JP2008209799A - Photoresist pattern forming method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、リソグラフィ微細化のために使用される液浸露光時に、フォトレジスト膜を保護するとともに、フォトレジスト膜の成分の溶出を抑えて投影露光装置のレンズを保護する上層膜を形成するのに有用な上層膜形成組成物を用いたフォトレジストパターン形成方法に関する。 The present invention protects a photoresist film during immersion exposure used for lithography miniaturization, and forms an upper film that protects a lens of a projection exposure apparatus by suppressing elution of components of the photoresist film. The present invention relates to a method for forming a photoresist pattern using a composition for forming an upper layer film useful for the present invention.
半導体素子等を製造するに際しては、フォトマスクとしてのレチクルのパターンを投影光学系を介してフォトレジスト膜(以下、「フォトレジスト」と記す場合がある)が塗布されたウェハ上の各ショット領域に転写する、ステッパー型、又はステップアンドスキャン方式の投影露光装置が使用されている。投影露光装置に備えられている投影光学系の解像度は、使用する露光波長が短く、投影光学系の開口数が大きいほど高くなる。そのため、集積回路の微細化に伴い投影露光装置で使用される放射線の波長である露光波長は年々短波長化しており、投影光学系の開口数も増大してきている。 When manufacturing a semiconductor element or the like, a reticle pattern as a photomask is applied to each shot region on a wafer coated with a photoresist film (hereinafter sometimes referred to as “photoresist”) via a projection optical system. A stepper type or step-and-scan type projection exposure apparatus for transferring is used. The resolution of the projection optical system provided in the projection exposure apparatus becomes higher as the exposure wavelength used is shorter and the numerical aperture of the projection optical system is larger. For this reason, with the miniaturization of integrated circuits, the exposure wavelength, which is the wavelength of radiation used in the projection exposure apparatus, has become shorter year by year, and the numerical aperture of the projection optical system has also increased.
また、露光を行う際には、解像度と同様に焦点深度も重要となる。解像度R及び焦点深度δは、それぞれ以下の数式で表される。同じ解像度Rを得るには、短い波長を有する放射線を用いた方が大きな焦点深度δを得ることができる。
R=k1・λ/NA (i)
δ=k2・λ/NA2 (ii)
(但し、λは露光波長、NAは投影光学系の開口数、k1及びk2はいずれもプロセス係数である)
In addition, when performing exposure, the depth of focus is important as well as the resolution. The resolution R and the depth of focus δ are each expressed by the following equations. In order to obtain the same resolution R, it is possible to obtain a large depth of focus δ by using radiation having a short wavelength.
R = k1 · λ / NA (i)
δ = k2 · λ / NA2 (ii)
(Where λ is the exposure wavelength, NA is the numerical aperture of the projection optical system, and k1 and k2 are both process coefficients)
露光されるウェハ表面にはフォトレジスト膜が形成されており、このフォトレジスト膜にパターンが転写される。従来の投影露光装置では、ウェハが配置される空間は、空気又は窒素で満たされている。このとき、ウェハと投影露光装置のレンズとの空間が屈折率nの媒体で満たされると、上記の解像度R、焦点深度δは以下の数式にて表される。
R=k1・(λ/n)/NA (iii)
δ=k2・nλ/NA2 (iv)
A photoresist film is formed on the exposed wafer surface, and the pattern is transferred to the photoresist film. In the conventional projection exposure apparatus, the space in which the wafer is placed is filled with air or nitrogen. At this time, when the space between the wafer and the lens of the projection exposure apparatus is filled with a medium having a refractive index n, the resolution R and the depth of focus δ are expressed by the following equations.
R = k1 · (λ / n) / NA (iii)
δ = k2 · nλ / NA2 (iv)
例えば、ArFプロセスで、前記媒体として水を使用する場合、波長193nmの光の水中での屈折率n=1.44を用いると、空気又は窒素を媒体とする露光時と比較し、解像度Rは69.4%(R=k1・(λ/1.44)/NA)、焦点深度は144%(δ=k2・1.44λ/NA2)となる。 For example, when water is used as the medium in the ArF process, when the refractive index n = 1.44 in water of light having a wavelength of 193 nm is used, the resolution R is compared with that during exposure using air or nitrogen as a medium. 69.4% (R = k1 · (λ / 1.44) / NA), and the focal depth is 144% (δ = k2 · 1.44λ / NA2).
このように、露光するための放射線の波長を短波長化し、より微細なパターンを転写できる投影露光する方法を液浸露光といい、リソグラフィの微細化、特に数10nm単位のリソグラフィには、必須の技術と考えられ、その投影露光装置も知られている(特許文献1を参照)。 In this way, the projection exposure method capable of shortening the wavelength of radiation for exposure and transferring a finer pattern is called immersion exposure, which is indispensable for lithography miniaturization, particularly lithography of several tens of nanometers. The projection exposure apparatus is also known (refer to Patent Document 1).
水を液浸露光時の媒体とする液浸露光方法においては、ウェハ上に塗布形成されたフォトレジスト膜と投影露光装置のレンズは、それぞれ水と接触する。そのため、フォトレジスト膜に水が浸透し、フォトレジストの解像度が低下することがある。また、投影露光装置のレンズはフォトレジストを構成する成分が水へ溶出することによりレンズ表面を汚染することもある。 In the immersion exposure method using water as a medium for immersion exposure, the photoresist film formed on the wafer and the lens of the projection exposure apparatus are in contact with water, respectively. Therefore, water may penetrate into the photoresist film and the resolution of the photoresist may be reduced. In addition, the lens of the projection exposure apparatus may contaminate the lens surface due to elution of components constituting the photoresist into water.
このため、フォトレジスト膜と水等の媒体とを遮断する目的で、フォトレジスト膜上に上層膜(保護膜)を形成する方法がある。但し、この上層膜に対しては、(1)放射線の波長に対して十分な透過性を有すること、(2)フォトレジスト膜と殆どインターミキシングを起こすことなくフォトレジスト膜上に形成可能であること、(3)液浸露光時に際して水等の媒体に溶出することなく安定な被膜を維持可能であること、(4)現像液であるアルカリ液等に容易に溶解すること等の特性を有することが要求される。なお、関連する従来技術文献としては、特許文献2及び特許文献3等が開示されている。
For this reason, there is a method of forming an upper layer film (protective film) on the photoresist film for the purpose of blocking the photoresist film from a medium such as water. However, the upper layer film can be formed on the photoresist film with (1) sufficient transparency to the wavelength of radiation, and (2) almost no intermixing with the photoresist film. (3) It is possible to maintain a stable coating without leaching into a medium such as water at the time of immersion exposure, and (4) it is easily dissolved in an alkaline solution or the like as a developer. Is required. Note that
特許文献2及び3で開示されたレジストパターン形成方法によれば、レジスト膜の構成成分によっては上層膜を塗布する工程において必要以上にインターミキシング層が発生してしまい、結果として、現像液による剥離後に所望のレジスト膜厚を維持できず、その後のドライエッチング工程においてエッチング不良が発生する恐れがある。その為、上層膜で保護するレジスト膜の構成成分と適用される上層膜成分との非相溶性に関して考慮する必要がある。
According to the resist pattern forming method disclosed in
本発明は、このような問題に対処するためになされたもので、露光波長、特に248nm(KrF)および193nm(ArF)での十分な透過性と、フォトレジスト膜とそれ上に塗布される上層膜との間で殆どインターミキシングを起こさない感放射線性樹脂組成物と上層膜形成組成物とを用いたフォトレジストパターン形成方法の提供を目的とする。 The present invention has been made to address such problems, and has sufficient transparency at exposure wavelengths, particularly 248 nm (KrF) and 193 nm (ArF), and a photoresist film and an upper layer applied thereon. It is an object of the present invention to provide a method for forming a photoresist pattern using a radiation sensitive resin composition that hardly causes intermixing with a film and an upper film forming composition.
本発明者らは、酸解離性基を含む樹脂と感放射線性樹脂組成物を基板上に塗布してフォトレジスト膜を形成する工程と、次いでフォトレジスト膜に上層膜を形成する工程と、前記上層膜とレンズとの間に液浸媒体を配置し、フォトレジスト膜及び上層膜に露光光を照射し、次に現像することで、上記課題を達成することが可能であることを見出した。すなわち本発明によれば、以下に示すフォトレジストパターン形成方法が提供される。 The present inventors include a step of applying a resin containing an acid dissociable group and a radiation-sensitive resin composition on a substrate to form a photoresist film, a step of forming an upper layer film on the photoresist film, It has been found that the above problem can be achieved by disposing an immersion medium between the upper layer film and the lens, irradiating the photoresist film and the upper layer film with exposure light, and then developing. That is, according to the present invention, the following photoresist pattern forming method is provided.
[1]酸解離性基を含む繰返し単位を樹脂全体に対し60モル%を超えて含有する樹脂(A)と感放射線性酸発生剤(B)を含有する感放射線性樹脂組成物を基板上に塗布してフォトレジスト膜を形成する工程と、炭素数4〜10のアルコールを溶剤中の質量比で50質量%以下の割合で含有する上層膜形成組成物を前記フォトレジスト膜に塗布して上層膜を形成する工程と、前記上層膜とレンズとの間に液浸媒体を配置し、前記液浸媒体と所定のパターンを有する前記マスクとを介して前記フォトレジスト膜及び前記上層膜に露光光を照射し、次いで現像することによってレジストパターンを得る工程と、を備えるフォトレジストパターン形成方法。 [1] A radiation-sensitive resin composition containing a resin (A) containing a repeating unit containing an acid-dissociable group in an amount exceeding 60 mol% and a radiation-sensitive acid generator (B) on the substrate. And a step of forming a photoresist film by applying to the photoresist film, and applying an upper layer film-forming composition containing an alcohol having 4 to 10 carbon atoms in a mass ratio of 50% by mass or less to the photoresist film. A step of forming an upper layer film, an immersion medium is disposed between the upper layer film and the lens, and the photoresist film and the upper layer film are exposed through the immersion medium and the mask having a predetermined pattern. Irradiating light and then developing to obtain a resist pattern.
[2]前記上層膜形成組成物が、下記一般式(1−1)〜(1−5)で表される繰り返し単位を少なくとも1種以上含有する樹脂(a)を含有する前記[1]記載のレジストパターン形成方法。
[3]前記感放射線性樹脂組成物に含まれる前記樹脂(A)がラクトン構造を含有する繰り返し単位を含有する前記[1]又は[2]記載のレジストパターン形成方法。 [3] The resist pattern forming method according to [1] or [2], wherein the resin (A) contained in the radiation-sensitive resin composition contains a repeating unit containing a lactone structure.
本発明の感放射線性組成物と上層膜形成組成物にて形成されたフォトレジスト膜と上層膜は、露光波長、特に248nm(KrF)および193nm(ArF)での十分な透過性を有し、それぞれの膜間で殆どインターミキシングを起こすことなくフォトレジストパターンを形成することができる。 The photoresist film and the upper layer film formed with the radiation-sensitive composition and the upper layer film-forming composition of the present invention have sufficient transparency at exposure wavelengths, particularly 248 nm (KrF) and 193 nm (ArF), A photoresist pattern can be formed with almost no intermixing between the respective films.
以下、本発明の最良の実施形態について説明するが、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではなく、発明の範囲を逸脱しない限りにおいて、変更、修正、改良を加え得るものである。 Hereinafter, the best embodiment of the present invention will be described, but the present invention is not limited to the following embodiment, and changes, modifications, and improvements can be added without departing from the scope of the invention. .
[1]感放射線性組成物
本発明の感放射線性樹脂組成物は、酸の作用によってアルカリ可溶性となる繰り返し単位を60モル%を超えて含有する樹脂(A)と感放射線性酸発生剤(B)を含有する組成物である。
[1] Radiation-sensitive composition The radiation-sensitive resin composition of the present invention comprises a resin (A) containing more than 60 mol% of a repeating unit that becomes alkali-soluble by the action of an acid and a radiation-sensitive acid generator ( A composition containing B).
[1−1]樹脂(A)
樹脂(A)は下記一般式(1)で表される酸の作用よってアルカリ可溶性となる繰り返し単位(1)を含有する。
[1-1] Resin (A)
The resin (A) contains a repeating unit (1) that becomes alkali-soluble by the action of an acid represented by the following general formula (1).
上記繰り返し単位(1)を構成するための単量体としては、例えば、(メタ)アクリル酸2−メチルアダマンチル−2−イルエステル、(メタ)アクリル酸2−エチルアダマンチル−2−イルエステル、(メタ)アクリル酸−2−メチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−イルエステル、(メタ)アクリル酸−2−エチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−イルエステル、(メタ)アクリル酸1−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−イル)−1−メチルエチルエステル、(メタ)アクリル酸1−(アダマンタン−1−イル)−1−メチルエチルエステル、(メタ)アクリル酸1−メチル−1−シクロペンチルエステル、(メタ)アクリル酸1−エチル−1−シクロペンチルエステル、(メタ)アクリル酸1−メチル−1−シクロヘキシルエステル、(メタ)アクリル酸1−エチル−1−シクロヘキシルエステル等が好ましい。なお、本発明の感放射線性樹脂組成物用重合体は、2種以上の上記繰り返し単位(1)を含有してもよい。 Examples of the monomer for constituting the repeating unit (1) include (meth) acrylic acid 2-methyladamantyl-2-yl ester, (meth) acrylic acid 2-ethyladamantyl-2-yl ester, (Meth) acrylic acid-2-methylbicyclo [2.2.1] hept-2-yl ester, (meth) acrylic acid-2-ethylbicyclo [2.2.1] hept-2-yl ester, (meth) Acrylic acid 1- (bicyclo [2.2.1] hept-2-yl) -1-methylethyl ester, (meth) acrylic acid 1- (adamantan-1-yl) -1-methylethyl ester, (meth) 1-methyl-1-cyclopentyl acrylate, 1-ethyl-1-cyclopentyl (meth) acrylate, 1-methyl-1-cyclohexyl (meth) acrylate Glycol ester, (meth) acrylic acid 1-ethyl-1-cyclohexyl ester, and the like are preferable. In addition, the polymer for radiation sensitive resin compositions of this invention may contain the 2 or more types of said repeating unit (1).
また、本発明の感放射線性樹脂組成物は、その他の繰り返し単位としてラクトン骨格を有する繰り返し単位(2)を含有しても良い。繰り返し単位(2)を構成するための単量体としては、例えば、(メタ)アクリル酸−5−オキソ−4−オキサ−トリシクロ[4.2.1.03,7]ノナ−2−イルエステル、(メタ)アクリル酸−5−オキソ−4−オキサ−トリシクロ[5.2.1.03,8]デカ−2−イルエステル、(メタ)アクリル酸−6−オキソ−7−オキサ−ビシクロ[3.2.1]オクタ−2−イルエステル、(メタ)アクリル酸−7−オキソ−8−オキサ−ビシクロ[3.3.1]オクタ−2−イルエステル、(メタ)アクリル酸−2−オキソテトラヒドロピラン−4−イルエステル、(メタ)アクリル酸−5−オキソテトラヒドロフラン−3−イルエステル、(メタ)アクリル酸−2−オキソテトラヒドロフラン−3−イルエステル、(メタ)アクリル酸−2−オキソテトラヒドロフラン−3−イルエステル、(メタ)アクリル酸−5−オキソテトラヒドロフラン−2−イルメチルエステル等を挙げることができる。 Moreover, the radiation sensitive resin composition of this invention may contain the repeating unit (2) which has a lactone skeleton as another repeating unit. As a monomer for constituting the repeating unit (2), for example, (meth) acrylic acid-5-oxo-4-oxa-tricyclo [4.2.1.0 3,7 ] non-2-yl Ester, (meth) acrylic acid-5-oxo-4-oxa-tricyclo [5.2.1.0 3,8 ] dec-2-yl ester, (meth) acrylic acid-6-oxo-7-oxa- Bicyclo [3.2.1] oct-2-yl ester, (meth) acrylic acid-7-oxo-8-oxa-bicyclo [3.3.1] oct-2-yl ester, (meth) acrylic acid- 2-oxotetrahydropyran-4-yl ester, (meth) acrylic acid-5-oxotetrahydrofuran-3-yl ester, (meth) acrylic acid-2-oxotetrahydrofuran-3-yl ester, (meth) acrylic ester Examples thereof include oxalic acid-2-oxotetrahydrofuran-3-yl ester and (meth) acrylic acid-5-oxotetrahydrofuran-2-ylmethyl ester.
また、その他の繰り返し単位として、メタ)アクリル酸−ビシクロ[2.2.1]ヘプチルエステル、(メタ)アクリル酸−シクロヘキシルエステル、(メタ)アクリル酸−ビシクロ[4.4.0]デカニルエステル、(メタ)アクリル酸−ビシクロ[2.2.2]オクチルエステル、(メタ)アクリル酸−トリシクロ[5.2.1.02,6]デカニルエステル、(メタ)アクリル酸−テトラシクロ[6.2.1.13,6.02,7]ドデカニルエステル、(メタ)アクリル酸−トリシクロ[3.3.1.13,7]デカニルエステル等。 As other repeating units, meth) acrylic acid-bicyclo [2.2.1] heptyl ester, (meth) acrylic acid-cyclohexyl ester, (meth) acrylic acid-bicyclo [4.4.0] decanyl ester , (Meth) acrylic acid-bicyclo [2.2.2] octyl ester, (meth) acrylic acid-tricyclo [5.2.1.0 2,6 ] decanyl ester, (meth) acrylic acid-tetracyclo [6] 2.1.1 3,6 . 0 2,7 ] dodecanyl ester, (meth) acrylic acid-tricyclo [3.3.1.1 3,7 ] decanyl ester, and the like.
メタ)アクリル酸(1,1,1−トリフルオロ−2−トリフルオロメチル−2−ヒドロキシ−3−プロピル)エステル、(メタ)アクリル酸(1,1,1−トリフルオロ−2−トリフルオロメチル−2−ヒドロキシ−5−ペンチル)エステル、(メタ)アクリル酸2−{[5−(1’,1’,1’−トリフルオロ−2’−トリフルオロメチル−2’−ヒドロキシ)プロピル]ビシクロ[2.2.1]ヘプチル}エステル、(メタ)アクリル酸3−{[8−(1’,1’,1’−トリフルオロ−2’−トリフルオロメチル−2’−ヒドロキシ)プロピル]テトラシクロ[6.2.1.13,6.02,7]ドデシル}エステル等。 (Meth) acrylic acid (1,1,1-trifluoro-2-trifluoromethyl-2-hydroxy-3-propyl) ester, (meth) acrylic acid (1,1,1-trifluoro-2-trifluoromethyl) -2-hydroxy-5-pentyl) ester, (meth) acrylic acid 2-{[5- (1 ′, 1 ′, 1′-trifluoro-2′-trifluoromethyl-2′-hydroxy) propyl] bicyclo [2.2.1] heptyl} ester, (meth) acrylic acid 3-{[8- (1 ′, 1 ′, 1′-trifluoro-2′-trifluoromethyl-2′-hydroxy) propyl] tetracyclo [6.2.1.1 3,6 . 0 2,7 ] dodecyl} ester and the like.
メタ)アクリル酸3−ヒドロキシアダマンタン−1−イルメチルエステル、(メタ)アクリル酸3,5−ジヒドロキシアダマンタン−1−イルメチルエステル、(メタ)アクリル酸3−ヒドロキシ−5−メチルアダマンタン−1−イルエステル、(メタ)アクリル酸3,5−ジヒドロキシ−7−メチルアダマンタン−1−イルエステル、(メタ)アクリル酸3−ヒドロキシ−5,7−ジメチルアダマンタン−1−イルエステル、(メタ)アクリル酸3−ヒドロキシ−5,7−ジメチルアダマンタン−1−イルメチルエステル等。 (Meth) acrylic acid 3-hydroxyadamantan-1-ylmethyl ester, (meth) acrylic acid 3,5-dihydroxyadamantan-1-ylmethyl ester, (meth) acrylic acid 3-hydroxy-5-methyladamantan-1-yl Ester, (meth) acrylic acid 3,5-dihydroxy-7-methyladamantan-1-yl ester, (meth) acrylic acid 3-hydroxy-5,7-dimethyladamantan-1-yl ester, (meth) acrylic acid 3 -Hydroxy-5,7-dimethyladamantan-1-ylmethyl ester and the like.
(メタ)アクリル酸アダマンチルメチル、(メタ)アクリル酸カルボキシノルボルニル、(メタ)アクリル酸カルボキシトリシクロデカニル、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸n−プロピル、(メタ)アクリル酸n−ブチル、(メタ)アクリル酸2−メチルプロピル、(メタ)アクリル酸1−メチルプロピル、(メタ)アクリル酸t−ブチル、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシプロピル、(メタ)アクリル酸3−ヒドロキシプロピル、(メタ)アクリル酸シクロペンチル、(メタ)アクリル酸シクロヘキシル、(メタ)アクリル酸4−メトキシシクロヘキシル等。 (Meth) acrylic acid adamantylmethyl, (meth) acrylic acid carboxynorbornyl, (meth) acrylic acid carboxytricyclodecanyl, (meth) acrylic acid methyl, (meth) acrylic acid ethyl, (meth) acrylic acid n- Propyl, n-butyl (meth) acrylate, 2-methylpropyl (meth) acrylate, 1-methylpropyl (meth) acrylate, t-butyl (meth) acrylate, 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, (Meth) acrylic acid 2-hydroxypropyl, (meth) acrylic acid 3-hydroxypropyl, (meth) acrylic acid cyclopentyl, (meth) acrylic acid cyclohexyl, (meth) acrylic acid 4-methoxycyclohexyl, and the like.
1,2−アダマンタンジオールジ(メタ)アクリレート、1,3−アダマンタンジオールジ(メタ)アクリレート、1,4−アダマンタンジオールジ(メタ)アクリレート、トリシクロデカニルジメチロールジ(メタ)アクリレート等、メチレングリコールジ(メタ)アクリレート、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、プロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,6−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、2,5−ジメチル−2,5−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、1,8−オクタンジオールジ(メタ)アクリレート、1,9−ノナンジオールジ(メタ)アクリレート、1,4−ビス(2−ヒドロキシプロピル)ベンゼンジ(メタ)アクリレート、1,3−ビス(2−ヒドロキシプロピル)ベンゼンジ(メタ)アクリレート等が挙げられる。 1,2-adamantanediol di (meth) acrylate, 1,3-adamantanediol di (meth) acrylate, 1,4-adamantanediol di (meth) acrylate, tricyclodecanyl dimethylol di (meth) acrylate, etc., methylene Glycol di (meth) acrylate, ethylene glycol di (meth) acrylate, propylene glycol di (meth) acrylate, 1,6-hexanediol di (meth) acrylate, 2,5-dimethyl-2,5-hexanediol di (meth) ) Acrylate, 1,8-octanediol di (meth) acrylate, 1,9-nonanediol di (meth) acrylate, 1,4-bis (2-hydroxypropyl) benzenedi (meth) acrylate, 1,3-bis ( 2-hydroxypropyl) benzenedi Meth) acrylate.
樹脂(A)が繰り返し単位(1)を含有する場合、その含有率は、上記重合体の全繰り返し単位に対して、60モル%を超えて含有されることが好ましい。繰り返し単位(1)の含有率が60モル%以下であると、レジストとしての解像性能が低下する恐れがある。 When resin (A) contains a repeating unit (1), it is preferable that the content rate contains more than 60 mol% with respect to all the repeating units of the said polymer. There exists a possibility that the resolution performance as a resist may fall that the content rate of a repeating unit (1) is 60 mol% or less.
樹脂(A)は、例えば、ヒドロパーオキシド類、ジアルキルパーオキシド類、ジアシルパーオキシド類、アゾ化合物等のラジカル重合開始剤を使用し、必要に応じて連鎖移動剤の存在下で、適当な溶媒中において各繰り返し単位を構成するための重合性不飽和単量体を重合させることにより製造することができる。 Resin (A) uses, for example, a radical polymerization initiator such as hydroperoxides, dialkyl peroxides, diacyl peroxides, and azo compounds, and in the presence of a chain transfer agent, if necessary, in a suitable solvent. It can be produced by polymerizing a polymerizable unsaturated monomer for constituting each repeating unit.
上記重合に用いられる溶媒としては、例えば、n−ペンタン、n−ヘキサン、n−ヘプタン、n−オクタン、n−ノナン、n−デカン等のアルカン類、シクロヘキサン、シクロヘプタン、シクロオクタン、デカリン、ノルボルナン等のシクロアルカン類、ベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、クメン等の芳香族炭化水素類、クロロブタン類、ブロモヘキサン類、ジクロロエタン類、ヘキサメチレンジブロミド、クロロベンゼン等のハロゲン化炭化水素類、酢酸エチル、酢酸n−ブチル、酢酸i−ブチル、プロピオン酸メチル等の飽和カルボン酸エステル類、アセトン、2−ブタノン、4−メチル−2−ペンタノン、2−ヘプタノン等のケトン類、テトラヒドロフラン、ジメトキシエタン類、ジエトキシエタン類等のエーテル類等を挙げることができる。なお、これらの溶媒は、単独又は2種以上を混合して使用することができる。また、上記重合における反応温度は、通常、40〜150℃、好ましくは50〜120℃であり、反応時間は、通常、1〜48時間、好ましくは1〜24時間である。 Examples of the solvent used for the polymerization include alkanes such as n-pentane, n-hexane, n-heptane, n-octane, n-nonane, n-decane, cyclohexane, cycloheptane, cyclooctane, decalin, norbornane. Cycloalkanes such as benzene, toluene, xylene, ethylbenzene, cumene and other aromatic hydrocarbons, chlorobutanes, bromohexanes, dichloroethanes, hexamethylene dibromide, halogenated hydrocarbons such as chlorobenzene, ethyl acetate, Saturated carboxylic acid esters such as n-butyl acetate, i-butyl acetate and methyl propionate, ketones such as acetone, 2-butanone, 4-methyl-2-pentanone and 2-heptanone, tetrahydrofuran, dimethoxyethanes, di Ethers such as ethoxyethanes It can be mentioned. In addition, these solvents can be used individually or in mixture of 2 or more types. Moreover, the reaction temperature in the said superposition | polymerization is 40-150 degreeC normally, Preferably it is 50-120 degreeC, and reaction time is 1-48 hours normally, Preferably it is 1-24 hours.
本発明の感放射線性樹脂組成物用重合体は、その分子量に特に制限はないが、ゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)によるポリスチレン換算重量平均分子量(以下、「Mw」という場合がある)が、1,000〜100,000であることが良く、好ましくは1,000〜30,000、さらに好ましくは1,000〜20,000である。上記重合体のMwが1,000未満であると、レジスト膜を形成した場合に、その耐熱性が低下する恐れがある。一方、100,000を越えると、レジスト膜を形成した場合に、その現像性が低下する恐れがある。また、上記重合体のMwと、ゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)によるポリスチレン換算数平均分子量(以下、「Mn」という場合がある)との比(Mw/Mn)は、通常、1〜5、好ましくは1〜3である。 The molecular weight of the polymer for radiation-sensitive resin composition of the present invention is not particularly limited, but the polystyrene-reduced weight average molecular weight (hereinafter sometimes referred to as “Mw”) by gel permeation chromatography (GPC) is 1. It is good that it is 1,000-100,000, Preferably it is 1,000-30,000, More preferably, it is 1,000-20,000. When the Mw of the polymer is less than 1,000, when the resist film is formed, the heat resistance may be lowered. On the other hand, if it exceeds 100,000, the developability of the resist film may decrease. The ratio (Mw / Mn) of the polymer Mw to the polystyrene-equivalent number average molecular weight (hereinafter sometimes referred to as “Mn”) by gel permeation chromatography (GPC) is usually 1 to 5, preferably Is 1-3.
また、本発明の感放射線性樹脂組成物用重合体は、ハロゲン、金属等の不純物の含有量が少ないことが好ましく、不純物を少なくすると、形成するレジスト膜の感度、解像度、プロセス安定性、パターン形状等を更に改善することができる。上記重合体の精製法としては、例えば、水洗、液々抽出等の化学的精製法や、これらの化学的精製法と限外ろ過、遠心分離等の物理的精製法との組合せ等を挙げることができる。なお、本発明の感放射線性樹脂組成物用重合体は、単独又は2種以上を混合して使用することができる。 In addition, the polymer for radiation-sensitive resin composition of the present invention preferably has a low content of impurities such as halogen and metal, and if the impurities are reduced, the sensitivity, resolution, process stability, pattern of the resist film to be formed are reduced. The shape and the like can be further improved. Examples of the purification method of the polymer include chemical purification methods such as washing with water and liquid-liquid extraction, and combinations of these chemical purification methods with physical purification methods such as ultrafiltration and centrifugation. Can do. In addition, the polymer for radiation sensitive resin compositions of this invention can be used individually or in mixture of 2 or more types.
[1−2]感放射線性酸発生剤(B)
本発明に係る感放射線性酸発生剤(以下、「酸発生剤(B)」ともいう。)は、放射線をフォトレジスト被膜に照射すること(露光)により、該被膜において酸を発生する化合物である。酸の作用によりアルカリ可溶性を発現する構造を有する繰り返し単位(1)を含む樹脂(A)に対し、露光により酸発生剤(B)から発生した酸が作用し、上記繰り返し単位(1)中の酸解離性基が解離(保護基が脱離)し、その結果、フォトレジスト被膜の露光部がアルカリ現像液に易溶性となり、ポジ型のレジストパターンが形成される。酸発生剤(B)としては、以下の物質が挙げられる。
[1-2] Radiation sensitive acid generator (B)
The radiation-sensitive acid generator (hereinafter also referred to as “acid generator (B)”) according to the present invention is a compound that generates an acid in the coating film by irradiating the photoresist film with radiation (exposure). is there. The acid generated from the acid generator (B) by exposure to the resin (A) containing the repeating unit (1) having a structure that expresses alkali solubility by the action of an acid acts, whereby the repeating unit (1) The acid dissociable group is dissociated (the protecting group is eliminated). As a result, the exposed portion of the photoresist film becomes readily soluble in an alkali developer, and a positive resist pattern is formed. Examples of the acid generator (B) include the following substances.
例えば、トリフェニルスルホニウムトリフルオロメタンスルホネート、トリ−tert−ブチルフェニルスルホニウムトリフルオロメタンスルホネート、4−シクロヘキシルフェニル−ジフェニルスルホニウムトリフルオロメタンスルホネート、4−メタンスルホニルフェニル−ジフェニルスルホニウムトリフルオロメタンスルホネート、1−(3,5−ジメチル−4−ヒドロキシフェニル)テトラヒドロチオフェニウムトリフルオロメタンスルホネート、1−(4−n−ブトキシナフチル)テトラヒドロチオフェニウムトリフルオロメタンスルホネート、トリフェニルスルホニウムパーフルオロ−n−ブタンスルホネート、トリ−tert−ブチルフェニルスルホニウムパーフルオロ−n−ブタンスルホネート、4−シクロヘキシルフェニル−ジフェニルスルホニウムパーフルオロ−n−ブタンスルホネート、4−メタンスルホニルフェニル−ジフェニルスルホニウムパーフルオロ−n−ブタンスルホネート、1−(3,5−ジメチル−4−ヒドロキシフェニル)テトラヒドロチオフェニウムパーフルオロ−n−ブタンスルホネート、1−(4−n−ブトキシナフチル)テトラヒドロチオフェニウムパーフルオロ−n−ブタンスルホネート等。 For example, triphenylsulfonium trifluoromethanesulfonate, tri-tert-butylphenylsulfonium trifluoromethanesulfonate, 4-cyclohexylphenyl-diphenylsulfonium trifluoromethanesulfonate, 4-methanesulfonylphenyl-diphenylsulfonium trifluoromethanesulfonate, 1- (3,5- Dimethyl-4-hydroxyphenyl) tetrahydrothiophenium trifluoromethanesulfonate, 1- (4-n-butoxynaphthyl) tetrahydrothiophenium trifluoromethanesulfonate, triphenylsulfonium perfluoro-n-butanesulfonate, tri-tert-butylphenyl Sulfonium perfluoro-n-butanesulfonate, 4-cyclohexylpheny -Diphenylsulfonium perfluoro-n-butanesulfonate, 4-methanesulfonylphenyl-diphenylsulfonium perfluoro-n-butanesulfonate, 1- (3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl) tetrahydrothiophenium perfluoro-n- Butanesulfonate, 1- (4-n-butoxynaphthyl) tetrahydrothiophenium perfluoro-n-butanesulfonate, and the like.
トリフェニルスルホニウムパーフルオロ−n−オクタンスルホネート、トリ−tert−ブチルフェニルスルホニウムパーフルオロ−n−オクタンスルホネート、4−シクロヘキシルフェニル−ジフェニルスルホニウムパーフルオロ−n−オクタンスルホネート、4−メタンスルホニルフェニル−ジフェニルスルホニウムパーフルオロ−n−オクタンスルホネート、1−(3,5−ジメチル−4−ヒドロキシフェニル)テトラヒドロチオフェニウムパーフルオロ−n−オクタンスルホネート、1−(4−n−ブトキシナフチル)テトラヒドロチオフェニウムパーフルオロ−n−オクタンスルホネート、トリフェニルスルホニウム2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプタ−2'−イル)−1,1,2,2−テトラフルオロエタンスルホネート、トリ−tert−ブチルフェニルスルホニウム2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプタ−2'−イル)−1,1,2,2−テトラフルオロエタンスルホネート、4−シクロヘキシルフェニル−ジフェニルスルホニウム2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプタ−2'−イル)−1,1,2,2−テトラフルオロエタンスルホネート、4−メタンスルホニルフェニル−ジフェニルスルホニウム2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプタ−2'−イル)−1,1,2,2−テトラフルオロエタンスルホネート、1−(3,5−ジメチル−4−ヒドロキシフェニル)テトラヒドロチオフェニウム2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプタ−2'−イル)−1,1,2,2−テトラフルオロエタンスルホネート、1−(4−n−ブトキシナフチル)テトラヒドロチオフェニウム2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプタ−2'−イル)−1,1,2,2−テトラフルオロエタンスルホネート等。 Triphenylsulfonium perfluoro-n-octane sulfonate, tri-tert-butylphenylsulfonium perfluoro-n-octane sulfonate, 4-cyclohexylphenyl-diphenylsulfonium perfluoro-n-octane sulfonate, 4-methanesulfonylphenyl-diphenylsulfonium per Fluoro-n-octanesulfonate, 1- (3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl) tetrahydrothiophenium perfluoro-n-octanesulfonate, 1- (4-n-butoxynaphthyl) tetrahydrothiophenium perfluoro- n-octanesulfonate, triphenylsulfonium 2- (bicyclo [2.2.1] hepta-2'-yl) -1,1,2,2-tetrafluoroethanesulfonate, tri -Tert-butylphenylsulfonium 2- (bicyclo [2.2.1] hepta-2'-yl) -1,1,2,2-tetrafluoroethanesulfonate, 4-cyclohexylphenyl-diphenylsulfonium 2- (bicyclo [ 2.2.1] Hepta-2′-yl) -1,1,2,2-tetrafluoroethanesulfonate, 4-methanesulfonylphenyl-diphenylsulfonium 2- (bicyclo [2.2.1] hepta-2 ′ -Yl) -1,1,2,2-tetrafluoroethanesulfonate, 1- (3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl) tetrahydrothiophenium 2- (bicyclo [2.2.1] hepta-2 ' -Yl) -1,1,2,2-tetrafluoroethanesulfonate, 1- (4-n-butoxynaphthyl) tetrahydrothiophenium 2- (bicyclo [2.2.1] hepta-2'-yl) -1,1,2,2-tetrafluoroethanesulfonate and the like.
トリフェニルスルホニウム2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプタ−2'−イル)−1,1−ジフルオロエタンスルホネート、トリ−tert−ブチルフェニルスルホニウム2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプタ−2'−イル)−1,1−ジフルオロエタンスルホネート、4−シクロヘキシルフェニル−ジフェニルスルホニウム2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプタ−2'−イル)−1,1−ジフルオロエタンスルホネート、4−メタンスルホニルフェニル−ジフェニルスルホニウム2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプタ−2'−イル)−1,1−ジフルオロエタンスルホネート、1−(3,5−ジメチル−4−ヒドロキシフェニル)テトラヒドロチオフェニウム2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプタ−2'−イル)−1,1−ジフルオロエタンスルホネート、1−(4−n−ブトキシナフチル)テトラヒドロチオフェニウム2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプタ−2'−イル)−1,1−ジフルオロエタンスルホネート、ジフェニルヨードニウムトリフルオロメタンスルホネート、ジフェニルヨードニウムノナフルオロ−n−ブタンスルホネート、ジフェニルヨードニウムパーフルオロ−n−オクタンスルホネート、ジフェニルヨードニウム2−ビシクロ[2.2.1]ヘプタ−2−イル−1,1,2,2−テトラフルオロエタンスルホネート、ビス(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウムトリフルオロメタンスルホネート、ビス(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウムノナフルオロ−n−ブタンスルホネート、ビス(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウムパーフルオロ−n−オクタンスルホネート、ビス(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウム2−ビシクロ[2.2.1]ヘプタ−2−イル−1,1,2,2−テトラフルオロエタンスルホネート等。 Triphenylsulfonium 2- (bicyclo [2.2.1] hepta-2'-yl) -1,1-difluoroethanesulfonate, tri-tert-butylphenylsulfonium 2- (bicyclo [2.2.1] hepta-2 '-Yl) -1,1-difluoroethanesulfonate, 4-cyclohexylphenyl-diphenylsulfonium 2- (bicyclo [2.2.1] hepta-2'-yl) -1,1-difluoroethanesulfonate, 4-methanesulfonylphenyl -Diphenylsulfonium 2- (bicyclo [2.2.1] hepta-2'-yl) -1,1-difluoroethanesulfonate, 1- (3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl) tetrahydrothiophenium 2- ( Bicyclo [2.2.1] hepta-2'-yl) -1,1-difluoroethanesulfur 1- (4-n-butoxynaphthyl) tetrahydrothiophenium 2- (bicyclo [2.2.1] hepta-2'-yl) -1,1-difluoroethanesulfonate, diphenyliodonium trifluoromethanesulfonate, diphenyliodonium Nonafluoro-n-butanesulfonate, diphenyliodonium perfluoro-n-octanesulfonate, diphenyliodonium 2-bicyclo [2.2.1] hept-2-yl-1,1,2,2-tetrafluoroethanesulfonate, bis (4-t-butylphenyl) iodonium trifluoromethanesulfonate, bis (4-t-butylphenyl) iodonium nonafluoro-n-butanesulfonate, bis (4-t-butylphenyl) iodonium perfluoro-n-octa Sulfonate, bis (4-t- butylphenyl) iodonium 2-bicyclo [2.2.1] hept-2-yl-1,1,2,2-tetrafluoroethanesulfonate like.
トリフルオロメタンスルホニルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボジイミド、ノナフルオロ−n−ブタンスルホニルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボジイミド、パーフルオロ−n−オクタンスルホニルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボジイミド、2−ビシクロ[2.2.1]ヘプタ−2−イル−1,1,2,2−テトラフルオロエタンスルホニルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボジイミド、N−(トリフルオロメタンスルホニルオキシ)スクシンイミド、N−(ノナフルオロ−n−ブタンスルホニルオキシ)スクシンイミド、N−(パーフルオロ−n−オクタンスルホニルオキシ)スクシンイミド、N−(2−ビシクロ[2.2.1]ヘプタ−2−イル−1,1,2,2−テトラフルオロエタンスルホニルオキシ)スクシンイミド、1,8−ナフタレンジカルボン酸イミドトリフルオロメタンスルホネート等、更に、下記式(B1−1)〜(B1−8)が挙げられる。 Trifluoromethanesulfonylbicyclo [2.2.1] hept-5-ene-2,3-dicarbodiimide, nonafluoro-n-butanesulfonylbicyclo [2.2.1] hept-5-ene-2,3-dicarbodiimide Perfluoro-n-octanesulfonylbicyclo [2.2.1] hept-5-ene-2,3-dicarbodiimide, 2-bicyclo [2.2.1] hept-2-yl-1,1,2 , 2-tetrafluoroethanesulfonylbicyclo [2.2.1] hept-5-ene-2,3-dicarbodiimide, N- (trifluoromethanesulfonyloxy) succinimide, N- (nonafluoro-n-butanesulfonyloxy) succinimide N- (perfluoro-n-octanesulfonyloxy) succinimide, N- (2-bicyclo [2.2 1] Hept-2-yl-1,1,2,2-tetrafluoroethanesulfonyloxy) succinimide, 1,8-naphthalenedicarboxylic imide trifluoromethanesulfonate, and the following formulas (B1-1) to (B1- 8).
酸発生剤(B)は、単独又は2種以上を混合して使用することができる。 An acid generator (B) can be used individually or in mixture of 2 or more types.
本発明において、酸発生剤(B)の合計使用量は、レジストとしての感度、現像性並びに組成物からの液浸液への溶出を抑制する観点から、樹脂(A)100質量部に対して、通常、0.1〜20質量部、好ましくは0.5〜10質量部である。この場合、使用量が0.1質量部未満では、感度および現像性が低下する傾向があり、一方20質量部を超えると、放射線に対する透明性が低下して、矩形のレジストパターンを得られ難くなり、溶出抑制効果が見られなくなる傾向がある。 In the present invention, the total amount of the acid generator (B) used is based on 100 parts by mass of the resin (A) from the viewpoint of resist sensitivity, developability, and suppression of elution from the composition into the immersion liquid. The amount is usually 0.1 to 20 parts by mass, preferably 0.5 to 10 parts by mass. In this case, if the amount used is less than 0.1 parts by mass, the sensitivity and developability tend to decrease. On the other hand, if it exceeds 20 parts by mass, the transparency to radiation decreases and it is difficult to obtain a rectangular resist pattern. Therefore, the elution suppression effect tends to be lost.
[1−3]その他添加剤
本発明の感放射線性樹脂組成物は、樹脂(A)と酸発生剤(B)以外に、一種以上の添加剤を含有することが好ましい。その他の添加剤としては窒素含有化合物が挙げられる。
[1-3] Other additives The radiation-sensitive resin composition of the present invention preferably contains one or more additives in addition to the resin (A) and the acid generator (B). Other additives include nitrogen-containing compounds.
窒素含有化合物としては、例えば、トリ−n−ブチルアミン、トリ−n−ペンチルアミン、トリ−n−ヘキシルアミン、トリ−n−ヘプチルアミン、トリ−n−オクチルアミン、シクロヘキシルジメチルアミン、ジシクロヘキシルメチルアミン、トリシクロヘキシルアミン等のトリ(シクロ)アルキルアミン類、N−メチルアニリン、N,N−ジメチルアニリン、2,6−ジイソプロピルアニリン等の芳香族アミン類、トリエタノールアミン、N,N−ジ(ヒドロキシエチル)アニリンなどのアルカノールアミン類、N,N,N’,N’−テトラメチルエチレンジアミン、N,N,N’,N’−テトラキス(2−ヒドロキシプロピル)エチレンジアミン、1,3−ビス[1−(4−アミノフェニル)−1−メチルエチル]ベンゼンテトラメチレンジアミン、ビス(2−ジメチルアミノエチル)エーテル、ビス(2−ジエチルアミノエチル)エーテル等。 Examples of the nitrogen-containing compound include tri-n-butylamine, tri-n-pentylamine, tri-n-hexylamine, tri-n-heptylamine, tri-n-octylamine, cyclohexyldimethylamine, dicyclohexylmethylamine, Tri (cyclo) alkylamines such as tricyclohexylamine, aromatic amines such as N-methylaniline, N, N-dimethylaniline and 2,6-diisopropylaniline, triethanolamine, N, N-di (hydroxyethyl) ) Alkanolamines such as aniline, N, N, N ′, N′-tetramethylethylenediamine, N, N, N ′, N′-tetrakis (2-hydroxypropyl) ethylenediamine, 1,3-bis [1- ( 4-Aminophenyl) -1-methylethyl] benzenetetramethyl Njiamin, bis (2-dimethylaminoethyl) ether, bis (2-diethylaminoethyl) ether.
N−t−ブトキシカルボニルジ−n−オクチルアミン、N−t−ブトキシカルボニルジ−n−ノニルアミン、N−t−ブトキシカルボニルジ−n−デシルアミン、N−t−ブトキシカルボニルジシクロヘキシルアミン、N−t−ブトキシカルボニル−1−アダマンチルアミン、N−t−ブトキシカルボニル−2−アダマンチルアミン、N−t−ブトキシカルボニル−N−メチル−1−アダマンチルアミン、(S)−(−)−1−(t−ブトキシカルボニル)−2−ピロリジンメタノール、(R)−(+)−1−(t−ブトキシカルボニル)−2−ピロリジンメタノール、N−t−ブトキシカルボニル−4−ヒドロキシピペリジン、N−t−ブトキシカルボニルピロリジン等。 Nt-butoxycarbonyldi-n-octylamine, Nt-butoxycarbonyldi-n-nonylamine, Nt-butoxycarbonyldi-n-decylamine, Nt-butoxycarbonyldicyclohexylamine, Nt- Butoxycarbonyl-1-adamantylamine, Nt-butoxycarbonyl-2-adamantylamine, Nt-butoxycarbonyl-N-methyl-1-adamantylamine, (S)-(−)-1- (t-butoxy Carbonyl) -2-pyrrolidinemethanol, (R)-(+)-1- (t-butoxycarbonyl) -2-pyrrolidinemethanol, Nt-butoxycarbonyl-4-hydroxypiperidine, Nt-butoxycarbonylpyrrolidine, etc. .
N−t−ブトキシカルボニルピペラジン、N,N−ジ−t−ブトキシカルボニル−1−アダマンチルアミン、N,N−ジ−t−ブトキシカルボニル−N−メチル−1−アダマンチルアミン、N−t−ブトキシカルボニル−4,4’−ジアミノジフェニルメタン、N,N’−ジ−t−ブトキシカルボニルヘキサメチレンジアミン、N,N,N’N’−テトラ−t−ブトキシカルボニルヘキサメチレンジアミン、N,N’−ジ−t−ブトキシカルボニル−1,7−ジアミノヘプタン、N,N’−ジ−t−ブトキシカルボニル−1,8−ジアミノオクタン、N,N’−ジ−t−ブトキシカルボニル−1,9−ジアミノノナン、N,N’−ジ−t−ブトキシカルボニル−1,10−ジアミノデカン、N,N’−ジ−t−ブトキシカルボニル−1,12−ジアミノドデカン、N,N’−ジ−t−ブトキシカルボニル−4,4’−ジアミノジフェニルメタン、N−t−ブトキシカルボニルベンズイミダゾール、N−t−ブトキシカルボニル−2−メチルベンズイミダゾール、N−t−ブトキシカルボニル−2−フェニルベンズイミダゾール等のN−t−ブトキシカルボニル基含有アミノ化合物等。 Nt-butoxycarbonylpiperazine, N, N-di-t-butoxycarbonyl-1-adamantylamine, N, N-di-t-butoxycarbonyl-N-methyl-1-adamantylamine, Nt-butoxycarbonyl -4,4'-diaminodiphenylmethane, N, N'-di-t-butoxycarbonylhexamethylenediamine, N, N, N'N'-tetra-t-butoxycarbonylhexamethylenediamine, N, N'-di- t-butoxycarbonyl-1,7-diaminoheptane, N, N′-di-t-butoxycarbonyl-1,8-diaminooctane, N, N′-di-t-butoxycarbonyl-1,9-diaminononane, N , N′-di-t-butoxycarbonyl-1,10-diaminodecane, N, N′-di-t-butoxycarbonyl-1,12 Diaminododecane, N, N′-di-t-butoxycarbonyl-4,4′-diaminodiphenylmethane, Nt-butoxycarbonylbenzimidazole, Nt-butoxycarbonyl-2-methylbenzimidazole, Nt-butoxy Nt-butoxycarbonyl group-containing amino compounds such as carbonyl-2-phenylbenzimidazole.
2−フェニルピリジン、4−フェニルピリジン、2−メチル−4−フェニルピリジン、ニコチン酸アミド、等のピリジン類、ピペラジン、1−(2−ヒドロキシエチル)ピペラジン等のピペラジン類のほか、プリン、3−ピペリジノ−1,2−プロパンジオール、4−メチルモルホリン、1,4−ジメチルピペラジン、1,4−ジアザビシクロ[2.2.2]オクタン、ベンズイミダゾール、2−フェニルベンズイミダゾール、N−t−ブトキシカルボニルベンズイミダゾール、N−t−ブトキシカルボニル−2−メチルベンズイミダゾール、N−t−ブトキシカルボニル−2−フェニルベンズイミダゾール等を挙げることができる。なお、上記窒素含有化合物は、単独又は2種以上を混合して使用することができる。 In addition to pyridines such as 2-phenylpyridine, 4-phenylpyridine, 2-methyl-4-phenylpyridine and nicotinamide, piperazine such as piperazine and 1- (2-hydroxyethyl) piperazine, purine, 3- Piperidino-1,2-propanediol, 4-methylmorpholine, 1,4-dimethylpiperazine, 1,4-diazabicyclo [2.2.2] octane, benzimidazole, 2-phenylbenzimidazole, Nt-butoxycarbonyl Examples thereof include benzimidazole, Nt-butoxycarbonyl-2-methylbenzimidazole, Nt-butoxycarbonyl-2-phenylbenzimidazole and the like. In addition, the said nitrogen containing compound can be used individually or in mixture of 2 or more types.
上記窒素含有化合物の配合量は、樹脂(A)100質量部に対して、10質量部未満であることが好ましく、5質量部未満であることが更に好ましい。窒素含有化合物の配合量が10質量部を超えると、レジスト膜としての感度が著しく低下する恐れがある。 The compounding amount of the nitrogen-containing compound is preferably less than 10 parts by mass and more preferably less than 5 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the resin (A). If the amount of the nitrogen-containing compound exceeds 10 parts by mass, the sensitivity as a resist film may be significantly reduced.
上記窒素含有化合物以外のその他の添加剤としては、酸解離性基を有する脂環族添加剤、界面活性剤、増感剤等の各種の添加剤を使用することができる。 As other additives other than the nitrogen-containing compound, various additives such as an alicyclic additive having an acid-dissociable group, a surfactant, and a sensitizer can be used.
上記酸解離性基を有する脂環族添加剤は、ドライエッチング耐性、パターン形状、基板との接着性等を更に改善する作用を示す成分である。このような脂環族添加剤としては、例えば、1−アダマンタンカルボン酸、2−アダマンタノン、1−アダマンタンカルボン酸t−ブチル、1−アダマンタンカルボン酸t−ブトキシカルボニルメチル、1−アダマンタンカルボン酸α−ブチロラクトンエステル、1,3−アダマンタンジカルボン酸ジ−t−ブチル、1−アダマンタン酢酸t−ブチル、1−アダマンタン酢酸t−ブトキシカルボニルメチル、1,3−アダマンタンジ酢酸ジ−t−ブチル、2,5−ジメチル−2,5−ジ(アダマンチルカルボニルオキシ)ヘキサン等のアダマンタン誘導体類等。 The alicyclic additive having an acid dissociable group is a component that exhibits an action of further improving dry etching resistance, pattern shape, adhesion to a substrate, and the like. Examples of such alicyclic additives include 1-adamantanecarboxylic acid, 2-adamantanone, 1-adamantanecarboxylic acid t-butyl, 1-adamantanecarboxylic acid t-butoxycarbonylmethyl, 1-adamantanecarboxylic acid α. -Butyrolactone ester, 1,3-adamantane dicarboxylic acid di-t-butyl, 1-adamantane acetate t-butyl, 1-adamantane acetate t-butoxycarbonylmethyl, 1,3-adamantane diacetate di-t-butyl, 2, Adamantane derivatives such as 5-dimethyl-2,5-di (adamantylcarbonyloxy) hexane;
デオキシコール酸t−ブチル、デオキシコール酸t−ブトキシカルボニルメチル、デオキシコール酸2−エトキシエチル、デオキシコール酸2−シクロヘキシルオキシエチル、デオキシコール酸3−オキソシクロヘキシル、デオキシコール酸テトラヒドロピラニル、デオキシコール酸メバロノラクトンエステル等のデオキシコール酸エステル類、リトコール酸t−ブチル、リトコール酸t−ブトキシカルボニルメチル、リトコール酸2−エトキシエチル、リトコール酸2−シクロヘキシルオキシエチル、リトコール酸3−オキソシクロヘキシル、リトコール酸テトラヒドロピラニル、リトコール酸メバロノラクトンエステル等のリトコール酸エステル類、アジピン酸ジメチル、アジピン酸ジエチル、アジピン酸ジプロピル、アジピン酸ジn−ブチル、アジピン酸ジt−ブチル等のアルキルカルボン酸エステル類や、3−〔2−ヒドロキシ−2,2−ビス(トリフルオロメチル)エチル〕テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカン等を挙げることができる。なお、これらの脂環族添加剤は、単独又は2種以上を混合して使用することができる。 Deoxycholate t-butyl, deoxycholate t-butoxycarbonylmethyl, deoxycholate 2-ethoxyethyl, deoxycholate 2-cyclohexyloxyethyl, deoxycholate 3-oxocyclohexyl, deoxycholate tetrahydropyranyl, deoxychol Deoxycholic acid esters such as acid mevalonolactone ester, tert-butyl lithocholic acid, t-butoxycarbonylmethyl lithocholic acid, 2-ethoxyethyl lithocholic acid, 2-cyclohexyloxyethyl lithocholic acid, 3-oxocyclohexyl lithocholic acid, lithocol Lithocholic acid esters such as tetrahydropyranyl acid, lithocholic acid mevalonolactone ester, dimethyl adipate, diethyl adipate, dipropyl adipate, di-n-adipate Chill, alkyl carboxylic acid esters such as adipate t- butyl or 3- [2-hydroxy-2,2-bis (trifluoromethyl) ethyl] tetracyclo [4.4.0.1 2, 5. 1 7,10 ] dodecane and the like. In addition, these alicyclic additives can be used individually or in mixture of 2 or more types.
上記界面活性剤は、塗布性、ストリエーション、現像性等を改良する作用を示す成分である。このような界面活性剤としては、例えば、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルエーテル、ポリオキシエチレンn−オクチルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンn−ノニルフェニルエーテル、ポリエチレングリコールジラウレート、ポリエチレングリコールジステアレート等のノニオン系界面活性剤のほか、以下全て商品名で、KP341(信越化学工業社製)、ポリフローNo.75、同No.95(共栄社化学社製)、エフトップEF301、同EF303、同EF352(トーケムプロダクツ社製)、メガファックスF171、同F173(大日本インキ化学工業社製)、フロラードFC430、同FC431(住友スリーエム社製)、アサヒガードAG710、サーフロンS−382、同SC−101、同SC−102、同SC−103、同SC−104、同SC−105、同SC−106(旭硝子社製)等を挙げることができる。なお、これらの界面活性剤は、単独又は2種以上を混合して使用することができる。 The surfactant is a component having an action of improving coatability, striation, developability and the like. Examples of such surfactants include polyoxyethylene lauryl ether, polyoxyethylene stearyl ether, polyoxyethylene oleyl ether, polyoxyethylene n-octylphenyl ether, polyoxyethylene n-nonylphenyl ether, and polyethylene glycol dilaurate. In addition to nonionic surfactants such as polyethylene glycol distearate, KP341 (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.), Polyflow No. 75, no. 95 (manufactured by Kyoeisha Chemical Co., Ltd.), F-top EF301, EF303, EF352 (manufactured by Tochem Products), Megafax F171, F173 (manufactured by Dainippon Ink and Chemicals), Florard FC430, FC431 (Sumitomo 3M) Asahi Guard AG710, Surflon S-382, SC-101, SC-102, SC-103, SC-104, SC-105, SC-106 (made by Asahi Glass Co., Ltd.), etc. Can do. In addition, these surfactant can be used individually or in mixture of 2 or more types.
上記増感剤は、放射線のエネルギーを吸収して、そのエネルギーを酸発生剤(B)に伝達し、それにより酸の生成量を増加させる作用を示すものであり、感放射線性樹脂組成物のみかけの感度を向上させる効果を有する成分である。このような増感剤としては、例えば、カルバゾール類、アセトフェノン類、ベンゾフェノン類、ナフタレン類、フェノール類、ビアセチル、エオシン、ローズベンガル、ピレン類、アントラセン類、フェノチアジン類等を挙げることができる。なお、これらの増感剤は、単独又は2種以上を混合して使用することができる。 The sensitizer absorbs radiation energy and transmits the energy to the acid generator (B), thereby increasing the amount of acid produced. This component has the effect of improving the apparent sensitivity. Examples of such sensitizers include carbazoles, acetophenones, benzophenones, naphthalenes, phenols, biacetyl, eosin, rose bengal, pyrenes, anthracenes, phenothiazines, and the like. In addition, these sensitizers can be used individually or in mixture of 2 or more types.
なお、上記その他の添加剤として上述したもの以外に、染料又は顔料を配合することにより、露光部の潜像を可視化させて、露光時のハレーションの影響を緩和することができる。また、接着助剤を配合することにより、基板との接着性を改善することができる。更に、アルカリ可溶性樹脂、酸解離性の保護基を有する低分子のアルカリ溶解性制御剤、ハレーション防止剤、保存安定化剤、消泡剤等を配合することができる。 In addition to the above-mentioned additives other than those described above, by adding a dye or a pigment, the latent image in the exposed area can be visualized and the influence of halation during exposure can be reduced. Moreover, the adhesiveness with a board | substrate can be improved by mix | blending an adhesion aid. Furthermore, an alkali-soluble resin, a low-molecular alkali solubility control agent having an acid-dissociable protecting group, an antihalation agent, a storage stabilizer, an antifoaming agent, and the like can be blended.
[1−4]溶剤
溶剤としては、例えば、2−ブタノン、2−ペンタノン、3−メチル−2−ブタノン、2−ヘキサノン、4−メチル−2−ペンタノン、3−メチル−2−ペンタノン、3,3−ジメチル−2−ブタノン、2−ヘプタノン、2−オクタノン等の直鎖状もしくは分岐状のケトン類、シクロペンタノン、3−メチルシクロペンタノン、シクロヘキサノン、2−メチルシクロヘキサノン、2,6−ジメチルシクロヘキサノン、イソホロン等の環状のケトン類、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、プロピレングリコールモノ−n−プロピルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノ−i−プロピルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノ−n−ブチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノ−i−ブチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノ−sec−ブチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノ−t−ブチルエーテルアセテート等のプロピレングリコールモノアルキルエーテルアセテート類、2−ヒドロキシプロピオン酸メチル、2−ヒドロキシプロピオン酸エチル、2−ヒドロキシプロピオン酸n−プロピル、2−ヒドロキシプロピオン酸i−プロピル、2−ヒドロキシプロピオン酸n−ブチル、2−ヒドロキシプロピオン酸i−ブチル、2−ヒドロキシプロピオン酸sec−ブチル、2−ヒドロキシプロピオン酸t−ブチル等の2−ヒドロキシプロピオン酸アルキル類、3−メトキシプロピオン酸メチル、3−メトキシプロピオン酸エチル、3−エ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等の3−アルコキシプロピオン酸アルキル類等のほか。
[1-4] Solvent Examples of the solvent include 2-butanone, 2-pentanone, 3-methyl-2-butanone, 2-hexanone, 4-methyl-2-pentanone, 3-methyl-2-pentanone, 3, Linear or branched ketones such as 3-dimethyl-2-butanone, 2-heptanone, 2-octanone, cyclopentanone, 3-methylcyclopentanone, cyclohexanone, 2-methylcyclohexanone, 2,6-dimethyl Cyclic ketones such as cyclohexanone and isophorone, propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monoethyl ether acetate, propylene glycol mono-n-propyl ether acetate, propylene glycol mono-i-propyl ether acetate, propylene glycol mono-n-butyl Propylene glycol monoalkyl ether acetates such as chill ether acetate, propylene glycol mono-i-butyl ether acetate, propylene glycol mono-sec-butyl ether acetate, propylene glycol mono-t-butyl ether acetate, methyl 2-hydroxypropionate, 2-hydroxy Ethyl propionate, n-propyl 2-hydroxypropionate, i-propyl 2-hydroxypropionate, n-butyl 2-hydroxypropionate, i-butyl 2-hydroxypropionate, sec-butyl 2-hydroxypropionate, 2 -Alkyl 2-hydroxypropionates such as t-butyl hydroxypropionate, methyl 3-methoxypropionate, ethyl 3-methoxypropionate, 3- Methyl Kishipuropion acid, ethyl 3-ethoxypropionate and the like of 3-alkoxy propionic acid other alkyls such.
エチ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エチルエーテル、エチレングリコールモノ−n−プロピルエーテル、エチレングリコールモノ−n−ブチルエーテル、ジエチ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エチルエーテル、ジエチレングリコールジ−n−プロピルエーテル、ジエチレングリコールジ−n−ブチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノ−n−プロピルエーテルアセテート、プロピ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、プロピレングリコールモノ−n−プロピルエーテル、2−ヒドロキシ−2−メチルプロピオン酸エチル、エトキシ酢酸エチル、ヒドロキシ酢酸エチル、2−ヒドロキシ−3−メチル酪酸メチル、3−メトキシブチルアセテート、3−メチル−3−メトキシブチルアセテート、3−メチル−3−メトキシブチルプロピオネート、3−メチル−3−メトキシブチルブチレート、酢酸エチル、酢酸n−プロピル、酢酸n−ブチル、アセト酢酸メチル、アセト酢酸エチル、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル、ジ−n−ヘキシルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、γ−ブチロラクトン等を挙げることができる。 Ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol mono-n-propyl ether, ethylene glycol mono-n-butyl ether, diethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol diethyl ether, diethylene glycol di-n-propyl ether, diethylene glycol di-n-butyl ether, Ethylene glycol monomethyl ether acetate, ethylene glycol monoethyl ether acetate, ethylene glycol mono-n-propyl ether acetate, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, propylene glycol mono-n-propyl ether, 2-hydroxy-2-methyl Ethyl propionate, ethoxy Ethyl acetate, hydroxyethyl acetate, methyl 2-hydroxy-3-methylbutyrate, 3-methoxybutyl acetate, 3-methyl-3-methoxybutyl acetate, 3-methyl-3-methoxybutylpropionate, 3-methyl-3 -Methoxybutyl butyrate, ethyl acetate, n-propyl acetate, n-butyl acetate, methyl acetoacetate, ethyl acetoacetate, methyl pyruvate, ethyl pyruvate, di-n-hexyl ether, diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether And γ-butyrolactone.
これらのなかでも、直鎖状もしくは分岐状のケトン類、環状のケトン類、プロピレングリコールモノアルキルエーテルアセテート類、2−ヒドロキシプロピオン酸アルキル類、3−アルコキシプロピオン酸アルキル類、γ−ブチロラクトン等が好ましい。これらの溶剤は、単独又は2種以上を混合して使用することができる。 Among these, linear or branched ketones, cyclic ketones, propylene glycol monoalkyl ether acetates, alkyl 2-hydroxypropionate, alkyl 3-alkoxypropionate, γ-butyrolactone and the like are preferable. . These solvents can be used alone or in admixture of two or more.
[2]上層膜形成組成物
本発明の上層膜形成組成物は、フォトレジスト膜の表面上に上層膜を形成するために用いられる上層膜形成組成物であって、下記式(2−1)〜(2−5)で表される繰り返し単位を一種以上含有する樹脂(a)と炭素数4〜10のアルコール及び/又は炭素数4〜10のアルキル鎖を有するアルキルエーテル等の溶剤を含有する。以下に各構成要素を説明する。
[2] Upper Layer Film Forming Composition The upper layer film forming composition of the present invention is an upper layer film forming composition used for forming an upper layer film on the surface of a photoresist film, and is represented by the following formula (2-1): A resin (a) containing one or more repeating units represented by (2-5) and a solvent such as an alkyl ether having a C 4-10 alcohol and / or a C 4-10 alkyl chain. . Each component will be described below.
[2−1]樹脂(a)
上記樹脂(a)は、下記一般式(2−1)〜(2−5)で表される繰り返し単位を一種以上含有することができる。
The resin (a) can contain one or more repeating units represented by the following general formulas (2-1) to (2-5).
上記一般式(2−1)を表す繰り返し単位を与える単量体としては、例えば、(メタ)アクリル酸(1,1,1−トリフルオロ−2−トリフルオロメチル−2−ヒドロキシ−3−プロピル)エステル、(メタ)アクリル酸(1,1,1−トリフルオロ−2−トリフルオロメチル−2−ヒドロキシ−4−ブチル)エステル、(メタ)アクリル酸(1,1,1−トリフルオロ−2−トリフルオロメチル−2−ヒドロキシ−5−ペンチル)エステル、(メタ)アクリル酸(1,1,1−トリフルオロ−2−トリフルオロメチル−2−ヒドロキシ−4−ペンチル)エステル、(メタ)アクリル酸2−{[5−(1’,1’,1’−トリフルオロ−2’−トリフルオロメチル−2’−ヒドロキシ)プロピル]ビシクロ[2.2.1]ヘプチル}エステル、(メタ)アクリル酸3−{[8−(1’,1’,1’−トリフルオロ−2’−トリフルオロメチル−2’−ヒドロキシ)プロピル]テトラシクロ[6.2.1.13,6.02,7]ドデシル}エステル等。 Examples of the monomer that gives the repeating unit represented by the general formula (2-1) include (meth) acrylic acid (1,1,1-trifluoro-2-trifluoromethyl-2-hydroxy-3-propyl). ) Ester, (meth) acrylic acid (1,1,1-trifluoro-2-trifluoromethyl-2-hydroxy-4-butyl) ester, (meth) acrylic acid (1,1,1-trifluoro-2) -Trifluoromethyl-2-hydroxy-5-pentyl) ester, (meth) acrylic acid (1,1,1-trifluoro-2-trifluoromethyl-2-hydroxy-4-pentyl) ester, (meth) acrylic Acid 2-{[5- (1 ′, 1 ′, 1′-trifluoro-2′-trifluoromethyl-2′-hydroxy) propyl] bicyclo [2.2.1] heptyl} ester (Meth) acrylic acid 3-{[8- (1 ′, 1 ′, 1′-trifluoro-2′-trifluoromethyl-2′-hydroxy) propyl] tetracyclo [6.2.1.13,6. 02,7] dodecyl} ester and the like.
上記一般式(2−2)を表す繰り返し単位を与える単量体としては、例えば、(メタ)アクリル酸、ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イルメタンカルボン酸、2−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エンカルボン酸、4−トリシクロ[5.2.1.02,6]デカ−8−エンカルボン酸、トリシクロ[5.2.1.02,6]デカ−8−エン−4−イルメタンカルボン酸、ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イルメタンカルボン酸等。 Examples of the monomer that gives the repeating unit represented by the general formula (2-2) include (meth) acrylic acid, bicyclo [2.2.1] hept-5-en-2-ylmethanecarboxylic acid, 2 -Bicyclo [2.2.1] hept-5-enecarboxylic acid, 4-tricyclo [5.2.1.02,6] dec-8-enecarboxylic acid, tricyclo [5.2.1.02,6 ] Deca-8-en-4-ylmethanecarboxylic acid, bicyclo [2.2.1] hept-5-en-2-ylmethanecarboxylic acid and the like.
上記一般式(2−3)を表す繰り返し単位を与える単量体としては、例えば、(((トリフルオロメチル)スルホニル)アミノ)エチル−1−メタクリレート、2−(((トリフルオロメチル)スルホニル)アミノ)エチル−1−アクリレート、及び下記式で表される化合物が挙げられる。 Examples of the monomer that gives the repeating unit represented by the general formula (2-3) include (((trifluoromethyl) sulfonyl) amino) ethyl-1-methacrylate, 2-(((trifluoromethyl) sulfonyl). Amino) ethyl-1-acrylate and the compound represented by the following formula are mentioned.
上記一般式(2−4)を表す繰り返し単位を与える単量体としては、例えば、ビニルスルホン酸、アリルスルホン酸、2−(メタ)アクリルアミド−2−メチル−1−プロパンスルホン酸、4−ビニル−1−ベンゼンスルホン酸等。 Examples of the monomer that gives the repeating unit represented by the general formula (2-4) include vinyl sulfonic acid, allyl sulfonic acid, 2- (meth) acrylamide-2-methyl-1-propanesulfonic acid, and 4-vinyl. -1-benzenesulfonic acid and the like.
上記一般式(2−5)を表す繰り返し単位を与える単量体としては、例えば、トリフルオロメチル(メタ)アクリル酸エステル、2,2,2−トリフルオロエチル(メタ)アクリル酸エステル、パーフルオロエチル(メタ)アクリル酸エステル、パーフルオロn−プロピル(メタ)アクリル酸エステル、パーフルオロi−プロピル(メタ)アクリル酸エステル、パーフルオロn−ブチル(メタ)アクリル酸エステル、パーフルオロi−ブチル(メタ)アクリル酸エステル、パーフルオロt−ブチル(メタ)アクリル酸エステル、2−(1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロピル)(メタ)アクリル酸エステル、1−(2,2,3,3,4,4,5,5−オクタフルオロペンチル)(メタ)アクリル酸エステル、パーフルオロシクロヘキシルメチル(メタ)アクリル酸エステル、1−(2,2,3,3,3−ペンタフルオロプロピル)(メタ)アクリル酸エステル、1−(3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,9,9,10,10,10−ヘプタデカフルオロデシル)(メタ)アクリル酸エステル、1−(5−トリフルオロメチル−3,3,4,4,5,6,6,6−オクタフルオロヘキシル)(メタ)アクリル酸エステル等を挙げることができる。 Examples of the monomer that gives the repeating unit representing the general formula (2-5) include trifluoromethyl (meth) acrylate, 2,2,2-trifluoroethyl (meth) acrylate, and perfluoro. Ethyl (meth) acrylate, perfluoro n-propyl (meth) acrylate, perfluoro i-propyl (meth) acrylate, perfluoro n-butyl (meth) acrylate, perfluoro i-butyl ( (Meth) acrylic acid ester, perfluoro t-butyl (meth) acrylic acid ester, 2- (1,1,1,3,3,3-hexafluoropropyl) (meth) acrylic acid ester, 1- (2,2 , 3,3,4,4,5,5-octafluoropentyl) (meth) acrylic ester, perfluorocyclohexane Silmethyl (meth) acrylic acid ester, 1- (2,2,3,3,3-pentafluoropropyl) (meth) acrylic acid ester, 1- (3,3,4,4,5,5,6,6 , 7,7,8,8,9,9,10,10,10-heptadecafluorodecyl) (meth) acrylic acid ester, 1- (5-trifluoromethyl-3,3,4,4,5, 6,6,6-octafluorohexyl) (meth) acrylic acid ester and the like.
樹脂(a)は、他のラジカル重合性単量体に由来する繰り返し単位(以下、「他の繰り返し単位」と記す場合がある)、酸解離性基含有単量体に由来する構造単位を含有させることができる。 The resin (a) contains a repeating unit derived from another radical polymerizable monomer (hereinafter sometimes referred to as “other repeating unit”) and a structural unit derived from an acid-dissociable group-containing monomer. Can be made.
上記の他の繰り返し単位を製造するために用いられる単量体としては、例えば、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、n−ブチル(メタ)アクリレート、sec−ブチル(メタ)アクリレート、tert−ブチル(メタ)アクリレート、イソプロピル(メタ)アクリレート、n−ヘキシル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、2−メチルシクロヘキシル(メタ)アクリレート、ジシクロペンタニルオキシエチル(メタ)アクリレート、イソボロニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンタニル(メタ)アクリレート、メトキシジプロピレングリコール(メタ)アクリレート、ブトキシ−ジプロピレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシジエチレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシプロピレングリコール(メタ)アクリレート、2−メチル−2−アダマンチル(メタ)アクリレート、2−エチル−2−アダマンチル(メタ)アクリレート、2−プロピル−2−アダマンチル(メタ)アクリレート、2−ブチル−2−アダマンチル(メタ)アクリレート、1−メチル−1−シクロヘキシル(メタ)アクリレート、1−エチル−1−シクロヘキシル(メタ)アクリレート、1−プロピル−1−シクロヘキシル(メタ)アクリレート、1−ブチル−1−シクロヘキシル(メタ)アクリレート、1−メチル−1−シクロペンチル(メタ)アクリレート、1−エチル−1−シクロペンチル(メタ)アクリレート、1−プロピル−1−シクロペンチル(メタ)アクリレート、1−ブチル−1−シクロペンチル(メタ)アクリレート、1−アダマンチル−1−メチルエチル(メタ)アクリレート、1−ビシクロ[2.2.1]ヘプチル−1−メチルエチル(メタ)アクリレートなどの(メタ)アクリル酸アルキルエステル等。 Examples of the monomer used for producing the other repeating unit include methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, n-butyl (meth) acrylate, sec-butyl (meth) acrylate, tert. -Butyl (meth) acrylate, isopropyl (meth) acrylate, n-hexyl (meth) acrylate, cyclohexyl (meth) acrylate, 2-methylcyclohexyl (meth) acrylate, dicyclopentanyloxyethyl (meth) acrylate, isobornyl (meth) ) Acrylate, dicyclopentanyl (meth) acrylate, methoxydipropylene glycol (meth) acrylate, butoxy-dipropylene glycol (meth) acrylate, methoxydiethylene glycol (meth) acrylate, Toxipropylene glycol (meth) acrylate, 2-methyl-2-adamantyl (meth) acrylate, 2-ethyl-2-adamantyl (meth) acrylate, 2-propyl-2-adamantyl (meth) acrylate, 2-butyl-2- Adamantyl (meth) acrylate, 1-methyl-1-cyclohexyl (meth) acrylate, 1-ethyl-1-cyclohexyl (meth) acrylate, 1-propyl-1-cyclohexyl (meth) acrylate, 1-butyl-1-cyclohexyl ( (Meth) acrylate, 1-methyl-1-cyclopentyl (meth) acrylate, 1-ethyl-1-cyclopentyl (meth) acrylate, 1-propyl-1-cyclopentyl (meth) acrylate, 1-butyl-1-cyclopentyl (meth) Acryle DOO, 1-adamantyl-1-methylethyl (meth) acrylate, 1-bicyclo [2.2.1] (meth) acrylic acid alkyl esters such as heptyl-1-methylethyl (meth) acrylate.
マレイン酸ジエチル、フマル酸ジエチル、イタコン酸ジエチルなどのジカルボン酸ジエステル、フェニル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレートなどの(メタ)アクリル酸アリールエステル、スチレン、α−メチルスチレン、m−メチルスチレン、p−メチルスチレン、ビニ−ルトルエン、p−メトキシスチレン等の芳香族ビニル類、アクリロニトリル、メタクリロニトリルなどのニトリル基含有ラジカル重合性単量体、アクリルアミド、メタクリルアミドなどのアミド結合含有ラジカル重合性単量体、酢酸ビニルなどの脂肪酸ビニル類、塩化ビニル、塩化ビニリデンなどの塩素含有ラジカル重合性単量体、1,3−ブタジエン、イソプレン、1,4−ジメチルブタジエン等の共役ジオレフィン類が挙げられる。これらのうち、(メタ)アクリル酸アルキルエステル、ニトリル基含有ラジカル重合性単量体、アミド結合含有ラジカル重合性単量体、水酸基含有(メタ)アクリル酸アルキルエステルが好ましい。なお、これらの単量体は単独又は2種以上を組み合わせて用いることができる。 Dicarboxylic acid diesters such as diethyl maleate, diethyl fumarate, diethyl itaconate, (meth) acrylic acid aryl esters such as phenyl (meth) acrylate, benzyl (meth) acrylate, styrene, α-methylstyrene, m-methylstyrene, Aromatic vinyls such as p-methylstyrene, vinyltoluene and p-methoxystyrene, radical polymerizable monomers containing nitrile groups such as acrylonitrile and methacrylonitrile, radical polymerizable monomers containing amide bonds such as acrylamide and methacrylamide Isomers, fatty acid vinyls such as vinyl acetate, chlorine-containing radical polymerizable monomers such as vinyl chloride and vinylidene chloride, and conjugated diolefins such as 1,3-butadiene, isoprene and 1,4-dimethylbutadiene. . Of these, (meth) acrylic acid alkyl esters, nitrile group-containing radical polymerizable monomers, amide bond-containing radical polymerizable monomers, and hydroxyl group-containing (meth) acrylic acid alkyl esters are preferred. In addition, these monomers can be used individually or in combination of 2 or more types.
上記の他の繰り返し単位の割合は、この他の繰り返し単位を含有する樹脂(a)の全繰り返し単位に対して、40モル%未満含有されることが好ましい。 It is preferable that the ratio of said other repeating unit contains less than 40 mol% with respect to all the repeating units of resin (a) containing this other repeating unit.
上記樹脂(a)を製造する際に用いられる重合溶媒としては、例えば、メタノール、エタノール、1−プロパノール、2−プロパノール、1−ブタノール、2−ブタノール、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコールなどのアルコール類、テトラヒドロフラン、ジオキサンなどの環状エーテル類、エチ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エチルエーテル、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチ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エチルエーテル、ジエチレングリコールエチルメチルエーテル、プロピ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などの多価アルコールのアルキルエーテル類、エチレングリコールエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートなどの多価アルコールのアルキルエーテルアセテート類等。 Examples of the polymerization solvent used in producing the resin (a) include alcohols such as methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol, 1-butanol, 2-butanol, ethylene glycol, diethylene glycol, and propylene glycol. , Cyclic ethers such as tetrahydrofuran and dioxane, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol dimethyl ether, ethylene glycol diethyl ether, diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol diethyl ether, diethylene glycol ethyl methyl ether , Propylene glycol monomethyl Alkyl ethers of polyhydric alcohols such as ether and propylene glycol monoethyl ether, alkyl ether acetates of polyhydric alcohols such as ethylene glycol ethyl ether acetate, diethylene glycol ethyl ether acetate, propylene glycol ethyl ether acetate, propylene glycol monomethyl ether acetate, etc. .
トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素類、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、4−ヒドロキシ−4−メチル−2−ペンタノン、ジアセトンアルコールなどのケトン類、酢酸エチル、酢酸ブチル、2−ヒドロキシプロピオン酸メチル、2−ヒドロキシ−2−メチルプロピオン酸エチル、2−ヒドロキシ−2−メチルプロピオン酸エチル、エトキシ酢酸エチル、ヒドロキシ酢酸エチル、2−ヒドロキシ−3−メチルブタン酸メチル、3−メトキシプロピオン酸メチル、3−メトキシプロピオン酸エチル、3−エトキシプロピオン酸エチル、3−エトキシプロピオン酸メチルなどのエステル類を挙げることができる。これらのうち、環状エーテル類、多価アルコールのアルキルエーテル類、多価アルコールのアルキルエーテルアセテート類、ケトン類、エステル類等が好ましい。 Aromatic hydrocarbons such as toluene and xylene, acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, cyclohexanone, ketones such as 4-hydroxy-4-methyl-2-pentanone, diacetone alcohol, ethyl acetate, butyl acetate, 2-hydroxy Methyl propionate, ethyl 2-hydroxy-2-methylpropionate, ethyl 2-hydroxy-2-methylpropionate, ethyl ethoxyacetate, ethyl hydroxyacetate, methyl 2-hydroxy-3-methylbutanoate, methyl 3-methoxypropionate And esters such as ethyl 3-methoxypropionate, ethyl 3-ethoxypropionate and methyl 3-ethoxypropionate. Of these, cyclic ethers, polyhydric alcohol alkyl ethers, polyhydric alcohol alkyl ether acetates, ketones, and esters are preferred.
上記樹脂(a)のゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)によるポリスチレン換算重量平均分子量(以下、「Mw」と記す場合がある)は、それぞれ、2,000〜100,000であることが良く、好ましく2,500〜50,000であり、更に好ましくは、3,000〜20,000である。樹脂(a)のMwが2,000未満であると、上層膜としての耐水性及び機械的特性が著しく低くなる恐れがある。一方、100,000を越えると、時上記溶媒に対する溶解性が著しく悪くなる恐れがある。また、上記樹脂(a)のMwとゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)によるポリスチレン換算数平均分子量(以下、「Mn」と記す場合がある)との比(Mw/Mn)は、1〜5であることが好ましく、1〜3であることが更に好ましい。 The polystyrene-reduced weight average molecular weight (hereinafter may be referred to as “Mw”) by gel permeation chromatography (GPC) of the resin (a) is preferably 2,000 to 100,000, respectively. , 500 to 50,000, and more preferably 3,000 to 20,000. If the Mw of the resin (a) is less than 2,000, the water resistance and mechanical properties as the upper layer film may be remarkably lowered. On the other hand, when it exceeds 100,000, there is a possibility that the solubility in the above-mentioned solvent sometimes becomes extremely poor. Moreover, ratio (Mw / Mn) of Mw of the resin (a) and polystyrene-equivalent number average molecular weight (hereinafter may be referred to as “Mn”) by gel permeation chromatography (GPC) is 1 to 5. It is preferable that it is 1-3.
なお、樹脂(a)は、ハロゲン、金属等の不純物が少ないほど好ましく、不純物を少なくすることにより、上層膜としての塗布性とアルカリ現像液への均一な溶解性を更に改善することができる。樹脂(a)の精製法としては、例えば、水洗、液々抽出等の化学的精製法や、これらの化学的精製法と限外ろ過、遠心分離等の物理的精製法との組み合わせ等を挙げることができる。 In addition, resin (a) is so preferable that there are few impurities, such as a halogen and a metal, and it can further improve the applicability | paintability as an upper layer film | membrane, and the uniform solubility to an alkali developing solution by reducing an impurity. Examples of the purification method of the resin (a) include chemical purification methods such as washing with water and liquid-liquid extraction, and combinations of these chemical purification methods with physical purification methods such as ultrafiltration and centrifugation. be able to.
[2−2]溶剤
本発明の上層膜形成組成物には、炭素数4〜10のアルコール及び/又は炭素数4〜10のアルキル鎖を有するアルキルエーテル等から選ばれる一種以上の溶剤を含有することができる。その溶剤の構成としては、炭素数4〜10のアルコールが全溶剤中の0〜50質量%であり、好ましくは0〜30質量%、更に好ましくは0〜10質量%であり副溶剤として含有することが好ましく、更に、主溶剤としてはアルキルエーテルが好ましい。上層膜形成組成物が炭素数4〜10のアルコールを副溶剤として含有するによりフォトレジスト膜上に塗布する際に、フォトレジスト膜とインターミキシングを発生する等の、リソグラフィ性能の劣化を抑制することができる。
[2-2] Solvent The upper film forming composition of the present invention contains one or more solvents selected from alcohols having 4 to 10 carbon atoms and / or alkyl ethers having an alkyl chain having 4 to 10 carbon atoms. be able to. As the composition of the solvent, the alcohol having 4 to 10 carbon atoms is 0 to 50% by mass in the total solvent, preferably 0 to 30% by mass, more preferably 0 to 10% by mass and contained as a sub-solvent. Further, alkyl ether is preferable as the main solvent. Suppressing deterioration of lithography performance, such as intermixing with the photoresist film, when the upper layer film-forming composition contains an alcohol having 4 to 10 carbon atoms as a secondary solvent on the photoresist film. Can do.
炭素数4〜10のアルコールとしては、例えば、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等を挙げることができる。 Examples of the alcohol having 4 to 10 carbon atoms include 1-butyl alcohol, 2-butyl alcohol, isobutyl alcohol, tert-butyl alcohol, 1-pentanol, 2-pentanol, 3-pentanol, tert-amyl alcohol, 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-pentanol, 3-methyl-1-pentanol, 3-methyl 2-pentanol, 3-methyl-3-pentanol, 4-methyl-1-pentanol, 4-methyl-2-pentanol, 4-methyl-3-pentanol, it may be mentioned cyclohexanol.
炭素数4〜10のアルキル鎖を有するアルキルエーテルとしては、例えば、ジプロピルエーテル、ジイソプロピルエーテル、ブチルメチルエーテル、ブチルエチルエーテル、ブチルプロピルエーテル、ジブチルエーテル、ジイソブチルエーテル、tert−ブチル−メチルエーテル、tert−ブチルエチルエーテル、tert−ブチルプロピルエーテル、ジ−tert−ブチルエーテル、ジペンチルエーテル、ジイソアミルエーテル、シクロペンチルメチルエーテル、シクロヘキシルメチルエーテル、シクロペンチルエチルエーテル、シクロヘキシルエチルエーテル、シクロペンチルプロピルエーテル、シクロペンチル−2−プロピルエーテル、シクロヘキシルプロピルエーテル、シクロヘキシル−2−プロピルエーテル、シクロペンチルブチルエーテル、シクロペンチル−tert−ブチルエーテル、シクロヘキシルブチルエーテル、シクロヘキシル−tert−ブチルエーテル等を挙げることができる。 Examples of the alkyl ether having an alkyl chain having 4 to 10 carbon atoms include dipropyl ether, diisopropyl ether, butyl methyl ether, butyl ethyl ether, butyl propyl ether, dibutyl ether, diisobutyl ether, tert-butyl-methyl ether, tert -Butyl ethyl ether, tert-butyl propyl ether, di-tert-butyl ether, dipentyl ether, diisoamyl ether, cyclopentyl methyl ether, cyclohexyl methyl ether, cyclopentyl ethyl ether, cyclohexyl ethyl ether, cyclopentyl propyl ether, cyclopentyl-2-propyl ether , Cyclohexylpropyl ether, cyclohexyl-2-propyl ether, cyclopentyl Chirueteru, cyclopentyl -tert- butyl ether, cyclohexyl ether, and cyclohexyl -tert- butyl ether.
本発明の上層膜形成組成物は、前記溶剤を一種以上混合することができる。また、その他の溶剤を適宜含有することができる。 The upper layer film-forming composition of the present invention can be mixed with one or more of the above solvents. Further, other solvents can be appropriately contained.
その他の溶剤としては、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール等、エチ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エチルエーテル、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチ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エチルエーテル、ジエチレングリコールエチルメチルエーテル、プロピ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等、エチレングリコールエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート等、テトラヒドロフラン、ジオキサン等、デカン、ドデカン、ウンデカン等、ベンゼン、トルエン、キシレン等、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、4−ヒドロキシ−4−メチル−2−ペンタノン、ジアセトンアルコール等、酢酸エチル、酢酸ブチル、2−ヒドロキシプロピオン酸エチル、2−ヒドロキシ−2−メチルプロピオン酸メチル、2−ヒドロキシ−2−メチルプロピオン酸エチル、エトキシ酢酸エチル、ヒドロキシ酢酸エチル、2−ヒドロキシ−3−メチルブタン酸メチル、3−メトキシプロピオン酸メチル、3−メトキシプロピオン酸エチル、3−エトキシプロピオン酸エチル、3−エトキシプロピオン酸メチル等を挙げることができる。 Other solvents include, for example, ethylene glycol, propylene glycol, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol dimethyl ether, ethylene glycol diethyl ether, diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol diethyl ether. , Diethylene glycol ethyl methyl ether, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, etc., ethylene glycol ethyl ether acetate, diethylene glycol ethyl ether acetate, propylene glycol ethyl ether acetate, propylene glycol monomethyl Ether acetate, etc., tetrahydrofuran, dioxane, etc., decane, dodecane, undecane, etc., benzene, toluene, xylene, etc., acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, cyclohexanone, 4-hydroxy-4-methyl-2-pentanone, diacetone alcohol, etc. Ethyl acetate, butyl acetate, ethyl 2-hydroxypropionate, methyl 2-hydroxy-2-methylpropionate, ethyl 2-hydroxy-2-methylpropionate, ethyl ethoxyacetate, ethyl hydroxyacetate, 2-hydroxy-3-methylbutane Examples include methyl acrylate, methyl 3-methoxypropionate, ethyl 3-methoxypropionate, ethyl 3-ethoxypropionate, methyl 3-ethoxypropionate, and the like.
[2−3]添加剤
本発明の上層膜形成組成物には、塗布性、消泡性、レベリング性などを向上させる目的で界面活性剤などを配合することもできる。
[2-3] Additives The upper layer film-forming composition of the present invention may contain a surfactant or the like for the purpose of improving coating properties, antifoaming properties, leveling properties and the like.
上記界面活性剤としては、例えば、全て商品名で、BM−1000、BM−1100(BMケミー社製)、メガファックF142D、同F172、同F173、同F183(大日本インキ化学工業社製)、フロラードFC−135、同FC−170C、同FC−430、同FC−431(住友スリーエム社製)、サーフロンS−112、同S−113、同S−131、同S−141、同S−145(旭硝子社製)、SH−28PA、同−190、同−193、SZ−6032、SF−8428(東レダウコーニングシリコーン社製)、エマルゲンA−60、104P、306P(花王社製)などの市販されているフッ素系界面活性剤を使用することができる。これらの界面活性剤の配合量は、樹脂(A)及び樹脂(B)の合計量100質量部に対して、5質量部以下であることが好ましい。 Examples of the surfactant include, for example, BM-1000, BM-1100 (manufactured by BM Chemie), Megafuck F142D, F172, F173, F173 (manufactured by Dainippon Ink and Chemicals, Inc.), Fluorard FC-135, FC-170C, FC-430, FC-431 (manufactured by Sumitomo 3M), Surflon S-112, S-113, S-131, S-141, S-145 (Asahi Glass), SH-28PA, -190, -193, SZ-6032, SF-8428 (Toray Dow Corning Silicone), Emulgen A-60, 104P, 306P (Kao) Fluorosurfactant that has been used can be used. It is preferable that the compounding quantity of these surfactant is 5 mass parts or less with respect to 100 mass parts of total amounts of resin (A) and resin (B).
本発明の上層膜形成組成物は、さらに架橋剤および酸性化合物を含有することができる。 The upper layer film-forming composition of the present invention can further contain a crosslinking agent and an acidic compound.
本発明の保護膜の架橋剤としては、前記溶剤に可溶な架橋剤であれば、使用可能である。それらの中でも、ヒドロキシアルキル基及び/又はアルコキシアルキル基で置換されたアミノ基及び/又はイミノ基を有する含窒素化合物を好適に使用することができる。 As the crosslinking agent for the protective film of the present invention, any crosslinking agent that is soluble in the solvent can be used. Among these, a nitrogen-containing compound having an amino group and / or an imino group substituted with a hydroxyalkyl group and / or an alkoxyalkyl group can be preferably used.
前記含窒素化合物としては、メラミン誘導体、グアナミン誘導体、グリコールウリル誘導体、スクシニルアミド誘導体、および尿素誘導体の中から選ばれる少なくとも1種を用いることが好ましい。 The nitrogen-containing compound is preferably at least one selected from melamine derivatives, guanamine derivatives, glycoluril derivatives, succinylamide derivatives, and urea derivatives.
具体的には、これらの含窒素化合物は、例えば、上記メラミン系化合物、尿素系化合物、グアナミン系化合物、アセトグアナミン系化合物、ベンゾグアナミン系化合物、グリコールウリル系化合物、スクシニルアミド系化合物、エチレン尿素系化合物等を、沸騰水中においてホルマリンと反応させてメチロール化することにより、あるいはこれにさらに低級アルコール、具体的にはメタノール、エタノール、n−プロパノール、イソプロパノール、n−ブタノール、イソブタノール等と反応させてアルコキシル化することにより、得ることができる。 Specifically, these nitrogen-containing compounds include, for example, the above melamine compounds, urea compounds, guanamine compounds, acetoguanamine compounds, benzoguanamine compounds, glycoluril compounds, succinylamide compounds, ethylene urea compounds. Etc. are reacted with formalin in boiling water to form methylol, or further reacted with a lower alcohol, specifically methanol, ethanol, n-propanol, isopropanol, n-butanol, isobutanol, etc. Can be obtained.
このような架橋剤としては、さらに好ましくは、テトラブトキシメチル化グリコールウリルが用いられる。 As such a cross-linking agent, tetrabutoxymethylated glycoluril is more preferably used.
さらに、前記架橋剤としては、少なくとも1種の水酸基及び/又はアルキルオキシ基で置換された炭化水素化合物とモノヒドロキシモノカルボン酸化合物との縮合反応物も好適に用いることができる。 Furthermore, as the crosslinking agent, a condensation reaction product of a hydrocarbon compound substituted with at least one hydroxyl group and / or alkyloxy group and a monohydroxymonocarboxylic acid compound can also be suitably used.
前記モノヒドロキシモノカルボン酸としては、水酸基とカルボキシル基が、同一の炭素原子、または隣接する二つの炭素原子のそれぞれに結合しているものが好ましい。 As the monohydroxymonocarboxylic acid, those in which a hydroxyl group and a carboxyl group are bonded to the same carbon atom or two adjacent carbon atoms are preferable.
本発明の上層膜形成組成物には、さらに酸性成分(望ましくは、炭化フッ素化合物)を添加することができる。このような酸性成分は引き置き安定化作用を有することが好ましい。前記作用をもたらす炭化フッ素化合物を以下に示すが、これら炭化フッ素化合物は、重要新規利用規則(SNUR)の対象となっておらず、使用可能な化学物質である。 An acidic component (desirably, a fluorocarbon compound) can be further added to the upper layer film-forming composition of the present invention. Such an acidic component preferably has a holding and stabilizing effect. The fluorine-containing compounds that bring about the above-described action are shown below. These fluorine-containing compounds are not subject to the Important New Use Rules (SNUR) and are usable chemical substances.
これら炭化フッ素化合物としては、例えば、(C4F9SO2)2NH、(C3F7SO2)2NH、C10F21COOH、及び下記式(3−1)、(3−2)が好ましい。 Examples of these fluorocarbon compounds include (C 4 F 9 SO 2 ) 2 NH, (C 3 F 7 SO 2 ) 2 NH, C 10 F 21 COOH, and the following formulas (3-1) and (3-2): ) Is preferred.
本発明の上層膜形成組成物は、上記樹脂(a)を含み、上層膜形成組成物をフォトレジスト膜の表面上に塗工した後、50〜150℃で1〜360秒の条件で予備焼成を行って上層膜を形成した場合に、前記上層膜の、水に対する、下記の条件に従って測定される後退接触角θが70°以上である(後退接触角θ:前記上層膜上に配置した25μLの水滴を、10μL/minの速度で吸引して測定される)。このように十分に高い後退接触角を有することにより、高速度のスキャンスピードによるレジストパターン形成においても、フォトレジスト膜上に液滴が残り難く、ウォーターマーク欠陥等の欠陥の発生を効果的に抑制することができる。 The upper layer film-forming composition of the present invention contains the resin (a), and after the upper layer film-forming composition is applied on the surface of the photoresist film, pre-baking is performed at 50 to 150 ° C. for 1 to 360 seconds. When the upper layer film is formed by performing the step, the receding contact angle θ of the upper layer film measured with respect to water is 70 ° or more (the receding contact angle θ: 25 μL disposed on the upper layer film). Of water droplets at a rate of 10 μL / min). By having a sufficiently high receding contact angle in this way, even when forming a resist pattern at a high scan speed, it is difficult for droplets to remain on the photoresist film, effectively suppressing the occurrence of defects such as watermark defects. can do.
[3]フォトレジストパターン形成方法
次に、本発明のフォトレジストパターン形成方法の一実施形態について説明する。本発明のフォトレジストパターン形成方法は、基板上にフォトレジスト組成物を塗布してフォトレジスト膜を形成する工程(工程(1))と、上記フォトレジスト膜に、上述した上層膜形成組成物を塗布して上層膜を形成する工程(工程(2))と、この上層膜とレンズとの間に液浸媒体を配置し、上記液浸媒体と所定のパターンを有するマスクとを介して上記フォトレジスト膜及び上記上層膜に露光光を照射し、次いで現像することによってレジストパターンを得る工程(工程(3))と、を備えるものである。
[3] Photoresist Pattern Forming Method Next, an embodiment of the photoresist pattern forming method of the present invention will be described. The method for forming a photoresist pattern of the present invention comprises a step of applying a photoresist composition on a substrate to form a photoresist film (step (1)), and the above-described upper layer film-forming composition is applied to the photoresist film. A step of applying and forming an upper layer film (step (2)), an immersion medium is disposed between the upper layer film and the lens, and the photo is passed through the immersion medium and a mask having a predetermined pattern. Irradiating the resist film and the upper layer film with exposure light and then developing the resist pattern to obtain a resist pattern (step (3)).
工程(1)
工程(1)は、基板上にフォトレジスト組成物を塗布してフォトレジスト膜を形成する工程である。上記基板としては、通常、シリコンウェハ、アルミニウムで被覆したシリコンウェハ等が用いられる。フォトレジスト膜の特性を最大限に引き出すため、予め、基板の表面に有機系ないし無機系の反射防止膜を形成しておくことも好ましい形態の一つである(例えば、特公平6−12452号公報等を参照)。
Process (1)
Step (1) is a step of forming a photoresist film by applying a photoresist composition on a substrate. As the substrate, a silicon wafer, a silicon wafer coated with aluminum, or the like is usually used. In order to maximize the characteristics of the photoresist film, an organic or inorganic antireflection film is preferably formed on the surface of the substrate in advance (for example, Japanese Patent Publication No. 6-12252). (See the official gazette).
フォトレジスト膜を形成する物質の種類は、特に制限されるものではなく、従来、フォトレジスト膜を形成するために用いられていた物質の中から、レジストの使用目的に応じて適宜選択して使用すればよい。但し、酸発生剤を含有する化学増幅型のレジスト材料、特に、ポジ型レジスト材料を用いることが好ましい。化学増幅型のポジ型レジスト材料としては、例えば、酸解離性基修飾アルカリ可溶性樹脂と、感放射線性酸発生剤とを必須成分として含有する感放射線性の樹脂組成物等を挙げることができる。このような樹脂組成物は、放射線照射(露光)により酸発生剤から酸が発生し、その発生した酸の作用によって、樹脂の酸性基(例えば、カルボキシル基)を保護していた酸解離性基が解離して、酸性基が露出する。従って、レジストの露光部のアルカリ溶解性が高くなり、その露光部がアルカリ現像液によって溶解、除去され、ポジ型のレジストパターンを形成することができる。 The type of the material for forming the photoresist film is not particularly limited, and it is appropriately selected from materials conventionally used for forming a photoresist film according to the purpose of use of the resist. do it. However, it is preferable to use a chemically amplified resist material containing an acid generator, particularly a positive resist material. Examples of the chemically amplified positive resist material include a radiation sensitive resin composition containing an acid dissociable group-modified alkali-soluble resin and a radiation sensitive acid generator as essential components. In such a resin composition, an acid is generated from an acid generator by irradiation (exposure), and an acid-dissociable group that protected an acidic group (for example, a carboxyl group) of the resin by the action of the generated acid. Dissociates to expose acidic groups. Accordingly, the alkali solubility of the exposed portion of the resist is increased, and the exposed portion is dissolved and removed by the alkali developer, so that a positive resist pattern can be formed.
フォトレジスト膜は、フォトレジスト膜を形成するための樹脂成分に溶剤を加えて、その全固形分濃度を0.2〜20質量%に調整した溶液を得る。得られた溶液を、孔径30nm程度のフィルターでろ過することにより塗工液を調製し、この塗工液を、回転塗布、流延塗布、ロール塗布等の従来公知の塗布方法を用いて基板上に塗布することによって形成することができる。このフォトレジスト膜は、溶媒を揮発させるために予備焼成(以下「PB」と記す場合がある)を行ってもよい。なお、フォトレジスト膜の形成に際しては、塗工液は自ら調製してもよいし、市販のレジスト溶液を塗工液として使用してもよい。 For the photoresist film, a solvent is added to the resin component for forming the photoresist film to obtain a solution in which the total solid content concentration is adjusted to 0.2 to 20% by mass. The obtained solution is filtered through a filter having a pore size of about 30 nm to prepare a coating solution, and this coating solution is applied to the substrate using a conventionally known coating method such as spin coating, cast coating, roll coating or the like. It can form by apply | coating to. This photoresist film may be pre-baked (hereinafter may be referred to as “PB”) in order to volatilize the solvent. In forming the photoresist film, the coating solution may be prepared by itself or a commercially available resist solution may be used as the coating solution.
工程(2)
工程(2)は、フォトレジスト膜に、既に上述した上層膜形成組成物を塗布して上層膜を形成する工程である。この工程は、工程(1)で形成されたフォトレジスト膜の表面上に、上述した上層膜形成組成物を塗布し、好ましくは再度焼成することにより上層膜を形成する工程である。上層膜を形成することによって、液浸露光の際に液浸液がフォトレジスト膜と直接接触することが防止され、液浸液の浸透によってフォトレジスト膜のリソグラフィ性能が低下したり、フォトレジスト膜から溶出する成分により投影露光装置のレンズが汚染されたりする事態を効果的に防止することが可能となる。
Process (2)
Step (2) is a step of forming the upper film by applying the above-described upper film forming composition to the photoresist film. This step is a step of forming the upper layer film by applying the above-described upper layer film forming composition on the surface of the photoresist film formed in the step (1) and preferably baking again. By forming the upper layer film, the immersion liquid is prevented from coming into direct contact with the photoresist film during the immersion exposure, and the lithography performance of the photoresist film is reduced by the penetration of the immersion liquid, or the photoresist film It is possible to effectively prevent the lens of the projection exposure apparatus from being contaminated by the components eluted from
上層膜の厚さは、λ/4m(但し、λ:放射線の波長、m:保護膜の屈折率)の奇数倍にできる限り近づけることが好ましい。これは、フォトレジスト膜の上側界面における反射抑制効果が大きくなるためである。 The thickness of the upper layer film is preferably as close as possible to an odd multiple of λ / 4m (where λ is the wavelength of radiation and m is the refractive index of the protective film). This is because the reflection suppressing effect at the upper interface of the photoresist film is increased.
工程(3)
工程(3)は、上記上層膜とレンズとの間に液浸媒体を配置し、更にレンズの上にマスクを配置し、この液浸媒体と所定のパターンを有するマスクとを介して上記フォトレジスト膜及び上記上層膜に露光光を照射し、次いで現像することによってレジストパターンを得る工程である。
Step (3)
In the step (3), an immersion medium is disposed between the upper layer film and the lens, a mask is disposed on the lens, and the photoresist is passed through the immersion medium and a mask having a predetermined pattern. This is a step of obtaining a resist pattern by irradiating the film and the upper film with exposure light and then developing the film.
上記液浸媒体としては、通常、空気より屈折率の高い液体を使用する。具体的には、水を用いることが好ましく、純水を用いることが更に好ましい。なお、必要に応じて液浸液のpHを調整してもよい。この液浸媒体を介在させた状態で(即ち、露光装置のレンズとフォトレジスト膜との間に液浸媒体を満たした状態で)、所定のパターンを有するマスクを通して放射線を照射し、フォトレジスト膜を露光させる。 As the immersion medium, a liquid having a higher refractive index than air is usually used. Specifically, water is preferably used, and pure water is more preferably used. In addition, you may adjust pH of immersion liquid as needed. With this immersion medium interposed (that is, with the immersion medium filled between the lens of the exposure apparatus and the photoresist film), the photoresist film is irradiated with radiation through a mask having a predetermined pattern. To expose.
液浸露光の際に使用することができる放射線は、使用されるフォトレジスト膜や上層膜の種類に応じて適宜選択すればよく、例えば、可視光線、波長436nmのg線、波長365nmのi線等の紫外線、エキシマレーザ等の遠紫外線、シンクロトロン放射線等のX線、電子線等の荷電粒子線等の各種放射線を用いることができる。中でも、KrFエキシマレーザ(波長248nm)又はArFエキシマレーザ(波長193nm)を用いることが好ましい。また、放射線量等の露光条件は、感放射線性樹脂組成物の配合組成、添加剤の種類等に応じて適宜設定すればよい。 The radiation that can be used in the immersion exposure may be appropriately selected according to the type of the photoresist film or the upper layer film to be used. For example, visible light, g-ray having a wavelength of 436 nm, i-line having a wavelength of 365 nm Various types of radiation such as ultraviolet rays such as excimer laser, deep ultraviolet rays such as excimer laser, X-rays such as synchrotron radiation, and charged particle beams such as electron beams can be used. Among these, it is preferable to use a KrF excimer laser (wavelength 248 nm) or an ArF excimer laser (wavelength 193 nm). Moreover, what is necessary is just to set suitably exposure conditions, such as a radiation dose, according to the compounding composition of a radiation sensitive resin composition, the kind of additive, etc.
フォトレジスト膜の解像度、パターン形状、及び現像性等を向上させるために、露光後に焼成(PEB)を行うことが好ましい。その焼成温度は、使用される感放射線性樹脂組成物の種類等によって適宜調節されるが、通常、30〜200℃、好ましくは50〜150℃である。 In order to improve the resolution, pattern shape, developability, and the like of the photoresist film, baking (PEB) is preferably performed after exposure. The firing temperature is appropriately adjusted depending on the type of the radiation-sensitive resin composition used, and is usually 30 to 200 ° C, preferably 50 to 150 ° C.
露光後又はPEB後に現像を行い、必要に応じて洗浄すれば、所望のフォトレジストパターンを形成することができる。上層膜は、本発明の一実施形態である上層膜形成組成物によって形成されている。従って、この上層膜は、別途の剥離工程によって除去する必要はなく、現像中又は現像後の洗浄中に容易に除去することができる。なお、現像に際しては、通常、アルカリ性の現像液を使用する。 If development is performed after exposure or after PEB and washing is performed as necessary, a desired photoresist pattern can be formed. The upper layer film is formed by the upper layer film forming composition which is one embodiment of the present invention. Therefore, this upper layer film does not need to be removed by a separate peeling process, and can be easily removed during development or washing after development. In developing, an alkaline developer is usually used.
現像液としては、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、珪酸ナトリウム、メタ珪酸ナトリウム、アンモニア、エチルアミン、n−プロピルアミン、ジエチルアミン、ジ−n−プロピルアミン、トリエチルアミン、メチルジエチルアミン、ジメチルエタノールアミン、トリエタノールアミン、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド、ピロール、ピペリジン、コリン、1,8−ジアザビシクロ−[5.4.0]−7−ウンデセン、1,5−ジアザビシクロ−[4.3.0]−5−ノナン等のアルカリ性化合物を少なくとも一種溶解したアルカリ性水溶液を使用することが好ましい。なかでも、テトラアルキルアンモニウムヒドロキシド類の水溶液を好適に用いることができる。 Examples of the developer include sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium carbonate, sodium silicate, sodium metasilicate, ammonia, ethylamine, n-propylamine, diethylamine, di-n-propylamine, triethylamine, methyldiethylamine, dimethylethanol. Amine, triethanolamine, tetramethylammonium hydroxide, tetraethylammonium hydroxide, pyrrole, piperidine, choline, 1,8-diazabicyclo- [5.4.0] -7-undecene, 1,5-diazabicyclo- [4. 3.0] It is preferable to use an alkaline aqueous solution in which at least one alkaline compound such as 5-nonane is dissolved. Especially, the aqueous solution of tetraalkylammonium hydroxide can be used suitably.
現像液には、例えば、メタノール、エタノール等のアルコール類をはじめとする水溶性有機溶媒や、界面活性剤を適量添加することもできる。なお、上記のアルカリ性水溶液を用いて現像した場合は、通常、現像後に水洗する。なお、現像、又は必要に応じた水洗後に適宜乾燥すれば、目的とするフォトレジストパターンを形成することができる。 For example, an appropriate amount of a water-soluble organic solvent including alcohols such as methanol and ethanol, and a surfactant can be added to the developer. In addition, when developing using said alkaline aqueous solution, it wash | cleans with water after image development normally. In addition, if it dries suitably after image development or the water washing as needed, the target photoresist pattern can be formed.
以下、本発明を実施例に基づいてさらに詳細に説明するが、本発明は、これらの実施例に限定されるものではない。なお、実施例、比較例中の「部」及び「%」は、特に断らない限り質量基準である。また、各種物性値の測定方法、及び諸特性の評価方法を以下に示す。 EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated further in detail based on an Example, this invention is not limited to these Examples. In the examples and comparative examples, “parts” and “%” are based on mass unless otherwise specified. Moreover, the measuring method of various physical-property values and the evaluation method of various characteristics are shown below.
感放射線性樹脂組成物の調製
本発明の感放射線性組成物が含有する樹脂(A−1)を以下に示す方法により合成した。
Preparation of Radiation Sensitive Resin Composition Resin (A-1) contained in the radiation sensitive composition of the present invention was synthesized by the following method.
分子量(Mw、Mn)測定方法
樹脂(A−1)〜(A−3)のMw及びMnは、東ソー社製の高速GPC装置(型式「HLC−8120」)に東ソー社製のGPCカラム(商品名「G2000HXL」:2本、「G3000HXL」:1本、「G4000HXL」:1本)を用い、流量1.0ml/分、溶出溶剤テトラヒドロフラン、カラム温度40℃の分析条件で、単分散ポリスチレンを標準とするゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)により測定した。
Molecular weight (Mw, Mn) measurement method Mw and Mn of resins (A-1) to (A-3) were measured using a GPC column (product of Tosoh Corporation) on a high-speed GPC device (model "HLC-8120") manufactured by Tosoh Corporation. Name “G2000HXL”: 2; “G3000HXL”: 1; “G4000HXL”: 1), standard flow rate of 1.0 ml / min, elution solvent tetrahydrofuran, column temperature 40 ° C. Measured by gel permeation chromatography (GPC).
合成例1
まず、下記化合物(M−1)31.30g(30モル%)、化合物(M−2)29.09g(34モル%)、化合物(M−4)39.61g(36モル%)を2−ブタノン200gに溶解し、更に2,2’−アゾビス(イソブチロニトリル)3.85gを投入した単量体溶液を準備した。一方、温度計及び滴下漏斗を備えた1000mlの三つ口フラスコに100gの2−ブタノンを投入し、30分窒素パージした。窒素パージの後、フラスコ内をマグネティックスターラーで攪拌しながら80℃になるように加熱した。滴下漏斗を用い、予め準備しておいた単量体溶液を3時間かけて滴下した。滴下開始時を重合開始時間とし、重合反応を6時間実施した。重合終了後、重合溶液は水冷により30℃以下に冷却した。冷却後、2000gのメタノールに投入し、析出した白色粉末をろ別した。ろ別された白色粉末を、400gのメタノールにてスラリー状で2度洗浄した。その後、ろ別し、50℃にて17時間乾燥し、白色粉末の共重合体を得た(73g、回収率73%)。
Synthesis example 1
First, 31.30 g (30 mol%) of the following compound (M-1), 29.09 g (34 mol%) of the compound (M-2), and 39.61 g (36 mol%) of the compound (M-4) were A monomer solution dissolved in 200 g of butanone and further charged with 3.85 g of 2,2′-azobis (isobutyronitrile) was prepared. On the other hand, 100 g of 2-butanone was charged into a 1000 ml three-necked flask equipped with a thermometer and a dropping funnel, and purged with nitrogen for 30 minutes. After purging with nitrogen, the inside of the flask was heated to 80 ° C. while stirring with a magnetic stirrer. Using a dropping funnel, a monomer solution prepared in advance was added dropwise over 3 hours. The polymerization start was carried out for 6 hours with the start of dropping as the polymerization start time. After completion of the polymerization, the polymerization solution was cooled to 30 ° C. or less by water cooling. After cooling, it was poured into 2000 g of methanol, and the precipitated white powder was filtered off. The filtered white powder was washed twice with 400 g of methanol as a slurry. Thereafter, the mixture was filtered and dried at 50 ° C. for 17 hours to obtain a white powder copolymer (73 g, recovery rate 73%).
得られた共重合体は、Mwが5300、Mw/Mnが1.67であり、13C−NMR分析の結果、化合物(M−1)に由来する繰り返し単位、化合物(M−2)に由来する繰り返し単位、及び化合物(M−4)に由来する繰り返し単位の含有率が、30.6:34.1:35.3(モル%)の共重合体であった。これを樹脂(A−1)とした。 The obtained copolymer has Mw of 5300 and Mw / Mn of 1.67, and as a result of 13 C-NMR analysis, the repeating unit derived from compound (M-1), derived from compound (M-2) The content of the repeating unit derived from the compound (M-4) was 30.6: 34.1: 35.3 (mol%). This was made into resin (A-1).
酸発生剤(C)
C−1:トリフェニルスルホニウム2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプタ−2'−イル)−1,1−ジフルオロエタンスルホネート
Acid generator (C)
C-1: Triphenylsulfonium 2- (bicyclo [2.2.1] hepta-2'-yl) -1,1-difluoroethanesulfonate
窒素含有化合物(D)
D−1:N−t−ブトキシカルボニル−4−ヒドロキシピペリジン
Nitrogen-containing compound (D)
D-1: Nt-butoxycarbonyl-4-hydroxypiperidine
溶剤(E)
E−1:プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、E−2:シクロヘキサノン、E−3:γ−ブチロラクトン
Solvent (E)
E-1: Propylene glycol monomethyl ether acetate, E-2: Cyclohexanone, E-3: γ-butyrolactone
上層膜形成組成物の調製
本発明の上層膜形成組成物が含有する樹脂(a−1)〜(a−3)を以下に示す方法により合成した。
Preparation of Upper Layer Film-Forming Composition Resins (a-1) to (a-3) contained in the upper layer film forming composition of the present invention were synthesized by the following method.
合成例2
還流冷却器および攪拌機を備えた容量2リットルの4つ口フラスコに、750gのイソブチルアルコールを仕込み、窒素の吹き込みを開始した。攪拌しながら80℃まで昇温した後、メタクリル酸系単量体として、アクリル酸60g、ジシクロペンタニルメタクリレート40g、n−ブチルアクリレート40g、シクロヘキシルメタクリレート20g、ヘプタデカフルオロデシルメタクリレート40gの混合液と、溶剤として、イソブチルアルコール50g、および重合開始剤としてベンゾイルパーオキサイド1.7gからなる混合液を、別々の滴下ノズルより、それぞれ4時間かけて滴下した。滴下は連続的に行ない、滴下を通じて、各成分の滴下速度は一定とした。滴下終了後、さらにそのまま4時間、重合反応液を80℃で熟成した後、溶剤の還流が認められるまで重合反応液を昇温して1時間熟成し、重合を完結させた。その後、大量のn−ヘキサンに重合溶液を投入することにより白色粉末の共重合体ポリマーを得た(回収率:90%)。この重合体はMwが20,000、13C-NMR分析の結果、アクリル酸、ジシクロペンタニルメタクリレート、n−ブチルアクリレート、シクロヘキシルメタクリレート、ヘプタデカフルオロデシルメタクリレートに由来する各繰り返し単位の含有率が52:12:9:21:6(モル%)の共重合体であった。この重合体を樹脂(a−1)とする。
Synthesis example 2
A 2-liter four-necked flask equipped with a reflux condenser and a stirrer was charged with 750 g of isobutyl alcohol, and nitrogen blowing was started. After raising the temperature to 80 ° C. with stirring, as a methacrylic acid monomer, a mixture of acrylic acid 60 g, dicyclopentanyl methacrylate 40 g, n-butyl acrylate 40 g, cyclohexyl methacrylate 20 g, heptadecafluorodecyl methacrylate 40 g Then, a mixed solution composed of 50 g of isobutyl alcohol as a solvent and 1.7 g of benzoyl peroxide as a polymerization initiator was dropped from separate dropping nozzles over 4 hours. The dropping was continuously performed, and the dropping rate of each component was constant throughout the dropping. After completion of the dropwise addition, the polymerization reaction solution was aged at 80 ° C. for 4 hours as it was, and then the polymerization reaction solution was heated up and aged for 1 hour until reflux of the solvent was observed, thereby completing the polymerization. Thereafter, the polymerization solution was charged into a large amount of n-hexane to obtain a white powder copolymer polymer (recovery rate: 90%). As a result of 13 C-NMR analysis, this polymer has a content of each repeating unit derived from acrylic acid, dicyclopentanyl methacrylate, n-butyl acrylate, cyclohexyl methacrylate, and heptadecafluorodecyl methacrylate. The copolymer was 52: 12: 9: 21: 6 (mol%). This polymer is referred to as “resin (a-1)”.
合成例3
まず、メタクリル酸(1,1,1−トリフルオロ−2−トリフルオロメチル−2−ヒドロキシ−4−ペンチル)エステル46.95g(85モル%)、と開始剤(2,2’−アゾビス−(2−メチルプロピオン酸メチル))6.91gをイソプロパノール100gに溶解させた単量体溶液を準備した。一方、温度計及び滴下漏斗を備えた500mlの三つ口フラスコにイソプロパノール50gを投入し、30分間窒素パージした。窒素パージの後、フラスコ内をマグネティックスターラーで攪拌しながら、80℃になるように加熱した。滴下漏斗を用い、予め準備しておいた単量体溶液を2時間かけて滴下した。滴下終了後、更に1時間反応を行い、一般式(1−1)で表される繰り返し単位を製造するために用いられる単量体としてビニルスルホン酸3.05g(15モル%)のイソプロパノール溶液10gを30分かけて滴下し、その後、更に1時間反応を行った。30℃以下に冷却して、共重合液を得た。
Synthesis example 3
First, 46.95 g (85 mol%) of methacrylic acid (1,1,1-trifluoro-2-trifluoromethyl-2-hydroxy-4-pentyl) ester and an initiator (2,2′-azobis- ( A monomer solution was prepared by dissolving 6.91 g of methyl 2-methylpropionate)) in 100 g of isopropanol. Meanwhile, 50 g of isopropanol was charged into a 500 ml three-necked flask equipped with a thermometer and a dropping funnel, and purged with nitrogen for 30 minutes. After purging with nitrogen, the inside of the flask was heated to 80 ° C. while stirring with a magnetic stirrer. Using a dropping funnel, a monomer solution prepared in advance was added dropwise over 2 hours. After completion of the dropwise addition, the reaction is further performed for 1 hour, and 10 g of an isopropanol solution of 3.05 g (15 mol%) of vinyl sulfonic acid is used as a monomer used for producing the repeating unit represented by the general formula (1-1). Was added dropwise over 30 minutes, and then the reaction was further carried out for 1 hour. It cooled to 30 degrees C or less, and the copolymer liquid was obtained.
得られた上記共重合液を150gに濃縮した後、分液漏斗に移した。この分液漏斗にメタノール50gとn−ヘキサン600gを投入し、分離精製を実施した。分離後、下層液を回収した。この下層液をイソプロパノールで希釈して100gとし、再度、分液漏斗に移した。メタノール50gとn−ヘキサン600gを上記分液漏斗に投入して、分離精製を実施し、分離後、下層液を回収した。回収した下層液を4−メチル−2−ペンタノールに置換し、全量を250gに調整した。調整後、水250gを加えて分離精製を実施し、分離後、上層液を回収した。回収した上層液は、4−メチル−2−ペンタノールに置換して樹脂溶液とした。なお、上記4−メチル−2−ペンタノールに置換した後の試料(樹脂溶液)の固形分濃度は、上記樹脂溶液0.3gをアルミ皿に計量し、ホットプレート上で140℃×1時間加熱した後、上記樹脂溶液の加熱前の質量と残渣(加熱後)の質量により算出した。この固形分濃度は、上層膜形成組成物溶液の調製と回収率計算に利用した。 The obtained copolymer solution was concentrated to 150 g and transferred to a separatory funnel. The separatory funnel was charged with 50 g of methanol and 600 g of n-hexane to carry out separation and purification. After separation, the lower layer solution was recovered. This lower layer solution was diluted with isopropanol to 100 g, and again transferred to a separatory funnel. 50 g of methanol and 600 g of n-hexane were put into the above separatory funnel, followed by separation and purification. After separation, the lower layer liquid was recovered. The recovered lower layer solution was replaced with 4-methyl-2-pentanol, and the total amount was adjusted to 250 g. After the adjustment, 250 g of water was added for separation and purification. After separation, the upper layer liquid was recovered. The recovered upper layer liquid was replaced with 4-methyl-2-pentanol to obtain a resin solution. The solid content concentration of the sample (resin solution) after substitution with 4-methyl-2-pentanol was measured by weighing 0.3 g of the resin solution in an aluminum dish and heating on a hot plate at 140 ° C. for 1 hour. Then, the mass was calculated from the mass of the resin solution before heating and the mass of the residue (after heating). This solid content concentration was used for the preparation of the upper layer film-forming composition solution and the recovery rate calculation.
得られた樹脂溶液に含有されている共重合体の、Mwは9,760、Mw/Mnは1.51であり、回収率は65%であった。また、この共重合体に含有される、メタクリル酸(1,1,1−トリフルオロ−2−トリフルオロメチル−2−ヒドロキシ−4−ペンチル)エステルに由来する繰り返し単位、及びビニルスルホン酸に由来する繰り返し単位の含有率は、95:5(モル%)であった。この共重合体を樹脂(a−2)とする。 The copolymer contained in the obtained resin solution had Mw of 9,760, Mw / Mn of 1.51, and a recovery rate of 65%. Moreover, the repeating unit derived from methacrylic acid (1,1,1-trifluoro-2-trifluoromethyl-2-hydroxy-4-pentyl) ester contained in this copolymer, and derived from vinyl sulfonic acid The content of the repeating unit was 95: 5 (mol%). This copolymer is referred to as “resin (a-2)”.
合成例4
まず、メタクリル酸(1,1,1−トリフルオロ−2−トリフルオロメチル−2−ヒドロキシ−4−ペンチル)エステル50gと、2,2−アゾビス(2−メチルイソプロピオン酸メチル)1.95gを、メチルエチルケトン50gに予め溶解させた単量体溶液を準備した。一方、温度計及び滴下漏斗を備えた500mlの三口フラスコにメチルエチルケトン50gを投入し、30分間窒素パージした。窒素パージ後、フラスコ内をマグネティックスターラーで撹拌しながら80℃になるように加熱した。滴下漏斗を使用し、予め準備しておいた上記単量体溶液を3時間かけて滴下した。滴下終了後、1時間反応を行い、2,2−アゾビス(2−メチルイソプロピオン酸メチル)1.17gを更に添加した。その後、更に2時間反応を行い、30℃以下に冷却して共重合液を得た。
Synthesis example 4
First, 50 g of methacrylic acid (1,1,1-trifluoro-2-trifluoromethyl-2-hydroxy-4-pentyl) ester and 1.95 g of 2,2-azobis (methyl 2-methylisopropionate) A monomer solution previously dissolved in 50 g of methyl ethyl ketone was prepared. On the other hand, 50 g of methyl ethyl ketone was put into a 500 ml three-necked flask equipped with a thermometer and a dropping funnel, and purged with nitrogen for 30 minutes. After purging with nitrogen, the inside of the flask was heated to 80 ° C. while stirring with a magnetic stirrer. Using the dropping funnel, the monomer solution prepared in advance was dropped over 3 hours. After completion of the dropwise addition, the reaction was carried out for 1 hour, and 1.17 g of 2,2-azobis (methyl 2-methylisopropionate) was further added. Thereafter, the reaction was further performed for 2 hours, and the mixture was cooled to 30 ° C. or less to obtain a copolymer liquid.
得られた共重合液150gを分液漏斗に移し、メタノール50g、及びn−ヘキサン600gを上記分液漏斗に投入して分離精製を行った。分離後、下層液を回収した。回収した下層液をメチルエチルケトンで希釈して100gとし、再度、分液漏斗に移した。メタノール50g、及びn−ヘキサン600gを分液漏斗に投入して、分離精製を実施し、分離後、下層液を回収した。回収した下層液を4−メチル−2−ペンタノールに置換し、全量を250gに調整した。調整後、水250gを加えて分液精製を実施し、分離後、上層液を回収した。回収した上層液は、4−メチル−2−ペンタノールに置換して樹脂溶液とした。この樹脂溶液の固形分濃度は、上記合成例1と同様にして算出した。得られた樹脂溶液に含有されている共重合体の、Mwは11,090、Mw/Mnは1.52であり、回収率は70%であった。この共重合体を樹脂(a−3)とした。 150 g of the obtained copolymer solution was transferred to a separatory funnel, and 50 g of methanol and 600 g of n-hexane were added to the separatory funnel for separation and purification. After separation, the lower layer solution was recovered. The recovered lower layer solution was diluted with methyl ethyl ketone to 100 g, and again transferred to a separatory funnel. 50 g of methanol and 600 g of n-hexane were put into a separatory funnel, separation and purification were performed, and the lower layer liquid was recovered after separation. The recovered lower layer solution was replaced with 4-methyl-2-pentanol, and the total amount was adjusted to 250 g. After the adjustment, 250 g of water was added to carry out liquid separation purification, and after separation, the upper layer liquid was recovered. The recovered upper layer liquid was replaced with 4-methyl-2-pentanol to obtain a resin solution. The solid content concentration of this resin solution was calculated in the same manner as in Synthesis Example 1 above. The copolymer contained in the obtained resin solution had Mw of 11,090, Mw / Mn of 1.52, and a recovery rate of 70%. This copolymer was designated as resin (a-3).
添加剤(F)
F−1:(CF2)3(SO2)2NH
Additive (F)
F-1: (CF 2 ) 3 (SO 2 ) 2 NH
溶剤(G)
G−1:4−メチルー2−ペンタノール、G−2:ジイソアミルエーテル
Solvent (G)
G-1: 4-methyl-2-pentanol, G-2: diisoamyl ether
この上層膜形成組成物について以下に示す各種評価を行った。 Various evaluations shown below were performed on this upper layer film-forming composition.
評価方法
後退接触角の測定方法
まず8インチシリコンウエハ上に上層膜形成組成物をスピンコートし、90℃で60秒間加熱を行い膜厚90nmの塗膜(上層膜)を形成した。その後、商品名「DSA−10」(KRUS社製)を使用して、速やかに室温:23℃、湿度:45%、常圧の環境下で、次の手順により後退接触角を測定した。
Evaluation method Method of measuring receding contact angle First, an upper layer film-forming composition was spin-coated on an 8-inch silicon wafer, and heated at 90 ° C. for 60 seconds to form a coating film (upper layer film) having a film thickness of 90 nm. Thereafter, using the trade name “DSA-10” (manufactured by KRUS), the receding contact angle was quickly measured by the following procedure in an environment of room temperature: 23 ° C., humidity: 45%, and normal pressure.
商品名「DSA−10」(KRUS社製)のウェハステージ位置を調整し、この調整したステージ上に上記ウェハをセットする。次に、針に水を注入し、上記セットしたウェハ上に水滴を形成可能な初期位置に上記針の位置を微調整する。その後、この針から水を排出させて上記ウェハ上に25μLの水滴を形成し、一旦、この水滴から針を引き抜き、再び上記初期位置に針を引き下げて水滴内に配置する。続いて、10μL/minの速度で90秒間、針によって水滴を吸引すると同時に接触角を毎秒1回測定する(合計90回)。このうち、接触角の測定値が安定した時点から20秒間の接触角についての平均値を算出して後退接触角(°)とした。評価結果を表3に示す。なお、表3の中の、「後退接触角」は、本評価を示す。 The wafer stage position of the product name “DSA-10” (manufactured by KRUS) is adjusted, and the wafer is set on the adjusted stage. Next, water is injected into the needle, and the position of the needle is finely adjusted to an initial position where water droplets can be formed on the set wafer. Thereafter, water is discharged from the needle to form a 25 μL water droplet on the wafer. The needle is once withdrawn from the water droplet, and the needle is pulled down again to the initial position and placed in the water droplet. Subsequently, a water droplet is sucked with a needle at a speed of 10 μL / min for 90 seconds, and at the same time, the contact angle is measured once per second (90 times in total). Of these, the average value for the contact angle for 20 seconds from the time when the measured value of the contact angle was stabilized was calculated as the receding contact angle (°). The evaluation results are shown in Table 3. In Table 3, “retreating contact angle” indicates this evaluation.
インターミキシングの評価方法(インターミキシング)
フォトレジスト膜とのインターミキシングが防止されることを評価するため本評価を行った。まず、商品名「CLEAN TRACK ACT8」を使用して予めHMDS処理(100℃、60秒)を行った8インチシリコンウエハ上に、感放射線性樹脂組成物をスピンコートした。表1に示すPBを行い、膜厚120nmの塗膜(フォトレジスト膜)を形成した。形成した塗膜上に、上層膜形成組成物をスピンコートし、PB(90℃、60秒)を行うことにより膜厚90nmの塗膜を形成した。その後、表1に示すPEBを行い、次いで、商品名「CLEAN TRACK ACT8」を使用し、LDノズルにてパドル現像(現像液:2.38%TMAH水溶液)を60秒間行って、上層膜を除去した。なお、上記の現像によって上層膜は除去されるが、フォトレジスト膜は未露光であるためにそのまま残存する。現像の前後に、商品名「ラムダエースVM90」(大日本スクリーン社製)を使用してフォトレジスト膜の膜厚測定を行い、膜厚の変化率が5%以内である場合は、フォトレジスト膜と上層膜間でのインターミキシングがないと判断して「○」、膜厚の変化率が5%を超えた場合は「×」と評価した。評価結果を表3に示す。なお、表3の中の、「インターミキシング」は本評価を示す。
Evaluation method for intermixing (intermixing)
This evaluation was performed to evaluate that intermixing with the photoresist film is prevented. First, a radiation sensitive resin composition was spin-coated on an 8-inch silicon wafer that had been previously subjected to HMDS treatment (100 ° C., 60 seconds) using a trade name “CLEAN TRACK ACT8”. PB shown in Table 1 was performed to form a 120 nm thick coating film (photoresist film). On the formed coating film, the upper layer film-forming composition was spin-coated, and PB (90 ° C., 60 seconds) was performed to form a coating film having a thickness of 90 nm. Then, PEB shown in Table 1 was performed, and then using the product name “CLEAN TRACK ACT8”, paddle development (developer: 2.38% TMAH aqueous solution) was performed for 60 seconds with an LD nozzle to remove the upper layer film. did. Although the upper layer film is removed by the above development, the photoresist film remains as it is because it is not exposed. Before and after development, the film thickness of the photoresist film is measured using the trade name “Lambda Ace VM90” (Dainippon Screen Co., Ltd.). If the change rate of the film thickness is within 5%, the photoresist film In other words, it was judged that there was no intermixing between the upper film and the film was evaluated as “◯”, and when the film thickness change rate exceeded 5%, it was evaluated as “x”. The evaluation results are shown in Table 3. In Table 3, “Intermixing” indicates this evaluation.
パターンニング評価
高解像度のレジストパターンが形成されることを評価するため本評価を行った。まず、8インチシリコンウエハ上に、商品名「CLEAN TRACK ACT8」を使用して、下層反射防止膜用組成物(商品名「ARC29A」、(ブルワー・サイエンス社製))をスピンコートし、PB(205℃、60秒)を行うことにより膜厚77nmの塗膜(下層反射防止膜)を形成した。形成した下層反射防止膜上に、感放射線性樹脂組成物をスピンコートし、表1に示すPBを行うことにより膜厚120nmの塗膜(フォトレジスト膜)を形成した。
Patterning evaluation This evaluation was performed to evaluate the formation of a high-resolution resist pattern. First, using a trade name “CLEAN TRACK ACT8” on an 8-inch silicon wafer, a composition for a lower antireflection film (trade name “ARC29A” (Brewer Science Co., Ltd.)) was spin-coated, and PB ( (205 ° C., 60 seconds) to form a 77 nm-thickness coating film (lower antireflection film). A radiation sensitive resin composition was spin-coated on the formed lower antireflection film, and PB shown in Table 1 was performed to form a coating film (photoresist film) having a thickness of 120 nm.
形成したフォトレジスト膜上に、上層膜形成組成物をスピンコートし、PB(90℃、60秒)を行うことにより膜厚90nmの塗膜(上層膜)を形成した。次いで、ArF投影露光装置(型番「S306C」、ニコン社製)を使用し、NA:0.78、シグマ:0.85、2/3Annの光学条件にて露光を行い、商品名「CLEAN TRACK ACT8」のリンスノズルから、ウェハ上に超純水を60秒間吐出させ、4000rpmで15秒間振り切りのスピンドライを行った。その後、商品名「CLEAN TRACK ACT8」のホットプレートを使用して表1に示すPEBを行った後、LDノズルにてパドル現像(現像液:2.38%TMAH水溶液)を30秒間行った。超純水にてリンスした後、4000rpmで15秒間振り切ることによってスピンドライした。 On the formed photoresist film, the upper layer film-forming composition was spin-coated, and PB (90 ° C., 60 seconds) was performed to form a coating film (upper layer film) having a thickness of 90 nm. Next, using an ArF projection exposure apparatus (model number “S306C”, manufactured by Nikon Corporation), exposure is performed under optical conditions of NA: 0.78, sigma: 0.85, 2/3 Ann, and trade name “CLEAN TRACK ACT8” From the rinse nozzle, ultrapure water was discharged onto the wafer for 60 seconds, and spin-drying was performed at 4000 rpm for 15 seconds. Thereafter, PEB shown in Table 1 was performed using a hot plate having a trade name “CLEAN TRACK ACT8”, and then paddle development (developer: 2.38% TMAH aqueous solution) was performed for 30 seconds using an LD nozzle. After rinsing with ultra pure water, spin drying was performed by shaking off at 4000 rpm for 15 seconds.
溶出量の測定(溶出量)
図1、図2に示すように、予め「CLEAN TRACK ACT8」(東京エレクトロン社製)を用いて、処理条件100℃、60秒でHMDS(ヘキサメチルジシラザン)処理層8を行った8インチシリコンウエハ2を用意した。この8インチシリコンウエハ2のHMDS処理層側の面に、中央部が直径11.3cmの円形状にくり抜かれたシリコンゴムシート(クレハエラストマー社製、厚み:1.0mm、形状:1辺30cmの正方形)4を載せた。このとき、8インチシリコンウエハ2の中心部のシリコンゴムシート4のくり抜かれた中央部(くり抜き部5)が位置するようにした。次いで、シリコンゴムシート4のくり抜き部5に10mLホールピペットを用いて10mLの超純水6を満たした。
Measurement of elution volume (elution volume)
As shown in FIG. 1 and FIG. 2, 8-inch silicon on which a HMDS (hexamethyldisilazane)
一方、予め、下層反射防止膜10、レジスト被膜13及び上層膜12を形成した。上記8インチシリコンウエハ2とは別の8インチシリコンウエハ15を用意し、この8インチシリコンウエハ15を、上記上層膜12が上記シリコンゴムシート4側に位置するように、即ち、上層膜12と上記超純水6とを接触しつつ、超純水6が漏れないように載せた。
On the other hand, a
なお、上記別の8インチシリコンウエハ15上の下層反射防止膜10、レジスト被膜13及び上層膜12は、次のように形成した。まず、下層反射防止膜用組成物(「ARC29A」、ブルワー・サイエンス社製)を上記「CLEAN TRACK ACT8」を用いて膜厚77nmの下層反射防止膜を形成するように塗布した。次いで、上記感放射線性樹脂組成物(α)を、上記「CLEAN TRACK ACT8」を用いて上記下層反射防止膜上にスピンコートし、条件115℃、60秒でベークすることにより膜厚205nmのレジスト被膜13を形成した。その後、レジスト被膜13上に、上記上層膜形成組成物を塗布して上層膜12を形成した。
The
上記上層膜12が上記シリコンゴムシート4側に位置するように載せた後、その状態のまま10秒間保った。その後、上記別の8インチシリコンウエハ15を取り除き、上層膜12と接触していた超純水6をガラス注射器にて回収した。この超純水6を分析用サンプルとした。なお、シリコンゴムシート4のくり抜き部5に満たした超純水6の回収率は95%以上であった。
After placing the
形成されたレジストパターンについて、線幅90nmのライン・アンド・スペースパターン(1L1S)を1対1の線幅に形成する露光量を最適露光量とした。なお、測定には走査型電子顕微鏡(商品名「S−9380」(日立計測器社製))を使用した。また、線幅90nmライン・アンド・スペースパターンの断面形状を、走査型電子顕微鏡(型番「S−4200」、日立計測器社製)にて観察した。図3は、ライン・アンド・スペースパターンの形状を模式的に示す断面図である。基板1上に形成されたパターン2の膜の中間での線幅Lbと、膜の上部での線幅Laを測定し、0.9≦(La−Lb)/Lb≦1.1であった場合を「○」、(La−Lb)/Lb<0.9、又は(La−Lb)/Lb>1.1であった場合を「×」と評価した。評価結果を表3に示す。なお、表3の中の、「パターンニング」は本評価を示す。
With respect to the formed resist pattern, the exposure amount for forming a line-and-space pattern (1L1S) having a line width of 90 nm in a one-to-one line width was determined as the optimum exposure amount. For the measurement, a scanning electron microscope (trade name “S-9380” (manufactured by Hitachi Keiki Co., Ltd.)) was used. Further, the cross-sectional shape of the line-and-space pattern having a line width of 90 nm was observed with a scanning electron microscope (model number “S-4200”, manufactured by Hitachi Keiki Co., Ltd.). FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing the shape of a line and space pattern. The line width Lb in the middle of the film of the
表3から明らかなように、実施例1〜4は、比較例1〜2に比べて、インターミキシング発生しにくいことがわかり、実際のエッチング工程に大きな不具合が発生しないことが想定される。 As is apparent from Table 3, it can be seen that intermixing is less likely to occur in Examples 1 to 4 than Comparative Examples 1 and 2, and it is assumed that no major problems occur in the actual etching process.
本発明のレジストパターンの形成方法は、酸の作用によってアルカリ可溶性となる繰り返し単位を60モル%を超えて含有する樹脂(A)と感放射線性酸発生剤(B)を含有することを特徴とする感放射線性樹脂組成物により形成されたレジスト膜上に本発明の上層膜組成物にて上層膜を形成することで、現像剥離後の未露光部の膜厚が塗布時の厚さに維持される。従って、本発明のレジストパターン形成方法は、液浸露光・現像後においてもドライエッチングに耐えうる膜厚を維持することが可能で、今後、更に微細化が進行すると予想される半導体デバイスの製造工程において極めて好適に用いることができる。 The resist pattern forming method of the present invention comprises a resin (A) containing more than 60 mol% of a repeating unit that becomes alkali-soluble by the action of an acid and a radiation-sensitive acid generator (B). By forming the upper layer film with the upper layer film composition of the present invention on the resist film formed with the radiation sensitive resin composition, the film thickness of the unexposed area after development and peeling is maintained at the thickness at the time of coating. Is done. Therefore, the resist pattern forming method of the present invention can maintain a film thickness that can withstand dry etching even after immersion exposure / development, and a semiconductor device manufacturing process that is expected to be further miniaturized in the future. Can be used very suitably.
2:8インチシリコンウエハ、4:シリコンゴムシート、5:くり抜き部、6:超純水、8:ヘキサメチルジシラザン処理層、10:下層反射防止膜、12:上層膜、13:レジスト被膜、15:8インチシリコンウエハ、16:基板、18:パターン、La:膜の上部での線幅、Lb:膜の中間での線幅。 2: 8 inch silicon wafer, 4: silicon rubber sheet, 5: hollowed out part, 6: ultrapure water, 8: hexamethyldisilazane treatment layer, 10: lower antireflection film, 12: upper film, 13: resist film, 15: 8-inch silicon wafer, 16: substrate, 18: pattern, La: line width at the top of the film, Lb: line width at the middle of the film.
Claims (3)
炭素数4〜10のアルコールを溶剤中の質量比で0〜50質量%以下の割合で含有する上層膜形成組成物を前記フォトレジスト膜に塗布して上層膜を形成する工程と、
前記上層膜とレンズとの間に液浸媒体を配置し、前記液浸媒体と所定のパターンを有する前記マスクとを介して前記フォトレジスト膜及び前記上層膜に露光光を照射し、次いで現像することによってレジストパターンを得る工程と、を含むフォトレジストパターン形成方法。 A radiation-sensitive resin composition containing a resin (A) containing a repeating unit containing an acid-dissociable group in excess of 60 mol% and a radiation-sensitive acid generator (B) is coated on a substrate. And forming a photoresist film,
A step of applying an upper layer film-forming composition containing an alcohol having 4 to 10 carbon atoms in a mass ratio of 0 to 50% by mass or less to the photoresist film to form an upper layer film;
An immersion medium is disposed between the upper layer film and the lens, and the photoresist film and the upper layer film are irradiated with exposure light through the immersion medium and the mask having a predetermined pattern, and then developed. And a step of obtaining a resist pattern.
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