JP2009018996A - Production method of 1,1'-bicyclohexyl - Google Patents

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高典 岸田
Taiichi Furukawa
泰一 古川
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a purification method that assures stable optical properties of 1,1'-bicyclohexyl suitable as a liquid for immersion exposure exhibiting excellent transmittance at 193 nm by efficiently removing impurities contained therein by using an adsorbent. <P>SOLUTION: 1,1'-bicyclohexyl having an average transmittance of at least 99% at an optical path length of 1 mm of the liquid at a wavelength of 193 nm is produced by bringing the raw material 1,1'-bicyclohexyl into contact with an adsorbent composed of at least one oxide selected from silica alumina and zeolite. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は1,1'−ビシクロヘキシルの製造方法に関し、特に液浸露光装置または液浸露光方法に用いるために透過率を向上させることができる製造方法に関する。   The present invention relates to a method for producing 1,1′-bicyclohexyl, and more particularly to a production method capable of improving transmittance for use in an immersion exposure apparatus or an immersion exposure method.

半導体素子等を製造するのに際し、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、フォトレジストが塗布されたウエハ上の各ショット領域に転写するステッパー型、また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の理論限界値は、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。
このように、半導体素子等の製造分野においては、従来、露光光源の短波長化、開口数の増大により集積回路の微細化要求に応えてきており、現在では露光光源としてArFエキシマレーザ(波長193nm)を用いた1L1S(1:1ラインアンドスペース)ハーフピッチ90nmノードの量産化が検討されている。しかしながら、更に微細化が進んだ次世代のハーフピッチ65nmノードあるいは45nmノードについてはArFエキシマレーザの使用のみによる達成は困難であるといわれている。そこで、これらの次世代技術についてはF2エキシマレーザ(波長157nm)、EUV(波長13nm)等の短波長光源の使用が検討されている。しかしながら、これらの光源の使用については技術的難易度が高く、現状ではまだ使用が困難な状況にある。
Stepper-type or step-and-scan projection exposure that transfers a reticle pattern as a photomask to each shot area on a photoresist-coated wafer via a projection optical system when manufacturing semiconductor elements, etc. The device is in use.
The theoretical limit value of 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.
As described above, in the field of manufacturing semiconductor devices and the like, conventionally, the exposure light source has been shortened in wavelength and the numerical aperture has been increased to meet the demand for miniaturization of an integrated circuit. At present, an ArF excimer laser (wavelength: 193 nm) is used as an exposure light source. ) Using 1L1S (1: 1 line and space) half pitch 90 nm node is under study. However, it is said that it is difficult to achieve the next generation half pitch 65 nm node or 45 nm node, which is further miniaturized, only by using an ArF excimer laser. Thus, for these next-generation technologies, the use of short-wavelength light sources such as F 2 excimer laser (wavelength 157 nm), EUV (wavelength 13 nm), etc. is being studied. However, the use of these light sources is technically difficult and is still difficult to use.

ところで、上記の露光技術においては、露光されるウエ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、ウエハが配置される空間は屈折率が1の空気または窒素で満たされている。
屈折率nの液体を投影露光装置のレンズとウエハの間に満たし、適当な光学系を設定することにより、解像度の限界値および焦点深度をそれぞれn分の1、n倍にすることが理論的に可能である。例えば、ArFプロセスで、レンズとウエハの間に満たす液体として水を使用すると波長193nmの光の水中での屈折率nはn=1.44であるから、空気または窒素を媒体とする露光時と比較し、解像度が69.4%、焦点深度が144%となる光学系の設計が理論上可能となる。
このように露光するための放射線の実効波長を短波長化し、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、今後のリソグラフィーの微細化、特に数10nm単位のリソグラフィーには、必須の技術と考えられている。
In the above exposure technique, a photoresist film is formed on the exposed wafer surface, and a pattern is transferred to the photoresist film. In a conventional projection exposure apparatus, a space in which a wafer is placed is filled with air or nitrogen having a refractive index of 1.
Theoretically, the limit value of resolution and the depth of focus are increased to 1 / n and n times, respectively, by filling a liquid of refractive index n between the lens of the projection exposure apparatus and the wafer and setting an appropriate optical system. Is possible. For example, in the ArF process, when water is used as the liquid filled between the lens and the wafer, the refractive index n of water having a wavelength of 193 nm in water is n = 1.44. In comparison, it is theoretically possible to design an optical system with a resolution of 69.4% and a focal depth of 144%.
A projection exposure method capable of shortening the effective wavelength of radiation for exposure and transferring a finer pattern is referred to as immersion exposure, and for future miniaturization of lithography, particularly lithography of several tens of nanometers, It is considered an essential technology.

本願出願人は、液浸露光方法において、従来液浸露光用液体として使用されている純水よりも屈折率が大きく、優れた透過性を有し、フォトレジスト膜あるいはその上層膜成分(とりわけ親水性成分)の溶出や溶解を防ぎ、レンズを浸食せずレジストパターンの生成時の欠陥を抑えることができ、液浸用液体として使用した場合、より解像度および焦点深度の優れたパターンを形成できる液浸露光用液体の提供を目的として、種々の化合物について検討を行なった結果、遠紫外領域における吸収が小さく、液浸露光用液体として好適な高屈折率を有する脂環式飽和炭化水素化合物について出願している(特許文献1)。
しかし、公知の方法で合成され、または市場で入手できる脂環式飽和炭化水素化合物を液浸露光用液体に用いた場合、一般に遠紫外領域に大きな吸収を有するため、透過率の不足により、感度低下に伴うスループットの低下、液体の光吸収による液体の発熱による屈折率変動に起因する光学像のデフォーカス、歪み、あるいは光学像のデフォーカスによる解像度、パターン形状の劣化等の問題が生じる場合があった。
In the immersion exposure method, the applicant of the present invention has a refractive index larger than that of pure water conventionally used as a liquid for immersion exposure, and has excellent transparency, and a photoresist film or its upper layer film component (especially hydrophilic layer). Liquid) that can prevent elution and dissolution of the active ingredient), suppress the defects during resist pattern generation without eroding the lens, and can form patterns with better resolution and depth of focus when used as an immersion liquid. As a result of investigating various compounds for the purpose of providing immersion exposure liquids, we have filed applications for alicyclic saturated hydrocarbon compounds that have low absorption in the far ultraviolet region and have a high refractive index suitable as immersion exposure liquids. (Patent Document 1).
However, when an alicyclic saturated hydrocarbon compound synthesized by a known method or available on the market is used as a liquid for immersion exposure, it generally has a large absorption in the far ultraviolet region. There are cases where problems such as degradation of throughput due to decrease in throughput due to reduction, optical image defocus and distortion due to refractive index fluctuation due to heat generation of liquid due to light absorption of liquid, degradation of pattern shape, etc. due to defocus of optical image there were.

遠紫外領域における吸収は、非常に微量であっても透過率に大きく影響する炭素−炭素不飽和結合または芳香族環を有する化合物、カルボニル基、水酸基等の官能基を有する化合物が不純物として原料となる脂環式飽和炭化水素化合物に僅かに存在しているためと考えられることから、処理温度の異なる複数の硫酸洗浄処理工程を含み、少なくとも最終硫酸洗浄処理工程の処理温度が該洗浄処理工程より前の処理工程の処理温度よりも低い処理温度で処理することを特徴とする方法を本発明者等は既に提案している(特許文献2)。
炭素−炭素不飽和結合、または芳香族環を有する化合物、カルボニル基、水酸基等の官能基を有する化合物は、脂環式飽和炭化水素中に微量に混在するだけで、遠紫外領域の吸光度に大きく影響を与える。加えて、それらの不純物は露光の際にレーザーにより分解されることで、吸光度を大幅に上昇させる因子となり、ターンオーバー数の低下やオンサイトにおけるリサイクルユニットへの負担の増加を招くことが懸念される。また、吸光度への影響だけでなく、不純物やそのレーザー分解物がレンズ表面へ付着することでレンズを汚染する可能性がある。そのため、遠紫外領域に吸収(吸収ピーク)を有する不純物をより低減化させる精製方法の確立が必要である。
また、吸着剤を用いて脂環式飽和炭化水素化合物を精製する方法が開示されている(特許文献3および4)。
しかしながら、上記精製方法であっても脂環式飽和炭化水素化合物、特に1,1'−ビシクロヘキシルの193nmにおける透過率が十分に向上しなかったり、工数が煩雑になったりするという問題がある。例えば特許文献3の方法では193nmにおける透過率を光路長1mmあたり99%以上に高められない。また特許文献4の方法では透過率を高めるのに活性炭を含む2種類の吸着剤を使用しなくてはならないという問題がある。更に、特許文献3および特許文献4の方法では、液浸露光用液体の工業的製造を図ろうとした場合に、効率よく脂環式飽和炭化水素化合物を吸着剤で処理できないという問題がある。また、再現良く、光学的性質の安定した液浸露光用液体が得られないという問題がある。
WO2005/114711 特願2006−329265 WO2005/119371 WO2006/115268
Absorption in the far-ultraviolet region is a compound having a carbon-carbon unsaturated bond or an aromatic ring, which has a large influence on the transmittance even in a very small amount, and a compound having a functional group such as a carbonyl group or a hydroxyl group as impurities. The alicyclic saturated hydrocarbon compound is considered to be slightly present, and therefore includes a plurality of sulfuric acid washing treatment steps having different treatment temperatures, and at least the final sulfuric acid washing treatment step has a treatment temperature higher than that of the washing treatment step. The present inventors have already proposed a method characterized by processing at a processing temperature lower than the processing temperature of the previous processing step (Patent Document 2).
A compound having a carbon-carbon unsaturated bond or an aromatic ring, or a compound having a functional group such as a carbonyl group or a hydroxyl group has a large absorbance in the far-ultraviolet region by being mixed in a small amount in an alicyclic saturated hydrocarbon. Influence. In addition, these impurities are decomposed by the laser at the time of exposure, which causes a significant increase in absorbance, leading to a decrease in turnover number and an increase in burden on the on-site recycling unit. The In addition to the influence on the absorbance, there is a possibility that the lens is contaminated by impurities and its laser decomposition products adhering to the lens surface. Therefore, it is necessary to establish a purification method that further reduces impurities having absorption (absorption peak) in the far ultraviolet region.
Moreover, the method of refine | purifying an alicyclic saturated hydrocarbon compound using an adsorbent is disclosed (patent documents 3 and 4).
However, even with the above purification method, there are problems that the transmittance of alicyclic saturated hydrocarbon compounds, particularly 1,1′-bicyclohexyl, at 193 nm is not sufficiently improved, and the number of steps is complicated. For example, in the method of Patent Document 3, the transmittance at 193 nm cannot be increased to 99% or more per 1 mm of the optical path length. Further, the method of Patent Document 4 has a problem that two kinds of adsorbents including activated carbon must be used to increase the transmittance. Furthermore, the methods of Patent Document 3 and Patent Document 4 have a problem that when an attempt is made to industrially manufacture a liquid for immersion exposure, an alicyclic saturated hydrocarbon compound cannot be efficiently treated with an adsorbent. In addition, there is a problem that a liquid for immersion exposure with good reproducibility and stable optical properties cannot be obtained.
WO2005 / 114711 Japanese Patent Application No. 2006-329265 WO2005 / 119371 WO2006 / 115268

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、吸着剤を用いる精製方法で、193nmにおける透過率に優れる液浸露光用液体として好適な1,1'−ビシクロヘキシル中に含まれる不純物を効率よく除去できる液浸露光用液体の製造方法の提供を目的とする。   The present invention has been made to cope with such problems, and is a purification method using an adsorbent, and is contained in 1,1′-bicyclohexyl suitable as an immersion exposure liquid having excellent transmittance at 193 nm. An object of the present invention is to provide a method for producing a liquid for immersion exposure that can efficiently remove impurities.

吸着剤を用いる精製方法で、再現性良く、1,1'−ビシクロヘキシルに含まれる不純物を効率よく除去することに関して種々の検討を行なった。
吸着剤を用いる精製方法において、吸着剤として酸化物を用い、更に特定の2種類以上の酸化物に順に接触させることにより、波長193nmにおける液体の光路長1mmあたりの透過率が99%以上である1,1'−ビシクロヘキシルを製造できることを見出した。
本発明は上記知見に基づきなされたものである。すなわち、本発明の1,1'−ビシクロヘキシルの製造方法は、原料となる1,1'−ビシクロヘキシルを吸着剤に接触させることにより、波長193nmにおける液体の光路長1mmあたりの透過率が99%以上である1,1'−ビシクロヘキシルを製造する方法であって、上記吸着剤は、SiおよびAlを含む組成の異なる少なくとも2種類の酸化物であり、該少なくとも2種類の酸化物使用量は、同一組成を有する酸化物を用いる場合を基準として、該基準量の5〜60質量%であることを特徴とする。
この原料となる1,1'−ビシクロヘキシルのガスクロマトグラフィ法による純度が99質量%以上であることを特徴とする。
また、組成の異なる酸化物は、シリカアルミナおよびゼオライトから選ばれた少なくとも1つの酸化物であることを特徴とする。
特に酸化物がシリカアルミナおよびゼオライトであることを特徴とする。
Various studies have been conducted regarding the efficient removal of impurities contained in 1,1′-bicyclohexyl by a purification method using an adsorbent with good reproducibility.
In the purification method using an adsorbent, an oxide is used as the adsorbent, and further, the transmittance per 1 mm of the optical path length of the liquid at a wavelength of 193 nm is 99% or more by sequentially contacting with two or more specific oxides. It has been found that 1,1′-bicyclohexyl can be produced.
The present invention has been made based on the above findings. That is, in the method for producing 1,1′-bicyclohexyl according to the present invention, the transmittance per 1 mm of the optical path length of the liquid at a wavelength of 193 nm is 99 by bringing 1,1′-bicyclohexyl as a raw material into contact with the adsorbent. % Of 1,1′-bicyclohexyl, wherein the adsorbent is at least two kinds of oxides having different compositions containing Si and Al, and the use amount of the at least two kinds of oxides Is characterized by being 5 to 60% by mass of the reference amount based on the case of using oxides having the same composition.
The purity of this raw material 1,1′-bicyclohexyl by gas chromatography is 99% by mass or more.
The oxides having different compositions are at least one oxide selected from silica alumina and zeolite.
In particular, the oxide is silica alumina and zeolite.

本発明の製造方法は、原料1,1'−ビシクロヘキシルを、組成の異なる少なくとも2種類の酸化物である吸着剤に接触させる工程を有するので、波長193nmにおける液体において透過率を低下させる原因となる不純物を効率よく除去できる。
この製造方法で精製された1,1'−ビシクロヘキシルを使用することにより、光吸収による発熱を抑えることができ、屈折率変動に起因する光学像のデフォーカス、歪み、あるいは光学像のデフォーカスによる解像度、パターン形状の劣化等の問題を抑えることができる。
Since the production method of the present invention includes a step of bringing the raw material 1,1′-bicyclohexyl into contact with an adsorbent that is at least two kinds of oxides having different compositions, it causes a decrease in transmittance in a liquid at a wavelength of 193 nm. Can be efficiently removed.
By using 1,1′-bicyclohexyl purified by this production method, heat generation due to light absorption can be suppressed, and defocusing, distortion, or defocusing of the optical image due to refractive index variation. Problems such as resolution and pattern shape deterioration due to the above can be suppressed.

本発明の製造方法により製造される1,1'−ビシクロヘキシルは、波長193nmにおける光の透過率が液体の光路長1mmあたり99%以上である。
光路長1mmあたりの透過率Tと光路長1cmあたりの吸光度Aとの間には、

T(%) = 100 × 10−0.1A

の関係があるので、光路長1mmあたり99%以上の透過率は、光路長1cmあたりの吸光度0.0437以下に相当する。
透過率の値が上記範囲となることにより、光吸収による発熱を抑えることができ、屈折率変動に起因する光学像のデフォーカス、歪み、あるいは光学像のデフォーカスによる解像度、パターン形状の劣化等の問題を再現性よく抑えることができる。
The 1,1′-bicyclohexyl produced by the production method of the present invention has a light transmittance at a wavelength of 193 nm of 99% or more per 1 mm of the optical path length of the liquid.
Between the transmittance T per 1 mm of the optical path length and the absorbance A per 1 cm of the optical path length,

T (%) = 100 × 10 −0.1 A

Therefore, a transmittance of 99% or more per 1 mm of the optical path length corresponds to an absorbance of 0.0437 or less per 1 cm of the optical path length.
When the transmittance value falls within the above range, heat generation due to light absorption can be suppressed, and optical image defocusing and distortion caused by refractive index fluctuations, resolution due to optical image defocusing, degradation of pattern shape, etc. Can be suppressed with good reproducibility.

原料となる1,1'−ビシクロヘキシルと吸着剤との接触は、吸着剤を適当な時間原料化合物に浸漬させる方法、吸着剤をろ材として用いて吸着ろ過する方法、吸着剤をカラムに充填して原料化合物を通過させるカラムクロマトグラフィー法が挙げられる。
吸着剤との接触は、組成比の異なる吸着剤に複数回接触させることが好ましい。具体的には、吸着剤を適当な時間原料化合物に浸漬または吸着ろ過させた後に、その吸着剤を新しい吸着剤に代えて浸漬または吸着ろ過させる方法、複数本のカラムを用いる方法が挙げられる。複数本のカラムは、未使用カラムを2本以上準備して直列に接続して使用することが好ましい。カラムの形状は同一であっても異なっていてもよい。
The contact between 1,1'-bicyclohexyl, which is a raw material, and the adsorbent is performed by immersing the adsorbent in the raw material compound for an appropriate period of time, by adsorbing and filtering using the adsorbent as a filter medium, or by packing the adsorbent into a column. Column chromatography for allowing the starting compound to pass through.
The contact with the adsorbent is preferably performed multiple times with adsorbents having different composition ratios. Specific examples include a method in which an adsorbent is immersed or adsorbed and filtered in a raw material compound for an appropriate time, and then the adsorbent is immersed or adsorbed and filtered in place of a new adsorbent, and a method using a plurality of columns. The plurality of columns are preferably used by preparing two or more unused columns and connecting them in series. The column shape may be the same or different.

上記カラムは、吸着剤が内部に充填されている容器である。好ましくは両端に開口部を有する筒状の容器であり、一方の開口部より原料となる1,1'−ビシクロヘキシルを投入し、精製物が他方の開口部より回収できる容器である。カラムに充填した吸着剤の粒子密度(ρp(g/cm3))と嵩密度(ρ(g/cm3))とから算出される充填率(100ρb/ρp)は15%以上が好ましい。粒子密度ρpは、ピクノメーターを用いて測定することができ、嵩密度ρb(g/cm3)はカラムに吸着剤をいれ、そのときの単位体積あたりの吸着剤の質量として算出できる。 The column is a container filled with an adsorbent. A cylindrical container having openings at both ends is preferred, and 1,1′-bicyclohexyl as a raw material is introduced from one opening, and the purified product can be recovered from the other opening. The packing ratio (100ρ b / ρ p ) calculated from the particle density (ρ p (g / cm 3 )) and bulk density (ρ b (g / cm 3 )) of the adsorbent packed in the column is 15% or more. Is preferred. The particle density ρ p can be measured using a pycnometer, and the bulk density ρ b (g / cm 3 ) can be calculated as the mass of the adsorbent per unit volume when an adsorbent is placed in the column.

本発明で使用できる好ましい吸着剤は、シリカアルミナ、ゼオライト、またはこれらを組み合わせて得られる酸化物である。
シリカアルミナは無定形シリカ・アルミナと称されるものであり、ゼオライトは、結晶性アルミノケイ酸塩と称されるものである。
本発明で使用できる吸着剤は、以下の方法により評価したとき、上記吸着剤に接触させた後の吸光度と、上記吸着剤に接触させる前の1,1'−ビシクロヘキシルの吸光度との比が1.1以下であれば使用できる。
<評価方法>
ガラス製容器内に波長193nmにおける液体の光路長1cmあたり0.0437以下の1,1'−ビシクロヘキシル30mlを入れ、この1,1'−ビシクロヘキシル中に1.5gの吸着剤を加えて窒素雰囲気下において、25℃で72時間静置する。吸着剤に接触させる前の吸光度(A)と、接触させた後の吸光度(B)とを波長193nmの光で測定し、その吸光度比(B/A)を算出する。
Preferred adsorbents that can be used in the present invention are silica alumina, zeolites, or oxides obtained by combining these.
Silica alumina is called amorphous silica-alumina, and zeolite is called crystalline aluminosilicate.
When the adsorbent that can be used in the present invention is evaluated by the following method, the ratio between the absorbance after contact with the adsorbent and the absorbance of 1,1′-bicyclohexyl before contact with the adsorbent is as follows. 1.1 or less can be used.
<Evaluation method>
In a glass container, 30 ml of 1,1′-bicyclohexyl having a wavelength of 193 nm or less of 0.0437 or less per 1 cm of the optical path length of the liquid is put, and 1.5 g of an adsorbent is added to the 1,1′-bicyclohexyl to add nitrogen. Let stand at 25 ° C. for 72 hours under atmosphere. The absorbance (A) before contact with the adsorbent and the absorbance (B) after contact are measured with light having a wavelength of 193 nm, and the absorbance ratio (B / A) is calculated.

本発明で使用するために、吸着剤は200〜500℃、好ましくは250〜500℃の温度で使用前に焼成することが好ましい。200℃未満の焼成であったり、未焼成であったりする場合は、上記評価の値を達成することができなくなる。   For use in the present invention, the adsorbent is preferably calcined before use at a temperature of 200-500 ° C, preferably 250-500 ° C. In the case of firing below 200 ° C. or unfired, the above evaluation value cannot be achieved.

本発明の製造方法において、原料となる1,1'−ビシクロヘキシルを上記吸着剤の中で組成の異なる少なくとも2種類の酸化物を組み合わせて接触させる。
SiおよびAlを含む酸化物としては、シリカアルミナ、ゼオライト、ムライト、カオリン等が挙げられるが、1,1'−ビシクロヘキシルの製造では、シリカアルミナ、ゼオライトが好ましい。
組み合わせ方法としては、組成の異なるシリカアルミナ、組成の異なるゼオライト、組成の異なるシリカアルミナとゼオライトとの組み合わせが挙げられるが、特に組成の異なるシリカアルミナとゼオライトとの組み合わせが酸化物単位質量あたり効率よく透過率99%/cm以上の1,1'−ビシクロヘキシルを得られる理由で好ましい。
シリカアルミナとゼオライトとの組み合わせにおいて、全ての酸化物使用量は、同一組成を有する酸化物を用いる場合を基準として、該基準量の5〜60質量%、好ましくは10〜50質量%である。5質量%未満であると、透過率99%/mm以上の1,1'−ビシクロヘキシルを得ることができない場合があり、60質量%をこえると、吸着剤のコスト面で優位性がなくなることがある。
また、原料化合物を吸着剤に接触させる順序としては、シリカアルミナとゼオライトとの組み合わせの場合、最初にゼオライトを次にシリカアルミナの順とすることが酸化物単位質量あたり効率よく透過率99%/mm以上の1,1'−ビシクロヘキシルを得られる理由で好ましい。
In the production method of the present invention, 1,1′-bicyclohexyl as a raw material is brought into contact with a combination of at least two kinds of oxides having different compositions in the adsorbent.
Examples of the oxide containing Si and Al include silica alumina, zeolite, mullite, kaolin and the like, and silica alumina and zeolite are preferable in the production of 1,1′-bicyclohexyl.
Examples of the combination method include silica alumina having different compositions, zeolites having different compositions, and combinations of silica alumina and zeolite having different compositions. Particularly, combinations of silica alumina and zeolite having different compositions are more efficient per unit mass of oxide. It is preferable because 1,1′-bicyclohexyl having a transmittance of 99% / cm or more can be obtained.
In the combination of silica alumina and zeolite, the amount of all oxides used is 5 to 60% by mass, preferably 10 to 50% by mass, based on the case of using oxides having the same composition. If it is less than 5% by mass, 1,1′-bicyclohexyl having a transmittance of 99% / mm or more may not be obtained, and if it exceeds 60% by mass, the adsorbent may not be superior in cost. There is.
Further, as the order of bringing the raw material compounds into contact with the adsorbent, in the case of a combination of silica alumina and zeolite, it is efficient that the zeolite is first ordered in the order of silica alumina, and the transmittance per unit mass of oxide is 99% / It is preferable because 1,1′-bicyclohexyl having a diameter of at least mm can be obtained.

上記吸着剤を用いる精製法において、原料となる1,1'−ビシクロヘキシルは吸着剤に接触させる前のガスクロマトグラフィ法による純度が99質量%以上であることが好ましい。ガスクロマトグラフィ法による純度は、Agilent6890ガスクロマトグラフィシステム、カラム(TC1701)、キャリアガス(ヘリウム)、検出器(TCD)で測定できる。   In the purification method using the adsorbent, 1,1′-bicyclohexyl as a raw material preferably has a purity of 99% by mass or more by gas chromatography before contacting the adsorbent. Purity by gas chromatography can be measured with an Agilent 6890 gas chromatography system, column (TC1701), carrier gas (helium), and detector (TCD).

原料となる1,1'−ビシクロヘキシルは、レジスト成分とりわけ、揮発性不純物の溶出が少ないため、簡便な方法で回収、精製を行なうことにより、光学特性を再現性よく回復し、再利用することができる。
再利用する場合の精製の方法としては、水洗処理、酸洗浄(硫酸洗浄)、アルカリ洗浄、精密蒸留、適当なフィルター(充填カラム)を用いた精製、ろ過等の方法および、上記本発明方法による精製法、あるいはこれらの精製法の組み合わせによる方法が挙げられる。この中で、本発明方法による精製処理、水洗処理、アルカリ洗浄、酸洗浄、精密蒸留、酸化物吸着あるいはこれらの精製法の組み合わせにより精製を行なうのが好ましい。
上記アルカリ洗浄は液浸露光用液体に溶出した露光により発生した酸の除去、酸洗浄は液浸露光用液体に溶出したレジスト中の塩基性成分の除去、水洗処理は液浸露光用液体に溶出したレジスト膜中の光酸発生剤、塩基性添加剤、露光時に発生した酸等の溶出物の除去に対して有効である。
本発明で開示した1,1'−ビシクロヘキシルの製造方法は上記回収、精製においても有効であり、本方法により、樹脂中の酸解離性保護基の分解または、液体への放射線の照射により生じる光反応生成物である炭素、炭素不飽和結合を有する不純物の除去を有効にできるため、透過率の変動を防ぐことが可能である。
なお、精製時において精密蒸留を行なうことができる。精密蒸留は、上記添加剤のうち低揮発性の化合物の除去に対して有効な他、露光時にレジスト中の保護基の分解により発生する疎水性成分を除去するのに有効である。
The raw material 1,1'-bicyclohexyl has little elution of resist components, especially volatile impurities, so it can be recovered and purified by a simple method to recover and reuse optical properties. Can do.
As a purification method in the case of reusing, a method such as washing with water, acid washing (sulfuric acid washing), alkali washing, precision distillation, purification using an appropriate filter (packed column), filtration, etc., and the above-described method of the present invention Examples thereof include a purification method or a method using a combination of these purification methods. Among these, it is preferable to carry out purification by the purification treatment, water washing treatment, alkali washing, acid washing, precision distillation, oxide adsorption or a combination of these purification methods according to the method of the present invention.
The above alkali cleaning removes the acid generated by the exposure eluted in the immersion exposure liquid, the acid cleaning removes the basic components in the resist eluted in the immersion exposure liquid, and the water washing process elutes in the immersion exposure liquid. It is effective for removal of a photoacid generator, a basic additive, and an eluate such as an acid generated during exposure in the resist film.
The method for producing 1,1′-bicyclohexyl disclosed in the present invention is effective in the above recovery and purification, and is generated by the decomposition of the acid-dissociable protecting group in the resin or the irradiation of the liquid with this method. Since removal of impurities having carbon and carbon unsaturated bonds, which are photoreaction products, can be effectively performed, fluctuations in transmittance can be prevented.
In addition, precision distillation can be performed at the time of purification. Precision distillation is effective for removing low-volatile compounds among the above additives, and is effective for removing hydrophobic components generated by the decomposition of protecting groups in the resist during exposure.

フォトレジスト膜、または液浸用上層膜が形成されたフォトレジスト膜に本発明で製造された1,1'−ビシクロヘキシルを媒体として、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、次いで現像することにより、レジストパターンを形成することができる。
液浸露光に用いられる放射線は、使用されるフォトレジスト膜およびフォトレジスト膜と液浸用上層膜との組み合わせに応じて、例えば可視光線;g線、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の如き各種放射線を選択使用することができる。特にArFエキシマレーザ(波長193nm)あるいはKrFエキシマレーザ(波長248nm)が好ましい。
The photoresist film or the photoresist film on which the immersion upper layer film is formed is irradiated with radiation through a mask having a predetermined pattern using 1,1′-bicyclohexyl produced in the present invention as a medium, and then developed. Thus, a resist pattern can be formed.
The radiation used for immersion exposure depends on the photoresist film used and the combination of the photoresist film and the upper layer film for immersion, for example, visible rays; ultraviolet rays such as g rays and i rays; Various types of radiation such as ultraviolet rays; X-rays such as synchrotron radiation; and charged particle beams such as electron beams can be selectively used. In particular, an ArF excimer laser (wavelength 193 nm) or a KrF excimer laser (wavelength 248 nm) is preferable.

以下に実施例を示す。なお、吸光度は0.5ppm以下に管理した窒素雰囲気のグローブボックス中でポリテトラフルオロエチレン製蓋付の光路長1cmおよび2cmのセルに液体のサンプリングを行ない、日本分光社製JASCO−V7100を用いて、上記液体の入ったセルをサンプル、空気をリファレンスとして吸光度を測定し、両者の差を1cmあたりの吸光度とした。測定温度は23℃である。この値を元にランベルトベールの法則により1mmあたりの透過率を算出した。サンプルの透過光強度をl0、リファレンスの透過光強度をlとすると、吸光度はlog10(l0/l)で示される。各実施例で示す表中の値はセルの反射を計算により補正した値である。 Examples are shown below. In addition, in a glove box with a nitrogen atmosphere controlled to have a light absorbance of 0.5 ppm or less, liquids were sampled in cells with optical path lengths of 1 cm and 2 cm with a lid made of polytetrafluoroethylene, and JASCO-V7100 manufactured by JASCO Corporation was used. The absorbance was measured using the cell containing the liquid as a sample and air as a reference, and the difference between the two was defined as the absorbance per 1 cm. The measurement temperature is 23 ° C. Based on this value, the transmittance per mm was calculated according to Lambert Beer's law. If the transmitted light intensity of the sample is l 0 and the transmitted light intensity of the reference is l, the absorbance is expressed as log 10 (l 0 / l). The values in the table shown in each example are values obtained by correcting the reflection of the cells by calculation.

吸着剤は以下のものを使用した。各吸着剤は500℃で3時間焼成して使用した。
シリカアルミナ−1:SiO2/Al23比(6.4mol/mol)日揮化学社製、N633L
ゼオライト−2:SiO2/Al23比(2.0mol/mol)東ソー社製、F−9
The following adsorbents were used. Each adsorbent was used after baking at 500 ° C. for 3 hours.
Silica alumina-1: SiO 2 / Al 2 O 3 ratio (6.4 mol / mol), N633L, manufactured by JGC Chemical Co., Ltd.
Zeolite-2: SiO 2 / Al 2 O 3 ratio (2.0 mol / mol) manufactured by Tosoh Corporation, F-9

実施例1、比較例1および比較例2
精製1回目において、GC純度が99.9質量%である1,1'−ビシクロヘキシル40mLを表1に示す各酸化物1を5g用いて吸着ろ過させた後に、193nmにおける透過率を測定した。吸着ろ過させた後の酸化物1に新たな1,1'−ビシクロヘキシル40mLを吸着ろ過させた後、193nmにおける透過率を測定した。はじめに吸着ろ過させた1,1'−ビシクロヘキシルの吸光度に対して1.5倍以下の吸光度の1,1'−ビシクロヘキシルが得られるまで以上の操作を繰り返し、この時点の単位質量あたりの酸化物1に対する1,1'−ビシクロヘキシルの容量を酸化物1の精製寿命とした。
Example 1, Comparative Example 1 and Comparative Example 2
In the first purification, 40 mL of 1,1′-bicyclohexyl having a GC purity of 99.9% by mass was subjected to adsorption filtration using 5 g of each oxide 1 shown in Table 1, and the transmittance at 193 nm was measured. A new 1,1′-bicyclohexyl 40 mL was adsorbed and filtered on the oxide 1 after the adsorption filtration, and the transmittance at 193 nm was measured. The above operation is repeated until 1,1′-bicyclohexyl having an absorbance of 1.5 times or less of the absorbance of 1,1′-bicyclohexyl which has been first adsorbed and filtered is obtained. The capacity of 1,1′-bicyclohexyl relative to product 1 was defined as the purification life of oxide 1.

精製2回目において、酸化物1に吸着ろ過させた後の1,1'−ビシクロヘキシル40mLを表1に示す各酸化物2を5g用いて吸着ろ過させた後に、193nmにおける透過率を測定した。精製1回目と同様の操作を繰り返して、はじめに吸着ろ過させた1,1'−ビシクロヘキシルの吸光度に対して1.1倍以下の吸光度が得られる時点を酸化物2の精製寿命とした。精製1回目と精製2回目でそれぞれ、得られた1,1'−ビシクロヘキシルの吸着ろ過後の平均透過率、精製寿命、1,1'−ビシクロヘキシル単位容量あたりの酸化物必要量を表1に示す。   In the second purification, 40 mL of 1,1′-bicyclohexyl after adsorption and filtration on oxide 1 was subjected to adsorption filtration using 5 g of each oxide 2 shown in Table 1, and the transmittance at 193 nm was measured. The same operation as in the first purification was repeated, and the point in time when the absorbance of 1.1 times or less with respect to the absorbance of 1,1′-bicyclohexyl first adsorbed and filtered was obtained as the purification lifetime of oxide 2. Table 1 shows the average transmittance, the purification life, and the required amount of oxide per unit volume of 1,1'-bicyclohexyl after the adsorption filtration of the obtained 1,1'-bicyclohexyl, respectively, in the first purification and the second purification. Shown in

Figure 2009018996
Figure 2009018996

1,1'−ビシクロヘキシル単位容量あたりの酸化物必要量の精製1回目と2回目の合計は、実施例1、比較例1および比較例2でそれぞれ、0.0129、0.08および、0.0279[g/mL]である。つまり、実施例1、比較例1および比較例2より、SiおよびAlを含む組成の異なる2種類の酸化物で処理することにより、効率よく透過率99%/mm以上の1,1'−ビシクロヘキシルを得ることができる。   The total of the first and second purifications of the required amount of oxide per unit volume of 1,1′-bicyclohexyl was 0.0129, 0.08 and 0 in Example 1, Comparative Example 1 and Comparative Example 2, respectively. 0279 [g / mL]. In other words, from Example 1, Comparative Example 1 and Comparative Example 2, by treating with two types of oxides having different compositions containing Si and Al, 1,1′-bi with a transmittance of 99% / mm or more is efficiently obtained. Cyclohexyl can be obtained.

本発明の1,1'−ビシクロヘキシルの製造方法は、原料となる1,1'−ビシクロヘキシルを組成の異なる少なくとも2種類の酸化物からなる吸着剤に接触させることにより、波長193nmにおける液体の光路長1mmあたりの透過率が99%以上である1,1'−ビシクロヘキシルを製造する方法であるので、1,1'−ビシクロヘキシル中に含まれる不純物を効率よく除去し、光学的性質が安定している液浸露光用液体が製造できる。そのため、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に必須の技術である液浸露光に用いられる液体として極めて好適に使用することができる。   In the method for producing 1,1′-bicyclohexyl of the present invention, the liquid at a wavelength of 193 nm is obtained by bringing 1,1′-bicyclohexyl as a raw material into contact with an adsorbent composed of at least two kinds of oxides having different compositions. Since this is a method for producing 1,1′-bicyclohexyl having a transmittance per 1 mm of optical path length of 99% or more, impurities contained in 1,1′-bicyclohexyl are efficiently removed, and optical properties are improved. A stable immersion exposure liquid can be produced. Therefore, it can be used very suitably as a liquid used in immersion exposure, which is an essential technique for manufacturing semiconductor devices that are expected to be further miniaturized in the future.

Claims (4)

原料となる1,1'−ビシクロヘキシルを吸着剤に接触させることにより、波長193nmにおける液体の光路長1mmあたりの透過率が99%以上である1,1'−ビシクロヘキシルを製造する方法であって、
前記吸着剤は、SiおよびAlを含む組成の異なる少なくとも2種類の酸化物であり、該少なくとも2種類の酸化物使用量は、同一組成を有する酸化物を用いる場合を基準として、該基準量の5〜60質量%であることを特徴とする1,1'−ビシクロヘキシルの製造方法。
In this method, 1,1′-bicyclohexyl as a raw material is brought into contact with an adsorbent to produce 1,1′-bicyclohexyl having a transmittance of 99% or more per 1 mm of the optical path length of the liquid at a wavelength of 193 nm. And
The adsorbent is at least two kinds of oxides having different compositions including Si and Al, and the amount of the at least two kinds of oxides used is based on the case where oxides having the same composition are used as a reference. The manufacturing method of 1,1'- bicyclohexyl characterized by being 5-60 mass%.
前記原料となる1,1'−ビシクロヘキシルのガスクロマトグラフィ法による純度が99質量%以上であることを特徴とする請求項1記載の1,1'−ビシクロヘキシルの製造方法。   The method for producing 1,1'-bicyclohexyl according to claim 1, wherein the purity of 1,1'-bicyclohexyl as a raw material by gas chromatography is 99% by mass or more. 前記酸化物は、シリカアルミナおよびゼオライトから選ばれた少なくとも1つの酸化物であることを特徴とする請求項1または請求項2記載の1,1'−ビシクロヘキシルの製造方法。   The method for producing 1,1'-bicyclohexyl according to claim 1 or 2, wherein the oxide is at least one oxide selected from silica alumina and zeolite. 前記組成の異なる少なくとも2種類の酸化物は、シリカアルミナおよびゼオライトであることを特徴とする請求項1、請求項2または請求項3記載の1,1'−ビシクロヘキシルの製造方法。   The method for producing 1,1'-bicyclohexyl according to claim 1, 2 or 3, wherein the at least two kinds of oxides having different compositions are silica alumina and zeolite.
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