JP2008090081A - Detergent for lithography and method for forming resist pattern using the same - Google Patents

Detergent for lithography and method for forming resist pattern using the same Download PDF

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Masaaki Yoshida
正昭 吉田
Satoshi Zensei
諭 前盛
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a detergent for lithography that can be used without causing environmental problems, is easily controlled about the quality, efficiently removes a coating film comprising a fluorine-substituted polymer formed on a resist film and requiring a special detergent, and moreover, that can be recycled and achieves formation of a resist pattern at an extremely low cost. <P>SOLUTION: The detergent for lithography contains a fluoroalkylamine in which hydrogen atoms are partially or wholly substituted by fluorine atoms. A method for forming a resist pattern using the detergent is also disclosed. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、リソグラフィー工程で使用されるフッ素置換ポリマーからなる被膜を洗浄するのに好適なリソグラフィー用洗浄剤、及びこれを用いたレジストパターン形成方法に関する。特に、液浸露光(Liquid Immersion Lithography)プロセスにおいてレジスト膜上に形成されるフッ素置換ポリマーからなる被膜を除去するのに好適なリソグラフィー用洗浄剤、およびこのリソグラフィー用洗浄剤を用いたレジストパターン形成方法に関する。   The present invention relates to a lithographic cleaning agent suitable for cleaning a film made of a fluorine-substituted polymer used in a lithography process, and a resist pattern forming method using the same. In particular, a lithographic cleaning agent suitable for removing a coating made of a fluorine-substituted polymer formed on a resist film in a liquid immersion lithography process, and a resist pattern forming method using the lithographic cleaning agent About.

半導体デバイス、液晶デバイス等の各種電子デバイスにおける微細構造の製造には、リソグラフィー法が多用されているが、デバイス構造の微細化に伴って、リソグラフィー工程におけるレジストパターンの微細化が要求されている。   Lithography is often used to manufacture fine structures in various electronic devices such as semiconductor devices and liquid crystal devices. However, with the miniaturization of device structures, it is required to make finer resist patterns in the lithography process.

現在では、リソグラフィー法により、例えば、最先端の領域では、線幅が90nm程度の微細なレジストパターンを形成することが可能となっているが、今後はさらに微細なパターン形成が要求される。   At present, it is possible to form a fine resist pattern having a line width of about 90 nm by the lithography method, for example, in the most advanced region. However, further fine pattern formation is required in the future.

このような90nmより微細なパターン形成を達成させるためには、露光装置とそれに対応するレジストの開発が第1のポイントとなる。露光装置においては、Fエキシマレーザー、EUV(極端紫外光)、電子線、X線、軟X線等の光源波長の短波長化やレンズの開口数(NA)の増大等が開発ポイントとしては一般的である。 In order to achieve such fine pattern formation of less than 90 nm, the development of an exposure apparatus and a corresponding resist is the first point. Development points for exposure equipment include shortening the wavelength of light sources such as F 2 excimer laser, EUV (extreme ultraviolet light), electron beam, X-ray, and soft X-ray, and increasing the numerical aperture (NA) of the lens. It is common.

しかしながら、光源波長の短波長化は高額な新たな露光装置が必要となるし、また、高NA化では、解像度と焦点深度幅がトレードオフの関係にあるため、解像度を上げても焦点深度幅が低下するという問題がある。   However, shortening the wavelength of the light source requires a new expensive exposure apparatus, and in increasing the NA, there is a trade-off between the resolution and the depth of focus. There is a problem that decreases.

最近、このような問題を解決可能とするリソグラフィー技術として、液浸露光(リキッドイマージョンリソグラフィー)法という方法が報告されている。この方法は、露光時に、レンズと基板上のレジスト膜との間の少なくとも前記レジスト膜上に所定厚さの純水またはフッ素系不活性液体等の液浸露光用液体を介在させるというものである。この方法では、従来は空気や窒素等の不活性ガスであった露光光路空間を屈折率(n)のより大きい液体、例えば純水等で置換することにより、同じ露光波長の光源を用いてもより短波長の光源を用いた場合や高NAレンズを用いた場合と同様に、高解像性が達成されると同時に焦点深度幅の低下もない。   Recently, a liquid immersion lithography (liquid immersion lithography) method has been reported as a lithography technique that can solve such problems. In this method, an immersion exposure liquid such as pure water or a fluorine-based inert liquid having a predetermined thickness is interposed between at least the resist film between the lens and the resist film on the substrate during exposure. . In this method, a light source having the same exposure wavelength can be used by replacing the exposure optical path space, which has conventionally been an inert gas such as air or nitrogen, with a liquid having a higher refractive index (n), such as pure water. Similar to the case of using a light source having a shorter wavelength or the case of using a high NA lens, high resolution is achieved and at the same time, there is no reduction in the depth of focus.

このような液浸露光を用いれば、現存の装置に実装されているレンズを用いて、低コストで、より高解像性に優れ、かつ焦点深度にも優れるレジストパターンの形成を実現できるため、大変注目されている。   By using such immersion exposure, it is possible to realize the formation of a resist pattern that is low in cost, excellent in high resolution, and excellent in depth of focus, using a lens mounted on an existing apparatus. It is attracting a lot of attention.

しかしながら、このような液浸露光プロセスを用いたプロセスでは、レジスト膜の上層に、純水またはフッ素系不活性液体等の液浸露光用液体を介在させることから、当然ながら、前記液浸露光用液体による液浸露光中のレジスト膜への変質、およびレジスト膜からの溶出成分による前記液浸露光用液体自体の変質に伴う屈折率変動等が懸念される。   However, in a process using such an immersion exposure process, an immersion exposure liquid such as pure water or a fluorine-based inert liquid is interposed in the upper layer of the resist film. There is a concern about the change in the resist film during immersion exposure by the liquid and the refractive index fluctuation accompanying the change in the immersion exposure liquid itself due to the elution component from the resist film.

このような液浸露光プロセスであっても、従来のリソグラフィー法において用いられてきた材料系をそのまま転用可能な場合はあるが、レンズとレジスト膜との間に前記液浸露光用液体を介在させるという露光環境の違いから、前記従来のリソグラフィー法とは異なった材料系を使用することが提案されている。   Even in such an immersion exposure process, the material system used in the conventional lithography method may be diverted as it is, but the immersion exposure liquid is interposed between the lens and the resist film. Because of the difference in exposure environment, it has been proposed to use a material system different from the conventional lithography method.

このような中で、上述の液浸露光中の液浸露光用液体によるレジスト膜への変質、および液浸露光用液体自体の変質に伴う屈折率変動を同時に防止することを目的とした手段として、レジスト膜上にフッ素置換ポリマーからなる被膜(保護膜)を形成するプロセスが提案されている。ところが、このようなフッ素置換ポリマーからなる被膜を用いた場合には、前記目的は達成し得るものの、専用の特殊な洗浄剤が必要であり、例えば、特許文献1には、洗浄剤として、パーフルオロ(2−ブチル)テトラヒドロフランを用いることが記載されている。
国際公開第2004/074937号パンフレット
Under such circumstances, as a means for simultaneously preventing the deterioration of the resist film due to the immersion exposure liquid during the immersion exposure described above and the refractive index fluctuation accompanying the deterioration of the immersion exposure liquid itself. A process for forming a film (protective film) made of a fluorine-substituted polymer on a resist film has been proposed. However, when such a film made of a fluorine-substituted polymer is used, the above-mentioned purpose can be achieved, but a special special cleaning agent is required. The use of fluoro (2-butyl) tetrahydrofuran is described.
International Publication No. 2004/074937 Pamphlet

しかし、このような専用の特殊な洗浄剤は多くの不純物を含む他成分系であることから品質管理が困難であり、これに伴い製造コストの増加や、回収して再利用するのが困難であるなどの問題があった。また、特許文献1に記載されているパーフルオロ(2−ブチル)テトラヒドロフランは、地球温暖化係数(GWP)が大きく、揮発性も高い。したがって、このような洗浄剤を使用した場合、揮発分が大量に大気中に放出されることとなり、環境に与える影響が大きいという問題があった。   However, these special cleaning agents are difficult to control quality because they are other component systems that contain many impurities, which increases production costs and makes it difficult to recover and reuse them. There were some problems. In addition, perfluoro (2-butyl) tetrahydrofuran described in Patent Document 1 has a large global warming potential (GWP) and high volatility. Therefore, when such a cleaning agent is used, a large amount of volatile matter is released into the atmosphere, which has a problem of having a great influence on the environment.

本発明は以上のような課題に鑑みてなされたものであり、従来のリソグラフィー用洗浄剤よりもGWPが小さく、品質管理が容易であり、さらにリソグラフィー用洗浄剤自体をリサイクル可能とすることによって、低コストで液浸露光のレジストパターンを形成することができるリソグラフィー用洗浄剤、及びリソグラフィー用洗浄剤を用いたレジストパターン形成方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the problems as described above, has a smaller GWP than the conventional lithography cleaning agent, is easy in quality control, and further allows the lithography cleaning agent itself to be recycled. An object of the present invention is to provide a lithography cleaning agent capable of forming a resist pattern for immersion exposure at low cost, and a resist pattern forming method using the lithography cleaning agent.

本発明者らは上記課題を解決するために、鋭意研究を重ねた結果、リソグラフィー用洗浄剤の成分として、フルオロアルキルアミンを使用することで上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。より具体的には、本発明は以下のようなものを提供する。   In order to solve the above-mentioned problems, the present inventors have conducted extensive research and found that the above-mentioned problems can be solved by using a fluoroalkylamine as a component of a lithographic cleaning agent. It came. More specifically, the present invention provides the following.

水素原子の一部ないし全部がフッ素原子により置換されたフルオロアルキルアミンを含有するリソグラフィー用洗浄剤を提供する。   Provided is a lithographic cleaning agent containing a fluoroalkylamine in which part or all of hydrogen atoms are substituted with fluorine atoms.

さらに、基板上にフォトレジスト膜を設け、該フォトレジスト膜上に保護膜を形成した後、フォトレジスト膜を選択的に露光した後、上記リソグラフィー用洗浄剤を用いて前記保護膜を除去し、続いてフォトレジスト膜を現像処理することによりフォトレジストパターンを得るフォトレジストパターンの形成方法を提供する。   Furthermore, after providing a photoresist film on the substrate and forming a protective film on the photoresist film, after selectively exposing the photoresist film, the protective film is removed using the lithography cleaning agent, Subsequently, a photoresist pattern forming method for obtaining a photoresist pattern by developing a photoresist film is provided.

本発明のリソグラフィー用洗浄剤は、環境上問題なく使用することができ、品質管理が容易であり、レジスト膜上に形成された特殊洗浄剤を必要とするフッ素置換ポリマーからなる被膜を効率よく除去し、さらには、洗浄剤自体をリサイクル可能とすることによって、極めて低コストでレジストパターンを形成することを可能とする。   The lithographic cleaning agent of the present invention can be used without environmental problems, is easy in quality control, and efficiently removes a coating made of a fluorine-substituted polymer that requires a special cleaning agent formed on a resist film. Furthermore, by making the cleaning agent itself recyclable, a resist pattern can be formed at a very low cost.

本発明のリソグラフィー用洗浄剤は、水素原子の一部ないし全部がフッ素原子により置換されたフルオロアルキルアミンを含有することが必要である。   The lithography cleaning agent of the present invention needs to contain a fluoroalkylamine in which some or all of the hydrogen atoms are substituted with fluorine atoms.

≪リソグラフィー用洗浄剤≫
[フルオロアルキルアミン]
フルオロアルキルアミンは、水素原子の一部ないし全部がフッ素原子により置換されたアルキルアミンである。このようなフルオロアルキルアミンとして、具体的には、水素原子の一部ないし全部がフッ素原子に置換された、メチルアミン、ジメチルアミン、トリメチルアミン、エチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、プロピルアミン、ジプロピルアミン、トリプロピルアミン、ブチルアミン、イソブチルアミン、ジブチルアミン、トリブチルアミン、ペンチルアミン、イソペンチルアミン、ジペンチルアミン、トリペンチルアミン、テトラペンチルアミン、テトラヘキシルアミンなどが挙げられる。
≪Lithography cleaning agent≫
[Fluoroalkylamine]
The fluoroalkylamine is an alkylamine in which some or all of the hydrogen atoms are substituted with fluorine atoms. Specific examples of such fluoroalkylamines include methylamine, dimethylamine, trimethylamine, ethylamine, diethylamine, triethylamine, propylamine, dipropylamine, trimethylamine, wherein some or all of the hydrogen atoms are replaced by fluorine atoms. Examples include propylamine, butylamine, isobutylamine, dibutylamine, tributylamine, pentylamine, isopentylamine, dipentylamine, tripentylamine, tetrapentylamine, and tetrahexylamine.

フルオロアルキルアミンの中でも、水素原子の全部がフッ素原子により置換されたパーフルオロアルキルアミンが好ましく、特に、炭素原子数2から4のフルオロアルキル基を有する第3級フルオロアルキルアミンが最も好ましい。   Among the fluoroalkylamines, perfluoroalkylamines in which all of the hydrogen atoms are substituted with fluorine atoms are preferred, and tertiary fluoroalkylamines having a fluoroalkyl group having 2 to 4 carbon atoms are particularly preferred.

これらのフルオロアルキルアミンは、2種以上を混合して用いてもよい。2種以上を混合して用いても、リサイクルにおいて、所望の組成比になるように不足したフルオロアルキルアミンを添加すればよいため、容易に洗浄剤のリサイクルに用いることができる。   These fluoroalkylamines may be used in combination of two or more. Even when two or more kinds are mixed and used, it is only necessary to add insufficient fluoroalkylamine so that a desired composition ratio is obtained in the recycling, and therefore, it can be easily used for recycling the cleaning agent.

本発明のリソグラフィー用洗浄剤は、レジスト膜上に形成された特殊洗浄剤を必要とするフッ素置換ポリマーからなる被膜を効率よく除去することができる。このような、フッ素置換ポリマーからなる被膜は、液浸露光プロセスにおいてレジスト上層の保護膜を形成するための被膜である。したがって、本発明のリソグラフィー用洗浄剤は、液浸露光プロセスにおけるレジスト保護膜の除去に好適に用いることができる。   The lithography cleaning agent of the present invention can efficiently remove a film made of a fluorine-substituted polymer that requires a special cleaning agent formed on a resist film. Such a film made of a fluorine-substituted polymer is a film for forming a protective film as a resist upper layer in the immersion exposure process. Therefore, the lithography cleaning agent of the present invention can be suitably used for removing the resist protective film in the immersion exposure process.

≪レジスト膜≫
本発明において使用可能なレジスト膜は、従来慣用のレジスト組成物を用いて得られたあらゆるレジスト膜が使用可能であり、特に限定して用いる必要はない。従来慣用のレジスト組成物としては、特に限定されるものでなく、ネガ型及びポジ型レジストを含めてアルカリ水溶液で現像可能なレジスト組成物を任意に使用できる。このようなレジスト組成物としては、(i)ナフトキノンジアジド化合物とノボラック樹脂を含有するポジ型レジスト組成物、(ii)露光により酸を発生する化合物、酸により分解しアルカリ水溶液に対する溶解性が増大する化合物、及びアルカリ可溶性樹脂を含有するポジ型レジスト組成物、(iii)露光により酸を発生する化合物、酸により分解しアルカリ水溶液に対する溶解性が増大する基を有するアルカリ可溶性樹脂を含有するポジ型レジスト組成物、及び(iv)露光により酸を発生する化合物、架橋剤及びアルカリ可溶性樹脂を含有するネガ型レジスト組成物等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
≪Resist film≫
As the resist film that can be used in the present invention, any resist film obtained using a conventionally used resist composition can be used, and there is no need to use it in a particularly limited manner. Conventionally used resist compositions are not particularly limited, and resist compositions that can be developed with an aqueous alkali solution, including negative and positive resists, can be arbitrarily used. Examples of such a resist composition include (i) a positive resist composition containing a naphthoquinonediazide compound and a novolac resin, (ii) a compound that generates an acid upon exposure, and an acid that decomposes with an acid to increase solubility in an alkaline aqueous solution. A positive resist composition containing a compound and an alkali-soluble resin, (iii) a compound that generates an acid upon exposure, a positive resist containing an alkali-soluble resin having a group that decomposes with an acid and increases the solubility in an aqueous alkali solution Examples include, but are not limited to, compositions and (iv) negative resist compositions containing a compound that generates acid upon exposure, a crosslinking agent, and an alkali-soluble resin.

≪保護膜≫
本発明のリソグラフィー用洗浄剤を用いて除去するフッ素置換ポリマーからなる被膜(以下、「保護膜」ともいう。)としては、水及びアルカリに対して不溶なフッ素置換ポリマーを少なくとも含有する被膜であって、このようなフッ素置換ポリマーとしては、例えば鎖式フルオロアルキルエーテルポリマー、環式フルオロアルキルエーテルポリマー、ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリテトラフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルコキシエチレン共重合体、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体などがあげられる。
≪Protective film≫
The film made of the fluorine-substituted polymer (hereinafter also referred to as “protective film”) to be removed using the lithographic cleaning agent of the present invention is a film containing at least a fluorine-substituted polymer that is insoluble in water and alkali. Examples of such fluorine-substituted polymers include chain fluoroalkyl ether polymers, cyclic fluoroalkyl ether polymers, polychlorotrifluoroethylene, polytetrafluoroethylene, tetrafluoroethylene-perfluoroalkoxyethylene copolymers, tetra Examples thereof include a fluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer.

前記フッ素置換ポリマーの中でも、鎖式フルオロアルキルエーテルポリマーおよび環式フルオロアルキルエーテルポリマーを用いることが好ましく、具体的に、市販品の中から、鎖式フルオロアルキルエーテルポリマーとして、デムナムS−20、デムナムS−65、デムナムS−100、デムナムS−200(以上、ダイキン工業社製)、環式パーフルオロアルキルポリエーテルとして、サイトップシリーズ(旭硝子社製)、テフロン(登録商標)(R)−AF1600、テフロン(登録商標)(R)−AF2400(以上、デュポン社製)などを用いることができる。   Among the fluorine-substituted polymers, it is preferable to use a chain fluoroalkyl ether polymer and a cyclic fluoroalkyl ether polymer. Specifically, among the commercially available products, demnum S-20, demnum are used as the chain fluoroalkyl ether polymer. S-65, demnum S-100, demnam S-200 (above, Daikin Industries, Ltd.), cyclic perfluoroalkyl polyether, Cytop series (Asahi Glass Co., Ltd.), Teflon (registered trademark) (R) -AF1600 , Teflon (registered trademark) (R) -AF2400 (manufactured by DuPont) or the like can be used.

前記フルオロアルキルエーテルポリマーの中でも、特には環式フルオロアルキルエーテルポリマーと鎖式フルオロアルキルエーテルポリマーの混合樹脂、もしくは環式フルオロアルキルエーテルポリマーを単独で用いることが最も好ましい。   Among the fluoroalkyl ether polymers, it is most preferable to use a mixed resin of a cyclic fluoroalkyl ether polymer and a chain fluoroalkyl ether polymer, or a cyclic fluoroalkyl ether polymer alone.

さらに、このようなフッ素置換ポリマーからなる被膜は、前記フッ素置換ポリマーを特定のフッ素系溶剤に溶解して用いることが望ましく、このような特定のフッ素系溶剤としては、上記フッ素置換ポリマーを溶解し得る溶剤であればよく、特に限定されないが、例えば、パーフルオロトリブチルアミン、パーフルオロテトラペンチルアミン、パーフルオロテトラヘキシルアミン等のフッ素系溶剤があげられる。   Furthermore, it is desirable to use a film made of such a fluorine-substituted polymer by dissolving the fluorine-substituted polymer in a specific fluorine-based solvent. As such a specific fluorine-based solvent, the above-mentioned fluorine-substituted polymer is dissolved. The solvent is not particularly limited as long as it is a solvent to be obtained, and examples thereof include fluorine-based solvents such as perfluorotributylamine, perfluorotetrapentylamine, and perfluorotetrahexylamine.

また、前記フッ素置換ポリマーを溶解する特定のフッ素系溶剤に対して相溶性を有する他の有機溶剤、界面活性剤等も適宜混合して用いることが可能である。   In addition, other organic solvents having compatibility with a specific fluorine-based solvent that dissolves the fluorine-substituted polymer, a surfactant, and the like can be appropriately mixed and used.

フッ素置換ポリマー含有薬液中、前記フッ素置換ポリマーの濃度は、被膜を形成し得る範囲であれば特に限定されないが、塗布性等を考慮した場合、0.1〜30wt%程度とすることが好ましい。   In the fluorine-substituted polymer-containing chemical solution, the concentration of the fluorine-substituted polymer is not particularly limited as long as it can form a film, but is preferably about 0.1 to 30 wt% in consideration of applicability and the like.

≪液浸露光用液体≫
液浸露光用液体としては、実質的に純水もしくは脱イオン水からなる水あるいはフッ素系不活性液体を用いることにより液浸露光が可能である。コスト性、後処理の容易性、環境汚染性の低さなどから考慮して、水がより好適な液浸露光用液体である。
<< Liquid for immersion exposure >>
As the immersion exposure liquid, immersion exposure is possible by using water or a fluorine-based inert liquid which is substantially pure water or deionized water. In view of cost, ease of post-processing, low environmental pollution, and the like, water is a more suitable immersion exposure liquid.

≪フォトレジストパターン形成方法≫
次に、本発明のリソグラフィー用洗浄剤を用いた液浸露光法によるレジストパターン形成方法について説明する。
<< Photoresist pattern formation method >>
Next, a resist pattern forming method using an immersion exposure method using the lithography cleaning agent of the present invention will be described.

まず、シリコンウェハ等の基板上に、慣用のレジスト組成物をスピンナーなどで塗布した後、プレベーク(PAB処理)を行う。なお、基板とレジスト組成物の塗布層との間には、有機系または無機系の反射防止膜を設けた2層積層体とすることもできる。ここまでの工程は、周知の手法を用いて行うことができる。操作条件等は、使用するレジスト組成物の組成や特性に応じて適宜設定することが好ましい。   First, a conventional resist composition is applied onto a substrate such as a silicon wafer with a spinner or the like, and then pre-baked (PAB treatment). Note that a two-layer laminate in which an organic or inorganic antireflection film is provided between the substrate and the coating layer of the resist composition may be used. The steps so far can be performed using a known method. The operating conditions and the like are preferably set as appropriate according to the composition and characteristics of the resist composition to be used.

次に、上記のようにして硬化されたレジスト膜(単層、複数層)の表面に、前記フッ素置換ポリマー含有薬液を均一に塗布した後、硬化させることによってフッ素置換ポリマーからなる被膜を形成する。   Next, the above-described fluorine-substituted polymer-containing chemical solution is uniformly applied to the surface of the resist film (single layer, multiple layers) cured as described above, and then cured to form a film made of the fluorine-substituted polymer. .

このようにして保護膜により覆われたレジスト膜が形成された基板上に、液浸露光用液体(空気の屈折率よりも大きくかつレジスト膜の屈折率よりも小さい屈折率を有する液体:本発明に特化するケースでは純水、脱イオン水、あるいはフッ素系溶剤)を配置する。   On the substrate on which the resist film thus covered with the protective film is formed, the liquid for immersion exposure (liquid having a refractive index larger than the refractive index of air and smaller than the refractive index of the resist film: the present invention In the case specialized in the above, pure water, deionized water, or fluorine-based solvent) is arranged.

この状態の基板のレジスト膜に対して、所望のマスクパターンを介して選択的に露光を行う。したがって、このとき、露光光は液浸露光用液体と保護膜とを通過してレジスト膜に到達することになる。   The resist film on the substrate in this state is selectively exposed through a desired mask pattern. Accordingly, at this time, the exposure light passes through the immersion exposure liquid and the protective film and reaches the resist film.

このとき、レジスト膜は保護膜によって、純水などの液浸露光用液体から完全に遮断されており、液浸露光用液体の侵襲を受けて膨潤等の変質を被ることや、逆に液浸露光用液体(純水、脱イオン水、もしくはフッ素系溶剤など)中に成分を溶出させて液浸露光用液体の屈折率等の光学的特性を変質させることを効果的に抑制する。   At this time, the resist film is completely shielded from the immersion exposure liquid such as pure water by the protective film, and is subject to alteration such as swelling due to the invasion of the immersion exposure liquid. Effectively suppressing optical properties such as refractive index of the immersion exposure liquid by eluting the components in the exposure liquid (pure water, deionized water, fluorine-based solvent, etc.) is effectively suppressed.

この場合の露光に用いる波長は、特に限定されず、ArFエキシマレーザー、KrFエキシマレーザー、Fエキシマレーザー、EUV(極紫外線)、VUV(真空紫外線)、電子線、X線、軟X線などの放射線を用いて行うことができる。それは、主に、レジスト膜の特性によって決定される。 The wavelength used for exposure in this case is not particularly limited, and ArF excimer laser, KrF excimer laser, F 2 excimer laser, EUV (extreme ultraviolet), VUV (vacuum ultraviolet), electron beam, X-ray, soft X-ray, etc. Can be done using radiation. This is mainly determined by the characteristics of the resist film.

上記のように、本発明のレジストパターン形成方法においては、露光時に、レジスト膜上に、保護膜を介して、空気の屈折率よりも大きくかつ使用されるレジスト膜の屈折率よりも小さい屈折率を有する液浸露光用液体を介在させる。このような液浸露光用液体としては、例えば、水(純水、脱イオン水)、またはフッ素系不活性液体等が挙げられる。これらのうち、コスト、安全性、環境問題および汎用性の観点からは、水(純水もしくは脱イオン水)を用いることが好ましい。   As described above, in the resist pattern forming method of the present invention, the refractive index is larger than the refractive index of air and smaller than the refractive index of the resist film to be used on the resist film through the protective film during exposure. A liquid for immersion exposure having Examples of such immersion exposure liquid include water (pure water, deionized water), and a fluorine-based inert liquid. Among these, it is preferable to use water (pure water or deionized water) from the viewpoints of cost, safety, environmental problems, and versatility.

また、使用する液浸露光用液体の屈折率としては、「空気の屈折率よりも大きくかつ使用されるレジスト組成物の屈折率よりも小さい」範囲内であれば、特に制限されない。   Further, the refractive index of the immersion exposure liquid to be used is not particularly limited as long as it is within the range of “greater than the refractive index of air and smaller than the refractive index of the resist composition to be used”.

次いで、該レジスト膜に対してPEB(露光後加熱)を行い、続いて、本発明リソグラフィー用洗浄剤を露光後の基板に接触させ保護膜を除去する。接触の方法は、パドル法、浸漬法、シャワー法等いずれでもよい。   Next, PEB (post-exposure heating) is performed on the resist film, and then the protective film is removed by bringing the cleaning agent for lithography of the present invention into contact with the exposed substrate. The contact method may be any of paddle method, dipping method, shower method and the like.

前記保護膜を除去した後、アルカリ性水溶液からなるアルカリ現像液を用いて現像処理する。なお、現像処理に続いてポストベークを行ってもよい。続いて、純水等を用いてリンスを行う。この水リンスは、例えば、基板を回転させながら基板表面に水を滴下または噴霧して、基板上の現像液および該現像液によって溶解したレジスト組成物を洗い流す。そして、乾燥を行うことにより、レジスト膜がマスクパターンに応じた形状にパターニングされた、レジストパターンが得られる。   After removing the protective film, development processing is performed using an alkaline developer composed of an alkaline aqueous solution. In addition, you may post-bake following a development process. Subsequently, rinsing is performed using pure water or the like. In this water rinsing, for example, water is dropped or sprayed on the surface of the substrate while rotating the substrate to wash away the developer on the substrate and the resist composition dissolved by the developer. And by drying, the resist pattern by which the resist film was patterned in the shape according to the mask pattern is obtained.

以下、本発明の実施例を説明するが、これら実施例は本発明を好適に説明するための例示に過ぎず、なんら本発明を限定するものではない。   Examples of the present invention will be described below. However, these examples are merely examples for suitably explaining the present invention, and do not limit the present invention.

[試験例1:揮発性試験]
試験例1では、リソグラフィー用洗浄剤の揮発性の評価を行った。なお、洗浄剤A、Bは、本発明のリソグラフィー用洗浄剤であり、洗浄剤C〜Fは、従来技術の洗浄剤である。
[Test Example 1: Volatility test]
In Test Example 1, the volatility of the lithography cleaning agent was evaluated. The cleaning agents A and B are the lithography cleaning agents of the present invention, and the cleaning agents C to F are conventional cleaning agents.

試験は、1L容器に、下記の洗浄剤1Lを入れ、室温にて放置し、24時間後、48時間後の溶媒の残存率を測定した。結果を表1に示す。
洗浄剤A:パーフルオロトリプロピルアミン(沸点130℃)
洗浄剤B:パーフルオロトリブチルアミン(沸点174℃)
洗浄剤C:パーフルオロ(2−ブチル)テトラヒドロフラン(沸点102℃)
洗浄剤D:パーフルオロブチルメチルエーテル(沸点:61℃)
洗浄剤E:プロピレングリコールモノエチルエーテルとプロピレングリコールモノメチルエーテルの混合溶剤(質量混合比7:3)
In the test, 1 L of the following cleaning agent was placed in a 1 L container and left at room temperature, and the residual ratio of the solvent after 24 hours and 48 hours was measured. The results are shown in Table 1.
Cleaning agent A: perfluorotripropylamine (boiling point 130 ° C.)
Cleaning agent B: perfluorotributylamine (boiling point 174 ° C.)
Cleaning agent C: perfluoro (2-butyl) tetrahydrofuran (boiling point 102 ° C.)
Cleaning agent D: perfluorobutyl methyl ether (boiling point: 61 ° C.)
Detergent E: Propylene glycol monoethyl ether and propylene glycol monomethyl ether mixed solvent (mass mixing ratio 7: 3)

Figure 2008090081
Figure 2008090081

表1の結果より、本発明のリソグラフィー用洗浄剤に含まれるフルオロアルキルアミンである洗浄剤A、Bは、揮発量が少ないため、洗浄剤として用いても揮発量を抑えることができ、環境への負荷が小さい溶媒であることが確認できた。   From the results in Table 1, the cleaning agents A and B, which are fluoroalkylamines contained in the lithography cleaning agent of the present invention, have a small amount of volatilization. It was confirmed that the solvent was a small load.

[試験例2:リソグラフィー評価試験]
試験例2では、本願発明リソグラフィー洗浄剤を用いて、レジストパターンを形成し、パターン形状を確認した。
[Test Example 2: Lithography evaluation test]
In Test Example 2, a resist pattern was formed using the lithography cleaning agent of the present invention, and the pattern shape was confirmed.

有機系反射防止膜組成物である「ARC−29A」(BrewerScience社製)を用いて膜厚77nmの有機系反射防止膜を形成した基板上に、ポジ型レジストである「TArF−P6111ME」(東京応化工業社製)を塗布し、ホットプレート上で、130℃90秒間プレベークして、前記反射防止膜上に膜厚200nmのレジスト膜を形成した。   On a substrate on which an organic antireflection film having a film thickness of 77 nm is formed using “ARC-29A” (manufactured by Brewer Science), which is an organic antireflection film composition, “TArF-P6111ME” (Tokyo) Oka Kogyo Co., Ltd.) was applied and pre-baked on a hot plate at 130 ° C. for 90 seconds to form a resist film having a thickness of 200 nm on the antireflection film.

次いで、サイトップCTX−809SP2(旭硝子社製)からなる樹脂(重量平均分子量:35000)をパーフルオロトリブチルアミンに溶解させ、樹脂濃度を1wt%としたフッ素置換ポリマー溶液を製造した。該レジスト膜上に、フッ素置換ポリマー溶液を回転塗布し、90℃にて60秒間加熱し、膜厚28nmの保護膜を形成した。   Next, a resin (weight average molecular weight: 35000) made of Cytop CTX-809SP2 (Asahi Glass Co., Ltd.) was dissolved in perfluorotributylamine to produce a fluorine-substituted polymer solution with a resin concentration of 1 wt%. A fluorine-substituted polymer solution was spin-coated on the resist film and heated at 90 ° C. for 60 seconds to form a protective film having a thickness of 28 nm.

次に、液浸露光用実験機LEIES 193−1(ニコン社製)を用いて二光束干渉実験を行なった。その後、130℃、90秒間の条件でPEB処理し、保護膜を洗浄剤Aに23℃にて60秒間接触させることにより除去し、続いて23.8質量%水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液を用いて23℃にて60秒間現像し、レジストパターンを形成した。   Next, a two-beam interference experiment was performed using an immersion exposure experimental machine LEIES 193-1 (manufactured by Nikon Corporation). Thereafter, PEB treatment was performed at 130 ° C. for 90 seconds, and the protective film was removed by contacting the cleaning agent A at 23 ° C. for 60 seconds, followed by using a 23.8 mass% tetramethylammonium hydroxide aqueous solution. Development was performed at 23 ° C. for 60 seconds to form a resist pattern.

このようにして得た90nmのライン・アンド・スペースが1:1となるレジストパターンを走査型電子顕微鏡(SEM)により観察したところ、このパターンプロファイルは良好な矩形形状であり、パターニングに対する悪影響は観察されなかった。
つまり、洗浄剤Aにて保護膜を処理した場合であっても、レジスト膜のパターニングには何ら悪影響を及ぼさないことが確認された。
When the 90 nm line and space resist pattern obtained in this way was observed with a scanning electron microscope (SEM), this pattern profile was a good rectangular shape, and no adverse effects on patterning were observed. Was not.
In other words, it was confirmed that even when the protective film was treated with the cleaning agent A, the patterning of the resist film was not adversely affected.

実施例1の洗浄剤を洗浄剤Bに変えた以外は、実施例1と同様の方法によりレジストパターンを形成した。得られたパターンを走査型電子顕微鏡により観察したところ、このパターンプロファイルは良好な矩形形状であった。   A resist pattern was formed by the same method as in Example 1 except that the cleaning agent in Example 1 was changed to Cleaning Agent B. When the obtained pattern was observed with a scanning electron microscope, this pattern profile was a good rectangular shape.

実施例1の洗浄剤を洗浄剤Cに変えた以外は実施例1と同様の方法によりレジストパターンを形成した。得られたパターンを走査型電子顕微鏡により観察したところ、このパターンプロファイルは良好な矩形形状であった。   A resist pattern was formed in the same manner as in Example 1 except that the cleaning agent in Example 1 was changed to Cleaning Agent C. When the obtained pattern was observed with a scanning electron microscope, this pattern profile was a good rectangular shape.

以上より、本発明の洗浄剤を用いても、従来の洗浄剤を使用した場合と同等のレジストパターンを形成できることが確認できた。   From the above, it was confirmed that even when the cleaning agent of the present invention was used, a resist pattern equivalent to the case where a conventional cleaning agent was used could be formed.

Claims (7)

水素原子の一部ないし全部がフッ素原子により置換されたフルオロアルキルアミンを含有することを特徴としたリソグラフィー用洗浄剤。   A cleaning agent for lithography, comprising a fluoroalkylamine in which part or all of hydrogen atoms are substituted with fluorine atoms. 前記フルオロアルキルアミンが、水素原子の全部がフッ素原子により置換されたパーフルオロアルキルアミンであることを特徴とした請求項1に記載のリソグラフィー用洗浄剤。   The lithographic cleaning agent according to claim 1, wherein the fluoroalkylamine is a perfluoroalkylamine in which all of the hydrogen atoms are substituted with fluorine atoms. 前記フルオロアルキルアミンが、炭素原子数2から4のフルオロアルキル基を有する第3級フルオロアルキルアミンであることを特徴とした請求項1または2に記載のリソグラフィー用洗浄剤。   The lithographic cleaning agent according to claim 1 or 2, wherein the fluoroalkylamine is a tertiary fluoroalkylamine having a fluoroalkyl group having 2 to 4 carbon atoms. 前記リソグラフィー用洗浄剤が、フォトリソグラフィー工程において使用されるフッ素置換ポリマーからなる被膜を洗浄するための洗浄剤であることを特徴とした請求項1から3のいずれか1項に記載のリソグラフィー用洗浄剤。   The lithographic cleaning agent according to any one of claims 1 to 3, wherein the lithographic cleaning agent is a cleaning agent for cleaning a film made of a fluorine-substituted polymer used in a photolithography process. Agent. 前記フッ素置換ポリマーが、少なくとも環式フルオロアルキルエーテルを含有することを特徴とした請求項4に記載のリソグラフィー用洗浄剤。   The lithography cleaning agent according to claim 4, wherein the fluorine-substituted polymer contains at least a cyclic fluoroalkyl ether. 前記フッ素置換ポリマーからなる被膜が、液浸露光プロセスにおいてレジスト上層の保護膜を形成するための被膜であることを特徴とした請求項4または5に記載のリソグラフィー用洗浄剤。   6. The lithographic cleaning agent according to claim 4, wherein the coating film made of the fluorine-substituted polymer is a coating film for forming a protective film on the upper layer of the resist in an immersion exposure process. 基板上にフォトレジスト膜を設け、該フォトレジスト膜上に保護膜を形成した後、該フォトレジスト膜を選択的に露光した後、請求項1から6のいずれか1項に記載のリソグラフィー用洗浄剤を用いて前記保護膜を除去し、続いてフォトレジスト膜を現像処理することによりフォトレジストパターンを得ることを特徴としたフォトレジストパターンの形成方法。   The lithography cleaning according to claim 1, wherein a photoresist film is provided on the substrate, a protective film is formed on the photoresist film, and the photoresist film is selectively exposed, and then the lithography cleaning according to claim 1. A method for forming a photoresist pattern, comprising: removing the protective film using an agent, and subsequently developing the photoresist film to obtain a photoresist pattern.
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