の全部又は一部がフッ素原子で置換されていても良い。)
One or more compounds among the tertiary amine compound and the sulfonic acid amide compound are compounds represented by the following general formula (1-1) and one of the compounds represented by the following general formula (1-2). The resist protective film material according to claim 2, which is the above compound.
Figure 2008003569
(In the above formula, R 1 , R 2 and R 3 are each independently a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 30 carbon atoms, and R 1 and R 2 , R 1 and R 3. , R 2 and R 3 may be bonded to each other to form a ring, and may have any one or more of an ester, an ether group, and an amino group, and a hydrogen atom of an alkyl group R 4 , R 5 , and R 6 are each independently a hydrogen atom, a linear, branched, or cyclic alkyl group having 1 to 30 carbon atoms. , —SO 2 R 7 , and R 4 and R 5 , R 4 and R 6 , or R 5 and R 6 may be bonded to each other to form a ring, and R 4 , at least one of R 5, R 6 is a -SO 2 R 7 .R 7 is a straight, branched, or A Jo alkyl group, all or some of the hydrogen atoms of the alkyl group may be substituted with a fluorine atom.)
前記3級アミン化合物のうちの1つ以上の化合物が、下記一般式(2)で示される化合物であることを特徴とする請求項2に記載のレジスト保護膜材料。
N(X10n1(Y103−n1 (2)
(上記式中、n1は、1、2、3のいずれかである。X10は、同一でも異なっていても良く、下記一般式(X10)−1〜(X10)−3のいずれかで示される。Y10は、同一でも異なっていても良く、直鎖状、分岐状又は環状の炭素数1〜30のアルキル基を示し、Y10同士が結合して環を形成していても良く、その環に−O−を含んでも良い。)
Figure 2008003569
(上記式中、R300、R302、R305は、それぞれ独立に、炭素数1〜4の直鎖状又は分岐状のアルキレン基であり、−O−を含んでも良い。R301、R304は、それぞれ独立に、炭素数1〜30の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基であり、ヒドロキシ基またはエステル基を有していてもよく、アルキル基の水素原子の全部又は一部がフッ素原子で置換されていても良い。R303は、単結合、又は炭素数1〜4の直鎖状又は分岐状のアルキレン基である。R306は炭素数1〜30の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基であり、アルキル基の水素原子の全部又は一部がフッ素原子で置換されていても良い。)
The resist protective film material according to claim 2, wherein one or more compounds among the tertiary amine compounds are compounds represented by the following general formula (2).
N (X 10 ) n1 (Y 10 ) 3-n1 (2)
(In the above formula, n1 is any one of 1, 2, and 3. X 10 may be the same or different, and any one of the following general formulas (X 10 ) -1 to (X 10 ) -3. Y 10 may be the same or different, and represents a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 30 carbon atoms, and Y 10 may be bonded to each other to form a ring. Well, the ring may contain -O-.)
Figure 2008003569
(In the above formula, R 300 , R 302 , and R 305 are each independently a linear or branched alkylene group having 1 to 4 carbon atoms, and may include —O—. R 301 , R 304 Are each independently a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 30 carbon atoms, which may have a hydroxy group or an ester group, and all or part of the hydrogen atoms of the alkyl group are R 303 is a single bond or a linear or branched alkylene group having 1 to 4 carbon atoms, and R 306 is a linear or branched group having 1 to 30 carbon atoms. A cyclic or cyclic alkyl group, and all or part of the hydrogen atoms of the alkyl group may be substituted with fluorine atoms.)
前記高分子化合物中のαトリフルオロメチルアルコール基を有する繰り返し単位が、下記一般式(3)で示される繰り返し単位であることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載のレジスト保護膜材料。
Figure 2008003569
(上記式中、R18、R20は、それぞれ独立に、水素原子、フッ素原子、メチル基、トリフルオロメチル基のいずれかである。Yは、それぞれ独立に、単結合、−O−、−C(=O)−O−、−C(=O)−O−R28−C(=O)−O−、−C(=O)−O−R28−O−、−C(=O)−O−R28−O−C(=O)−のいずれかである。R28は、炭素数1〜10の直鎖状、分岐状又は環状のアルキレン基であり、アルキレン基の水素原子の全部又は一部がフッ素原子で置換されていても良い。R26は、それぞれ独立に、単結合、炭素数1〜25の直鎖状、分岐状又は環状のアルキレン基又はアルカントリイル基のいずれかであり、アルキレン基又はアルカントリイル基の水素原子の全部又は一部がフッ素原子で置換されていても良く、R17は、それぞれ独立して、水素原子、フッ素原子、メチル基、トリフルオロメチル基、ジフルオロメチル基のいずれかであり、R26とR17は、結合して環を形成していても良く、環の中にエーテル基、水素原子の全部又は一部がフッ素原子で置換されたアルキレン基、トリフルオロメチル基のうち1つ以上の基を有していても良い。nは、それぞれ独立に、1又は2である。(a−1)、(a−2)は、0≦(a−1)≦0.9、0≦(a−2)≦0.9、0≦(a−1)+(a−2)≦0.9の範囲である。)
The repeating unit having an α trifluoromethyl alcohol group in the polymer compound is a repeating unit represented by the following general formula (3). Resist protective film material.
Figure 2008003569
(In the above formula, each of R 18 and R 20 is independently a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group, or a trifluoromethyl group. Y is independently a single bond, —O—, — C (═O) —O—, —C (═O) —O—R 28 —C (═O) —O—, —C (═O) —O—R 28 —O—, —C (═O ) —O—R 28 —O—C (═O) —, wherein R 28 is a linear, branched or cyclic alkylene group having 1 to 10 carbon atoms, and is a hydrogen atom of the alkylene group. R 26 may be each independently a single bond, a linear, branched or cyclic alkylene group having 1 to 25 carbon atoms, or an alkanetriyl group. Any or all of the hydrogen atoms of the alkylene group or alkanetriyl group are substituted with fluorine atoms. May have, R 17 are each independently hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group, a trifluoromethyl group, or a difluoromethyl group, R 26 and R 17 may combine to form a ring The ring may have one or more groups among an ether group, an alkylene group in which all or part of the hydrogen atoms are substituted with fluorine atoms, and a trifluoromethyl group. Each independently is 1 or 2. (a-1) and (a-2) are 0 ≦ (a-1) ≦ 0.9, 0 ≦ (a-2) ≦ 0.9, 0 ≦. (A-1) + (a-2) ≦ 0.9.)
前記高分子化合物中のαトリフルオロメチルアルコール基を有する繰り返し単位が、下記一般式(4)で示される繰り返し単位であることを特徴とする請求項5に記載のレジスト保護膜材料。
Figure 2008003569
(上記式中、R30は水素原子又はメチル基、R31、R32は同一又は異種の水素原子、又は炭素数1〜12の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基で、R31とR32が結合してこれらが結合する炭素原子と共に環を形成していてもよい。)
6. The resist protective film material according to claim 5, wherein the repeating unit having an α-trifluoromethyl alcohol group in the polymer compound is a repeating unit represented by the following general formula (4).
Figure 2008003569
(In the formula, R 30 is a hydrogen atom or a methyl group, R 31, R 32 are identical or different hydrogen atoms or C 1 -C 12 straight, branched or cyclic alkyl group, and R 31 R 32 may be bonded to form a ring together with the carbon atoms to which these are bonded.)
前記高分子化合物中のカルボキシル基を有する繰り返し単位が、下記一般式(5)で示される繰り返し単位であることを特徴とする請求項1乃至請求項6のいずれか1項に記載のレジスト保護膜材料。
Figure 2008003569
(上記式中、R29は、水素原子、フッ素原子、メチル基、トリフルオロメチル基、−COOH、−CH−COOHのいずれかである。R19は、水素原子、フッ素原子、メチル基、トリフルオロメチル基、−COOH、−CH−COOHのいずれかである。Yは、それぞれ独立に、単結合、−O−、−C(=O)−O−、−C(=O)−O−R28−C(=O)−O−、−C(=O)−O−R28−O−、−C(=O)−O−R28−O−C(=O)−のいずれかである。R28は、炭素数1〜10の直鎖状、分岐状又は環状のアルキレン基であり、アルキレン基の水素原子の全部又は一部がフッ素原子で置換されていても良い。R26は、それぞれ独立に、単結合、炭素数1〜25の直鎖状、分岐状又は環状のアルキレン基又はアルカントリイル基のいずれかであり、アルキレン基又はアルカントリイル基の水素原子の全部又は一部がフッ素原子で置換されていても良い。nは、それぞれ独立に、1又は2である。(b−1)、(b−2)は、0≦(b−1)≦0.9、0≦(b−2)≦0.9、0≦(b−1)+(b−2)≦0.9の範囲である。)
The resist protective film according to any one of claims 1 to 6, wherein the repeating unit having a carboxyl group in the polymer compound is a repeating unit represented by the following general formula (5). material.
Figure 2008003569
(In the above formula, R 29 is any one of a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group, a trifluoromethyl group, —COOH, —CH 2 —COOH. R 19 is a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group, Any one of a trifluoromethyl group, —COOH, and —CH 2 —COOH, each of Y is independently a single bond, —O—, —C (═O) —O—, —C (═O) —; O—R 28 —C (═O) —O—, —C (═O) —O—R 28 —O—, —C (═O) —O—R 28 —O—C (═O) — R 28 is a linear, branched or cyclic alkylene group having 1 to 10 carbon atoms, and all or part of the hydrogen atoms of the alkylene group may be substituted with fluorine atoms. R 26 independently represents a single bond, the number 1 to 25 linear, alkylene branched or cyclic Or an alkanetriyl group, and all or part of the hydrogen atoms of the alkylene group or alkanetriyl group may be substituted with fluorine atoms, and n is independently 1 or 2. (B-1) and (b-2) are 0≤ (b-1) ≤0.9, 0≤ (b-2) ≤0.9, 0≤ (b-1) + (b-2) ≦ 0.9.)
前記レジスト保護膜材料が、アルキル基、フルオロアルキル基のうち1つ以上を有する繰り返し単位を含む高分子化合物を含有するものであることを特徴とする請求項1乃至請求項7のいずれか1項に記載のレジスト保護膜材料。   8. The resist protective film material according to any one of claims 1 to 7, wherein the resist protective film material contains a polymer compound including a repeating unit having at least one of an alkyl group and a fluoroalkyl group. The resist protective film material described in 1. 前記高分子化合物中のアルキル基、フルオロアルキル基のうち1つ以上を有する繰り返し単位が、下記一般式(6)で示される繰り返し単位であることを特徴とする請求項8に記載のレジスト保護膜材料。
Figure 2008003569
(上記式中、R、R10は、それぞれ独立に、水素原子、フッ素原子、メチル基、トリフルオロメチル基のいずれかである。Xは、それぞれ独立に、単結合、−O−、−C(=O)−O−、−C(=O)−O−R16−C(=O)−O−のいずれかである。R16は、炭素数1〜10の直鎖状、分岐状又は環状のアルキレン基であり、アルキレン基の水素原子の全部又は一部がフッ素原子で置換されていても良い。Rは、それぞれ独立に、炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基であり、アルキル基の水素原子の全部又は一部がフッ素原子で置換されていても良く、エーテル基、エステル基を有していても良い。R11〜R14は、それぞれ独立に、水素原子、フッ素原子、メチル基、トリフルオロメチル基のいずれかであり、R11〜R14の内、いずれかが少なくとも1個以上のフッ素原子を有する。mは、1又は2である。(c−1)、(c−2)、(c−3)、(c−4)、(c−5)は、0≦(c−1)≦0.9、0≦(c−2)≦0.9、0≦(c−3)≦0.9、0≦(c−4)≦0.9、0≦(c−5)≦0.9、0≦(c−1)+(c−2)+(c−3)+(c−4)+(c−5)≦0.9の範囲である。)
9. The resist protective film according to claim 8, wherein the repeating unit having one or more of an alkyl group and a fluoroalkyl group in the polymer compound is a repeating unit represented by the following general formula (6). material.
Figure 2008003569
(In the above formula, R 8 and R 10 are each independently a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group, or a trifluoromethyl group. X 2 is independently a single bond, —O—, Or —C (═O) —O— or —C (═O) —O—R 16 —C (═O) —O—, wherein R 16 is a straight chain having 1 to 10 carbon atoms, It is a branched or cyclic alkylene group, and all or part of the hydrogen atoms of the alkylene group may be substituted with fluorine atoms, and each R 9 is independently a linear or branched group having 1 to 20 carbon atoms. Or all or part of the hydrogen atoms of the alkyl group may be substituted with fluorine atoms, or may have an ether group or an ester group, R 11 to R 14 are Each independently of a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group, or a trifluoromethyl group. And in either displacement, .m of R 11 to R 14, either with at least one fluorine atom is 1 or 2. (C-1), (c-2), (c- 3), (c-4), and (c-5) are 0 ≦ (c-1) ≦ 0.9, 0 ≦ (c-2) ≦ 0.9, 0 ≦ (c-3) ≦ 0. 9, 0 ≦ (c−4) ≦ 0.9, 0 ≦ (c−5) ≦ 0.9, 0 ≦ (c−1) + (c−2) + (c−3) + (c−4) ) + (C-5) ≦ 0.9.)
前記レジスト保護膜材料が、さらに、溶媒を含有するものであることを特徴とする請求項1乃至請求項9のいずれか1項に記載のレジスト保護膜材料。   The resist protective film material according to any one of claims 1 to 9, wherein the resist protective film material further contains a solvent. 少なくとも、基板上にフォトレジスト膜を形成する工程と、該フォトレジスト膜の上に、請求項1乃至請求項10のいずれか1項に記載のレジスト保護膜材料を用いてレジスト保護膜を形成する工程と、露光する工程と、現像液を用いて現像する工程を含むことを特徴とするパターン形成方法。   At least a step of forming a photoresist film on the substrate, and a resist protective film is formed on the photoresist film using the resist protective film material according to any one of claims 1 to 10. The pattern formation method characterized by including the process, the process to expose, and the process to develop using a developing solution. 前記露光工程を、投影レンズと前記基板との間に液体を挿入して行う液浸リソグラフィーにより行うことを特徴とする請求項11に記載のパターン形成方法。   12. The pattern forming method according to claim 11, wherein the exposure step is performed by immersion lithography performed by inserting a liquid between the projection lens and the substrate. 前記露光工程を、180〜250nmの範囲の露光波長の光源を用い、前記投影レンズと前記基板との間に挿入する液体として水を用いて行うことを特徴とする請求項12に記載のパターン形成方法。   The pattern formation according to claim 12, wherein the exposure step is performed using water as a liquid inserted between the projection lens and the substrate using a light source having an exposure wavelength in a range of 180 to 250 nm. Method. 前記現像工程において、アルカリ現像液を用いて現像し、前記フォトレジスト膜にレジストパターンを形成すると同時に、フォトレジスト膜上のレジスト保護膜の剥離を行うことを特徴とする請求項12又は請求項13に記載のパターン形成方法。   14. The developing process according to claim 12 or 13, wherein, in the developing step, development is performed using an alkali developer to form a resist pattern on the photoresist film, and at the same time, the resist protective film on the photoresist film is removed. The pattern forming method according to 1.
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