JP2017207745A - Resist pattern forming method - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a resist pattern forming method by which generation of a watermark defect and a residue defect can be suppressed.SOLUTION: The resist pattern forming method includes steps of: applying a photoresist composition directly or indirectly on a substrate surface; laminating a topcoat layer directly or indirectly on a surface of a photoresist film obtained in the above application step; subjecting the photoresist film to liquid immersion exposure in the presence of an immersion liquid on the surface of the topcoat layer; and developing the photoresist film. The method includes a step of partially removing the topcoat layer between the liquid immersion exposure step and the development step. The removal step is preferably performed by use of a stripping solution.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、レジストパターン形成方法に関する。   The present invention relates to a resist pattern forming method.

半導体デバイス、液晶デバイス等の各種電子デバイス構造の微細化に伴って、リソグラフィー工程におけるレジストパターンの微細化が要求されている。このような要求に対し、レンズとフォトレジスト膜との間を純水やフッ素系不活性液体等の液浸媒体で満たして露光を行う液浸露光法が利用されている。この液浸露光法によれば、レンズの開口数(NA)の拡大が可能となり高い解像度が得られるといった利点がある。   Along with miniaturization of various electronic device structures such as semiconductor devices and liquid crystal devices, miniaturization of resist patterns in lithography processes is required. In response to such a demand, an immersion exposure method is used in which exposure is performed by filling a space between a lens and a photoresist film with an immersion medium such as pure water or a fluorine-based inert liquid. This immersion exposure method has the advantage that the numerical aperture (NA) of the lens can be increased and a high resolution can be obtained.

この液浸露光法によるパターン形成方法では、フォトレジスト膜成分の液浸液への溶出や、フォトレジスト膜表面に残存した液浸液の液滴によるパターン欠陥を抑制すること等が要求されている。これらの要求を満たすための技術として、フォトレジスト膜と液浸液との間にトップコート層を設けることが行われている(国際公開第2004/74937号、特開2007−324385号公報及び特開2008−42019号公報参照)。   In the pattern formation method by this immersion exposure method, elution of the photoresist film component into the immersion liquid and suppression of pattern defects due to the immersion liquid droplets remaining on the photoresist film surface are required. . As a technique for satisfying these requirements, a top coat layer is provided between a photoresist film and an immersion liquid (International Publication No. 2004/74937, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-324385, and a special technique). (See Kaikai 2008-42019).

国際公開第2004/74937号International Publication No. 2004/74937 特開2007−324385号公報JP 2007-324385 A 特開2008−42019号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2008-42019

このようなトップコート層を設ける場合、スキャン性能を向上させるために、トップコート層表面の撥水性を高めることが行われている。しかし、トップコート層表面の撥水性を高めるため、トップコート層におけるフッ素含有量を上げると、形成されるレジストパターンにおいて、ウォーターマーク欠陥及び残渣欠陥が発生するという不都合がある。   When such a topcoat layer is provided, the water repellency on the surface of the topcoat layer is increased in order to improve scanning performance. However, when the fluorine content in the topcoat layer is increased in order to increase the water repellency on the surface of the topcoat layer, there is a disadvantage that watermark defects and residue defects are generated in the formed resist pattern.

本発明は、上記のような事情に基づいてなされたものであり、その目的は、ウォーターマーク欠陥及び残渣欠陥の発生を抑制することができるレジストパターン形成方法を提供することにある。   The present invention has been made based on the above circumstances, and an object thereof is to provide a resist pattern forming method capable of suppressing the generation of watermark defects and residue defects.

上記課題を解決するためになされた発明は、基板表面に直接又は間接にフォトレジスト組成物を塗工する工程(以下、「塗工工程」ともいう)と、この塗工工程により得られたフォトレジスト膜表面に直接又は間接にトップコート層を積層する工程(以下、「積層工程」ともいう)と、上記トップコート層表面に液浸液を介在させた状態で上記フォトレジスト膜を液浸露光する工程(以下、「液浸露光工程」ともいう)と、上記フォトレジスト膜を現像する工程(以下、「現像工程」ともいう)とを備え、上記液浸露光工程と現像工程との間に、トップコート層の一部を除去する工程(以下、「除去工程」ともいう)を備えるレジストパターン形成方法である。   The invention made in order to solve the above problems includes a step of coating a photoresist composition directly or indirectly on a substrate surface (hereinafter also referred to as “coating step”) and a photo obtained by this coating step. A step of laminating the topcoat layer directly or indirectly on the resist film surface (hereinafter also referred to as “lamination step”), and immersion exposure of the photoresist film with an immersion liquid interposed on the topcoat layer surface And a step of developing the photoresist film (hereinafter also referred to as “development process”), and a step between the immersion exposure process and the development process. The resist pattern forming method includes a step of removing a part of the topcoat layer (hereinafter also referred to as “removing step”).

本発明のレジストパターン形成方法によれば、ウォーターマーク欠陥及び残渣欠陥の少ないレジストパターンを形成することができる。従って、当該レジストパターン形成方法は、今後ますます微細化が進行すると予想される半導体デバイスの加工プロセス等に好適に用いることができる。   According to the resist pattern forming method of the present invention, a resist pattern with few watermark defects and residue defects can be formed. Therefore, the resist pattern forming method can be suitably used for a semiconductor device processing process and the like that are expected to be further miniaturized in the future.

<レジストパターン形成方法>
当該レジストパターン形成方法は、塗工工程と、積層工程と、液浸露光工程と、現像工程とを備え、上記液浸露光工程と現像工程との間に、除去工程を備える。
<Resist pattern formation method>
The resist pattern forming method includes a coating process, a laminating process, an immersion exposure process, and a development process, and includes a removal process between the immersion exposure process and the development process.

当該レジストパターン形成方法によれば、ウォーターマーク欠陥及び残渣欠陥の少ないレジストパターンを形成することができる。当該レジストパターン形成方法が上記構成を備えることで上記効果を奏する理由については、必ずしも明確ではないが、例えば以下のように推察することができる。すなわち、当該レジストパターン形成方法は、フォトレジスト膜表面にトップコート層を積層する工程を備えることにより、液浸露光工程においてウォーターマーク欠陥の発生を抑制することができる。また、液浸露光工程後、現像工程前に、トップコート層の一部を除去する工程を備え、トップコート層を構成する重合体のうち、現像液に溶けきれない重合体を予め除去することにより、残渣欠陥の発生を抑制することができると考えられる。加えて、この残渣欠陥の発生の抑制には、除去工程で除去されなかったトップコート層の重合体等が寄与しており、現像工程において、残渣欠陥の原因となりうるフォトレジスト膜中の低溶解性の重合体等の現像液への溶解性を向上させることによるものと考えられる。以下、各工程について説明する。   According to the resist pattern forming method, a resist pattern with few watermark defects and residue defects can be formed. The reason why the resist pattern forming method has the above-described configuration provides the above-mentioned effect is not necessarily clear, but can be inferred as follows, for example. That is, the resist pattern forming method can suppress generation of watermark defects in the immersion exposure process by including a step of laminating a topcoat layer on the surface of the photoresist film. In addition, after the immersion exposure step and before the development step, a step of removing a part of the topcoat layer is provided, and a polymer that does not dissolve in the developer is previously removed from the polymers constituting the topcoat layer. Therefore, it is considered that the generation of residue defects can be suppressed. In addition, the polymer of the top coat layer that has not been removed in the removal process contributes to the suppression of the occurrence of residue defects, and the low dissolution in the photoresist film that can cause residue defects in the development process. This is considered to be due to improving the solubility of the functional polymer in the developer. Hereinafter, each step will be described.

[塗工工程]
本工程では、基板表面に直接又は間接にフォトレジスト組成物を塗工する。これにより、基板表面に直接又は他の層を介してフォトレジスト膜が形成される。用いる基板としては、通常、シリコンウエハ、アルミニウムで被覆したシリコンウエハ等が挙げられる。また、形成するフォトレジスト膜の特性を最大限に引き出すため、あらかじめ、上記他の層として、基板表面に、例えば特公平6−12452号公報等に記載されている有機系又は無機系の反射防止膜を形成しておくことが好ましい。
[Coating process]
In this step, a photoresist composition is applied directly or indirectly to the substrate surface. Thereby, a photoresist film is formed on the substrate surface directly or via another layer. As a substrate to be used, a silicon wafer, a silicon wafer coated with aluminum, and the like are usually mentioned. In addition, in order to maximize the characteristics of the photoresist film to be formed, an organic or inorganic antireflection described in, for example, Japanese Patent Publication No. 6-12452, etc. on the substrate surface as the other layer in advance. It is preferable to form a film.

(フォトレジスト組成物)
フォトレジスト組成物としては、その種類は特に限定されず、従来、フォトレジスト膜を形成するために用いられているフォトレジスト組成物の中から、レジストの使用目的に応じて適宜選択して使用することができる。その中でも、酸解離性基(以下、「酸解離性基(a)」ともいう)を含む重合体(以下、「重合体(P)」ともいう)と感放射線性酸発生体(以下、「酸発生体(Q)」ともいう)とを含有するフォトレジスト組成物が好ましい。
(Photoresist composition)
The type of the photoresist composition is not particularly limited, and it is appropriately selected from the photoresist compositions conventionally used for forming a photoresist film according to the intended use of the resist. be able to. Among them, a polymer containing an acid dissociable group (hereinafter also referred to as “acid dissociable group (a)”) and a radiation sensitive acid generator (hereinafter referred to as “polymer (P)”). A photoresist composition containing an acid generator (Q) ”is preferred.

上記重合体(P)において、酸解離性基(a)を含む構造単位(以下、「構造単位(p)」ともいう)としては、例えば下記式(A)で表される構造単位等が挙げられる。   In the polymer (P), examples of the structural unit containing the acid dissociable group (a) (hereinafter, also referred to as “structural unit (p)”) include a structural unit represented by the following formula (A). It is done.

Figure 2017207745
Figure 2017207745

上記式(A)中、Rは、水素原子、フッ素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基である。Rp1は、炭素数1〜20の1価の炭化水素基である。Rp2及びRp3は、それぞれ独立して炭素数1〜20の1価の炭化水素基であるか、又はこれらの基が互いに合わせられこれらが結合する炭素原子と共に構成される環員数3〜20の脂環構造を表す。 In the above formula (A), R P represents a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group or a trifluoromethyl group. R p1 is a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms. R p2 and R p3 each independently represent a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, or have 3 to 20 ring members composed of carbon atoms to which these groups are combined and bonded to each other. Represents an alicyclic structure.

としては、構造単位(p)を与える単量体の共重合性の観点から、水素原子及びメチル基が好ましく、メチル基がより好ましい。 The R P, from the viewpoint of copolymerizability of the monomer giving the structural units (p), preferably a hydrogen atom or a methyl group, more preferably a methyl group.

p1、Rp2及びRp3で表される炭素数1〜20の1価の炭化水素基としては、例えば炭素数1〜20の1価の鎖状炭化水素基、炭素数3〜20の1価の脂環式炭化水素基、炭素数6〜20の1価の芳香族炭化水素基等が挙げられる。 Examples of the monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms represented by R p1 , R p2, and R p3 include, for example, a monovalent chain hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, and 1 to 3 carbon atoms. Valent alicyclic hydrocarbon group, monovalent aromatic hydrocarbon group having 6 to 20 carbon atoms, and the like.

炭素数1〜20の1価の鎖状炭化水素基としては、例えばメチル基、エチル基、n−プロピル基、i−ブチル基、n−ブチル基等のアルキル基などが挙げられる。   Examples of the monovalent chain hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms include alkyl groups such as a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an i-butyl group, and an n-butyl group.

炭素数3〜20の1価の脂環式炭化水素基としては、例えばシクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘキセニル基等の単環の脂環式炭化水素基;ノルボルニル基、アダマンチル基、ノルボルネニル基等の多環の脂環式炭化水素基などが挙げられる。   Examples of the monovalent alicyclic hydrocarbon group having 3 to 20 carbon atoms include monocyclic alicyclic hydrocarbon groups such as cyclobutyl group, cyclopentyl group, cyclohexyl group, cyclohexenyl group; norbornyl group, adamantyl group, norbornenyl And polycyclic alicyclic hydrocarbon groups such as groups.

炭素数6〜20の1価の芳香族炭化水素基としては、例えばフェニル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基等のアリール基;ベンジル基、フェネチル基、ナフチルメチル基等のアラルキル基などが挙げられる。   Examples of the monovalent aromatic hydrocarbon group having 6 to 20 carbon atoms include aryl groups such as phenyl group, tolyl group, xylyl group and naphthyl group; aralkyl groups such as benzyl group, phenethyl group and naphthylmethyl group. It is done.

p2及びRp3の基が互いに合わせられこれらが結合する炭素原子と共に構成される環員数3〜20の脂環構造としては、例えばシクロペンタン構造、シクロヘキサン構造、シクロヘキセン構造等の単環の脂環構造;ノルボルナン構造、アダマンタン構造、ノルボルネン構造等の多環の脂環構造などが挙げられる。 Examples of the alicyclic structure having 3 to 20 ring members constituted by the carbon atoms to which the groups of R p2 and R p3 are combined and bonded to each other include monocyclic alicyclic rings such as a cyclopentane structure, a cyclohexane structure, and a cyclohexene structure. Structure: Polycyclic alicyclic structures such as norbornane structure, adamantane structure, norbornene structure and the like can be mentioned.

構造単位(p)としては、例えば、1−エチル−1−シクロペンチル(メタ)アクリレート等の1−アルキル−1−単環脂環式炭化水素基を有する(メタ)アクリレート;2−i−プロピル−2−アダマンチル(メタ)アクリレート等の2−アルキル−2−多環脂環式炭化水素基を有する(メタ)アクリレートに由来する構造単位等が挙げられる。   As the structural unit (p), for example, a (meth) acrylate having a 1-alkyl-1-monocyclic alicyclic hydrocarbon group such as 1-ethyl-1-cyclopentyl (meth) acrylate; 2-i-propyl- Examples include structural units derived from (meth) acrylates having a 2-alkyl-2-polycyclic alicyclic hydrocarbon group such as 2-adamantyl (meth) acrylate.

重合体(P)は、構造単位(p)以外にも、ラクトン構造、環状カーボネート構造、スルトン構造又はこれらの組み合わせを含む構造単位(以下、「構造単位(q)」ともいう)をさらに有することが好ましい。   In addition to the structural unit (p), the polymer (P) further has a structural unit containing a lactone structure, a cyclic carbonate structure, a sultone structure, or a combination thereof (hereinafter also referred to as “structural unit (q)”). Is preferred.

構造単位(q)としては、例えば、
ラクトン構造として、ノルボルナンラクトン構造、ブチロラクトン構造等;
環状カーボネート構造として、エチレンカーボネート構造、プロピレンカーボネート構造等;
スルトン構造として、ノルボルナンスルトン構造、プロパンスルトン構造等を含む(メタ)アクリル酸エステルに由来する構造単位などが挙げられる。
As the structural unit (q), for example,
As lactone structure, norbornane lactone structure, butyrolactone structure, etc .;
As cyclic carbonate structure, ethylene carbonate structure, propylene carbonate structure, etc .;
Examples of the sultone structure include structural units derived from (meth) acrylic acid esters including a norbornane sultone structure and a propane sultone structure.

また、重合体(P)は、構造単位(p)及び構造単位(q)以外のその他の構造単位を有していてもよい。その他の構造単位としては、例えば、炭素数4以上20以下の炭化水素基を含む構造単位(以下、「構造単位(r)」ともいう)、ヒドロキシ基等の極性基を含む構造単位などが挙げられる。構造単位(r)としては、例えばトリシクロデカニル(メタ)アクリレートに由来する構造単位等が挙げられる。   Moreover, the polymer (P) may have other structural units other than the structural unit (p) and the structural unit (q). Examples of other structural units include a structural unit containing a hydrocarbon group having 4 to 20 carbon atoms (hereinafter also referred to as “structural unit (r)”), a structural unit containing a polar group such as a hydroxy group, and the like. It is done. Examples of the structural unit (r) include a structural unit derived from tricyclodecanyl (meth) acrylate.

構造単位(p)の含有割合の下限としては、重合体(P)を構成する全構造単位に対して、25モル%が好ましく、35モル%がより好ましい。上記含有割合の上限としては、60モル%が好ましく、50モル%がより好ましい。構造単位(p)の含有割合を上記範囲とすることで、フォトレジスト組成物の解像性を向上させることができる。   As a minimum of the content rate of a structural unit (p), 25 mol% is preferable with respect to all the structural units which comprise a polymer (P), and 35 mol% is more preferable. As an upper limit of the said content rate, 60 mol% is preferable and 50 mol% is more preferable. By making the content rate of a structural unit (p) into the said range, the resolution of a photoresist composition can be improved.

構造単位(q)の含有割合の下限としては、重合体(P)を構成する全構造単位に対して、20モル%が好ましく、30モル%がより好ましい。上記含有割合の上限としては、70モル%が好ましく、60モル%がより好ましい。構造単位(q)の含有割合を上記範囲とすることで、フォトレジスト組成物から形成されるフォトレジスト膜の現像液への溶解性を適度に調整することができると共に、フォトレジスト膜と基板との密着性を向上させることができる。   As a minimum of the content rate of a structural unit (q), 20 mol% is preferable with respect to all the structural units which comprise a polymer (P), and 30 mol% is more preferable. As an upper limit of the said content rate, 70 mol% is preferable and 60 mol% is more preferable. By setting the content ratio of the structural unit (q) in the above range, the solubility of the photoresist film formed from the photoresist composition in the developer can be appropriately adjusted, and the photoresist film and the substrate It is possible to improve the adhesion.

その他の構造単位の含有割合の上限としては、重合体(P)を構成する全構造単位に対して、20モル%が好ましく、15モル%がより好ましい。   As an upper limit of the content rate of another structural unit, 20 mol% is preferable with respect to all the structural units which comprise a polymer (P), and 15 mol% is more preferable.

酸発生体(Q)は、放射線照射(露光)により酸(以下、「酸(b)」ともいう)を発生する物質である。この発生した酸(b)の作用により、露光部において、重合体(P)のカルボキシ基等の酸性基を保護していた酸解離性基(a)が解離して酸性基が生じる。その結果、重合体(P)は、露光部において、現像液への溶解性が変化し、レジストパターンが形成される。   The acid generator (Q) is a substance that generates an acid (hereinafter also referred to as “acid (b)”) upon irradiation (exposure). Due to the action of the generated acid (b), the acid-dissociable group (a) protecting the acidic group such as the carboxy group of the polymer (P) is dissociated in the exposed part to generate an acidic group. As a result, the solubility of the polymer (P) in the developer changes in the exposed portion, and a resist pattern is formed.

フォトレジスト組成物における酸発生体(Q)の含有形態としては、後述するような化合物の形態(以下、「酸発生剤(Q)」ともいう)でも、重合体の一部として組み込まれた形態でも、これらの両方の形態でもよい。   The form of the acid generator (Q) contained in the photoresist composition is a form of a compound as described later (hereinafter also referred to as “acid generator (Q)”), which is incorporated as part of the polymer. However, both forms may be used.

露光により発生する酸(b)としては、例えばスルホン酸、カルボン酸、ジスルホニルイミド酸等が挙げられる。   Examples of the acid (b) generated by exposure include sulfonic acid, carboxylic acid, disulfonylimide acid and the like.

露光により発生するスルホン酸としては、例えば
(1)スルホ基に隣接する炭素原子に1以上のフッ素原子又はフッ素化炭化水素基が結合した化合物、
(2)スルホ基に隣接する炭素原子にフッ素原子又はフッ素化炭化水素基が結合していない化合物
等が挙げられる。
Examples of the sulfonic acid generated by exposure include (1) a compound in which one or more fluorine atoms or fluorinated hydrocarbon groups are bonded to the carbon atom adjacent to the sulfo group,
(2) Examples include compounds in which a fluorine atom or a fluorinated hydrocarbon group is not bonded to a carbon atom adjacent to a sulfo group.

露光により発生するカルボン酸としては、例えば
(3)カルボキシ基に隣接する炭素原子に1以上のフッ素原子又はフッ素化炭化水素基が結合した化合物、
(4)カルボキシ基に隣接する炭素原子にフッ素原子又はフッ素化炭化水素基が結合していない化合物
等が挙げられる。
Examples of the carboxylic acid generated by exposure include (3) a compound in which one or more fluorine atoms or fluorinated hydrocarbon groups are bonded to the carbon atom adjacent to the carboxy group,
(4) The compound etc. with which the fluorine atom or the fluorinated hydrocarbon group has not couple | bonded with the carbon atom adjacent to a carboxy group are mentioned.

露光により発生するジスルホニルイミド酸としては、例えば
(5)スルホニル基に隣接する炭素原子に1以上のフッ素原子又はフッ素化炭化水素基が結合した化合物、
(6)スルホニル基に隣接する炭素原子にフッ素原子又はフッ素化炭化水素基が結合していない化合物
等が挙げられる。
Examples of the disulfonylimide acid generated by exposure include (5) a compound in which one or more fluorine atoms or fluorinated hydrocarbon groups are bonded to the carbon atom adjacent to the sulfonyl group,
(6) Examples include compounds in which a fluorine atom or a fluorinated hydrocarbon group is not bonded to a carbon atom adjacent to the sulfonyl group.

上記酸(b)としては、上記(1)又は(5)の化合物が好ましく、上記(1)の化合物がより好ましい。また、酸(b)としては、環状構造を有するものが特に好ましい。   As said acid (b), the compound of said (1) or (5) is preferable, and the compound of said (1) is more preferable. Moreover, as acid (b), what has a cyclic structure is especially preferable.

酸発生剤(Q)としては、例えば露光により上記酸(b)を発生するオニウム塩化合物、N−スルホニルオキシイミド化合物、ハロゲン含有化合物、ジアゾケトン化合物等が挙げられる。オニウム塩化合物としては、例えばスルホニウム塩、テトラヒドロチオフェニウム塩、ヨードニウム塩、ホスホニウム塩、ジアゾニウム塩、ピリジニウム塩等が挙げられる。これらの中で、スルホニウム塩及びテトラヒドロチオフェニウム塩が好ましい。   Examples of the acid generator (Q) include an onium salt compound, an N-sulfonyloxyimide compound, a halogen-containing compound, and a diazoketone compound that generate the acid (b) upon exposure. Examples of the onium salt compounds include sulfonium salts, tetrahydrothiophenium salts, iodonium salts, phosphonium salts, diazonium salts, pyridinium salts, and the like. Of these, sulfonium salts and tetrahydrothiophenium salts are preferred.

上記スルホニウム塩としては、例えば、トリフェニルスルホニウムノナフルオロ−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ノナフルオロ−n−ブタンスルホネート、トリフェニルスルホニウム2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプタン−2’−イル)−1,1,2,2−テトラフルオロエタンスルホネート、トリフェニルスルホニウム2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプタン−2’−イル)−1,1−ジフルオロエタンスルホネート等が挙げられる。   Examples of the sulfonium salt include triphenylsulfonium nonafluoro-n-butanesulfonate, 4-cyclohexylphenyldiphenylsulfonium nonafluoro-n-butanesulfonate, and triphenylsulfonium 2- (bicyclo [2.2.1] heptane-2. '-Yl) -1,1,2,2-tetrafluoroethanesulfonate, triphenylsulfonium 2- (bicyclo [2.2.1] heptane-2'-yl) -1,1-difluoroethanesulfonate, and the like. .

上記テトラヒドロチオフェニウム塩としては、例えば、1−(4−n−ブトキシナフタレン−1−イル)テトラヒドロチオフェニウムノナフルオロ−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2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプタン−2’−イル)−1,1,2,2−テトラフルオロエタンスルホネート等が挙げられる。   Examples of the tetrahydrothiophenium salt include 1- (4-n-butoxynaphthalen-1-yl) tetrahydrothiophenium nonafluoro-n-butanesulfonate, 1- (4-n-butoxynaphthyl) tetrahydrothiophene. Examples include nitro 2- (bicyclo [2.2.1] heptane-2′-yl) -1,1,2,2-tetrafluoroethane sulfonate.

フォトレジスト組成物は、重合体(P)及び酸発生剤(Q)以外にも、酸拡散制御剤(R)、撥水性樹脂(F)、界面活性剤等のその他の成分を含有していてもよい。酸拡散制御剤(R)としては、例えば、トリオクチルアミン、トリエタノールアミン等のアミン化合物;R−(+)−(t−ブトキシカルボニル)−2−ピペリジンメタノール、N−t−ブトキシカルボニル−4−ヒドロキシピペリジン等のN−t−アルコキシカルボニル含有アミド化合物;上記酸解離性基(a)を実質的に解離させない酸を露光により発生する化合物(G)などが挙げられる。上記化合物(G)としては、例えばトリフェニルスルホニウムサリチレート等が挙げられる。撥水性樹脂(F)としては、例えばフッ素系樹脂が挙げられ、具体的には、フッ素化炭化水素基を有する樹脂、鎖式パーフルオロアルキルポリエーテル、環式パーフルオロアルキルポリエーテル、ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリテトラフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルコキシエチレン共重合体、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体等が挙げられる。   In addition to the polymer (P) and the acid generator (Q), the photoresist composition contains other components such as an acid diffusion controller (R), a water repellent resin (F), and a surfactant. Also good. Examples of the acid diffusion controller (R) include amine compounds such as trioctylamine and triethanolamine; R-(+)-(t-butoxycarbonyl) -2-piperidinemethanol, Nt-butoxycarbonyl-4 Examples include Nt-alkoxycarbonyl-containing amide compounds such as hydroxypiperidine; compounds (G) that generate an acid that does not substantially dissociate the acid dissociable group (a) by exposure. Examples of the compound (G) include triphenylsulfonium salicylate. Examples of the water-repellent resin (F) include a fluorine-based resin, and specifically, a resin having a fluorinated hydrocarbon group, a chain perfluoroalkyl polyether, a cyclic perfluoroalkyl polyether, a polychlorotriol. Examples include fluoroethylene, polytetrafluoroethylene, tetrafluoroethylene-perfluoroalkoxyethylene copolymer, and tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer.

フォトレジスト組成物は、例えば重合体(P)、酸発生剤(Q)及び必要に応じて酸拡散制御剤(R)等を溶媒に溶解させて調製される。また、フォトレジスト組成物は、通常、孔径30nm程度のフィルターでろ過したものが用いられる。フォトレジスト組成物の固形分濃度は、塗工容易性の観点から、その下限としては、0.2質量%が好ましく、1質量%がより好ましい。上記固形分濃度の上限としては、20質量%が好ましく、10質量%がより好ましい。   The photoresist composition is prepared, for example, by dissolving a polymer (P), an acid generator (Q), and, if necessary, an acid diffusion controller (R) in a solvent. The photoresist composition is usually filtered through a filter having a pore diameter of about 30 nm. The lower limit of the solid content concentration of the photoresist composition is preferably 0.2% by mass and more preferably 1% by mass from the viewpoint of easy coating. As an upper limit of the said solid content concentration, 20 mass% is preferable and 10 mass% is more preferable.

フォトレジスト組成物の塗工方法としては、回転塗工、流延塗工、ロール塗工等の従来公知の塗工方法等が挙げられる。基板上にフォトレジスト組成物を塗工した後、溶媒を揮発させるために、プレベーク(PB)を行ってもよい。上記PBの温度の下限としては、50℃が好ましく、70℃がより好ましい。上記温度の上限としては、150℃が好ましく、120℃がより好ましい。上記PBの時間の下限としては、10秒が好ましく、30秒がより好ましい。上記時間の上限としては、600秒が好ましく、300秒がより好ましい。   Examples of the coating method of the photoresist composition include conventionally known coating methods such as spin coating, cast coating, and roll coating. After applying the photoresist composition on the substrate, pre-baking (PB) may be performed to volatilize the solvent. As a minimum of the temperature of the above-mentioned PB, 50 ° C is preferred and 70 ° C is more preferred. As an upper limit of the said temperature, 150 degreeC is preferable and 120 degreeC is more preferable. The lower limit of the PB time is preferably 10 seconds, and more preferably 30 seconds. The upper limit of the time is preferably 600 seconds, and more preferably 300 seconds.

[積層工程]
本工程では、上記塗工工程により得られたフォトレジスト膜表面に直接、又は間接すなわち他の層を介してトップコート層を積層する。このトップコート層の積層は、通常フォトレジスト膜表面に直接又は間接に、好ましくは直接、トップコート組成物を塗工することにより行われる。
[Lamination process]
In this step, the topcoat layer is laminated directly or indirectly, i.e., through another layer, on the surface of the photoresist film obtained by the coating step. The lamination of the top coat layer is usually performed by coating the top coat composition directly or indirectly, preferably directly on the surface of the photoresist film.

(トップコート組成物)
トップコート組成物は、通常、重合体(以下、「[A]重合体」ともいう)と溶媒(以下、「[B]溶媒」ともいう)とを含有する。トップコート組成物は、[A]重合体及び[B]溶媒以外にも、界面活性剤等のその他の成分を含有していてもよい。
(Topcoat composition)
The topcoat composition usually contains a polymer (hereinafter also referred to as “[A] polymer”) and a solvent (hereinafter also referred to as “[B] solvent”). The topcoat composition may contain other components such as a surfactant in addition to the [A] polymer and the [B] solvent.

[A]重合体としては、トップコート層を形成して液浸露光ができるものであれば用いることができる。また、[A]重合体は、特性が相違する2種以上の重合体を含むことが好ましい。この重合体の特性としては、例えば剥離液に対する溶解速度、ドライエッチングにおけるエッチング速度、成膜状態における後退接触角等が挙げられる。   [A] Any polymer can be used as long as it can form a topcoat layer and can be subjected to immersion exposure. Moreover, it is preferable that a [A] polymer contains 2 or more types of polymers from which a characteristic differs. Examples of the characteristics of the polymer include a dissolution rate in a stripping solution, an etching rate in dry etching, and a receding contact angle in a film formation state.

[A]重合体としては、例えば撥水性樹脂、酸性樹脂等が挙げられる。「撥水性樹脂」とは、成膜状態での水との後退接触角が80°以上である樹脂をいう。「酸性樹脂」とは、pKaが10以下の酸性官能基を有する樹脂をいう。[A]重合体は、撥水性樹脂及び酸性樹脂以外の他の樹脂を含んでいてもよい。   [A] Examples of the polymer include water-repellent resins and acidic resins. “Water-repellent resin” refers to a resin having a receding contact angle with water of 80 ° or more in a film formation state. “Acid resin” refers to a resin having an acidic functional group with a pKa of 10 or less. [A] The polymer may contain a resin other than the water-repellent resin and the acidic resin.

撥水性樹脂としては、例えばフッ素系樹脂が挙げられ、具体的には、フッ素化炭化水素基を有する樹脂、鎖式パーフルオロアルキルポリエーテル、環式パーフルオロアルキルポリエーテル、ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリテトラフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルコキシエチレン共重合体、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体等が挙げられる。   Examples of the water-repellent resin include a fluorine-based resin. Specifically, a resin having a fluorinated hydrocarbon group, a chain perfluoroalkyl polyether, a cyclic perfluoroalkyl polyether, a polychlorotrifluoroethylene, Examples thereof include polytetrafluoroethylene, tetrafluoroethylene-perfluoroalkoxyethylene copolymer, tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer, and the like.

フッ素系樹脂におけるフッ素原子の質量含有率の下限としては、0.1質量%が好ましく、1質量%がより好ましく、5質量%がさらに好ましい。上記質量含有率の上限としては、30質量%が好ましく、25質量%がより好ましい。   The lower limit of the mass content of fluorine atoms in the fluororesin is preferably 0.1% by mass, more preferably 1% by mass, and even more preferably 5% by mass. As an upper limit of the said mass content rate, 30 mass% is preferable and 25 mass% is more preferable.

酸性樹脂としては、例えばオキソ酸基を有する樹脂、フェノール性水酸基を有する樹脂等が挙げられる。オキソ酸基としては、例えばスルホ基、カルボキシ基等が挙げられる。   Examples of the acidic resin include a resin having an oxo acid group and a resin having a phenolic hydroxyl group. Examples of the oxo acid group include a sulfo group and a carboxy group.

トップコート組成物が[A]重合体として特性が相違する2種以上の重合体を含む場合、上記2種以上の重合体として、撥水性樹脂と酸性樹脂とを有することが好ましい。   When the topcoat composition contains two or more polymers having different properties as the [A] polymer, it is preferable that the two or more polymers have a water-repellent resin and an acidic resin.

[B]溶媒としては、例えばアルコール系溶媒、エーテル系溶媒、ケトン系溶媒、アミド系溶媒、エステル系溶媒、炭化水素系溶媒等が挙げられる。   [B] Examples of the solvent include alcohol solvents, ether solvents, ketone solvents, amide solvents, ester solvents, hydrocarbon solvents, and the like.

アルコール系溶媒としては、例えば
メタノール、エタノール、n−プロパノール、iso−プロパノール、n−ブタノール、iso−ブタノール、sec−ブタノール、tert−ブタノール、n−ペンタノール、iso−ペンタノール、2−メチルブタノール、sec−ペンタノール、tert−ペンタノール、3−メトキシブタノール、n−ヘキサノール、2−メチルペンタノール、4−メチル−2−ペンタノール、sec−ヘキサノール、2−エチルブタノール、sec−ヘプタノール、3−ヘプタノール、n−オクタノール、2−エチルヘキサノール、sec−オクタノール、n−ノニルアルコール、2,6−ジメチル−4−ヘプタノール、n−デカノール、sec−ウンデシルアルコール、トリメチルノニルアルコール、sec−テトラデシルアルコール、sec−ヘプタデシルアルコール、フルフリルアルコール、シクロヘキサノール、メチルシクロヘキサノール、3,3,5−トリメチルシクロヘキサノール、ベンジルアルコール、ジアセトンアルコール等のモノアルコール系溶媒;
エチレングリコール、1,2−プロピレングリコール、1,3−ブチレングリコール、2,4−ペンタンジオール、2−メチル−2,4−ペンタンジオール、2,5−ヘキサンジオール、2,4−ヘプタンジオール、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、トリエチレングリコール、トリプロピレングリコール等の多価アルコール系溶媒;
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プロピルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノヘキシルエーテル、エチレングリコールモノフェニルエーテル、エチレングリコールモノ−2−エチルブチルエーテル、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モノプロピルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノヘキシルエーテル、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、プロピレングリコールモノプロピルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、ジプロピレングリコールモノプロピルエーテル等の多価アルコール部分エーテル系溶媒等が挙げられる。
Examples of alcohol solvents include methanol, ethanol, n-propanol, iso-propanol, n-butanol, iso-butanol, sec-butanol, tert-butanol, n-pentanol, iso-pentanol, 2-methylbutanol, sec-pentanol, tert-pentanol, 3-methoxybutanol, n-hexanol, 2-methylpentanol, 4-methyl-2-pentanol, sec-hexanol, 2-ethylbutanol, sec-heptanol, 3-heptanol , N-octanol, 2-ethylhexanol, sec-octanol, n-nonyl alcohol, 2,6-dimethyl-4-heptanol, n-decanol, sec-undecyl alcohol, trimethylnonyl alcohol, sec- Monoalcohol solvents such as tetradecyl alcohol, sec-heptadecyl alcohol, furfuryl alcohol, cyclohexanol, methylcyclohexanol, 3,3,5-trimethylcyclohexanol, benzyl alcohol, diacetone alcohol;
Ethylene glycol, 1,2-propylene glycol, 1,3-butylene glycol, 2,4-pentanediol, 2-methyl-2,4-pentanediol, 2,5-hexanediol, 2,4-heptanediol, 2 -Polyhydric alcohol solvents such as ethyl-1,3-hexanediol, diethylene glycol, dipropylene glycol, triethylene glycol, tripropylene glycol;
Ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monopropyl ether, ethylene glycol monobutyl ether, ethylene glycol monohexyl ether, ethylene glycol monophenyl ether, ethylene glycol mono-2-ethylbutyl ether, diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monoethyl Ether, diethylene glycol monopropyl ether, diethylene glycol monobutyl ether, diethylene glycol monohexyl ether, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, propylene glycol monopropyl ether, propylene glycol monobutyl ether, dipropylene glycol Monomethyl ether, dipropylene glycol monoethyl ether, polyhydric alcohol partial ether solvents such as dipropylene glycol monopropyl ether.

エーテル系溶媒としては、例えば
ジエチルエーテル、ジプロピルエーテル、ジブチルエーテル、ジイソアミルエーテル等のジアルキルエーテル系溶媒;
アニソール、ジフェニルエーテル等の芳香環含有エーテル系溶媒;
テトラヒドロフラン、ジオキサン等の環状エーテル系溶媒が挙げられる。
Examples of ether solvents include dialkyl ether solvents such as diethyl ether, dipropyl ether, dibutyl ether, and diisoamyl ether;
Aromatic ring-containing ether solvents such as anisole and diphenyl ether;
Examples thereof include cyclic ether solvents such as tetrahydrofuran and dioxane.

ケトン系溶媒としては、例えば
アセトン、2−ブタノン、メチル−n−プロピルケトン、メチル−n−ブチルケトン、ジエチルケトン、メチル−iso−ブチルケトン、メチル−n−アミルケトン、エチル−n−ブチルケトン、メチル−n−ヘキシルケトン、ジ−iso−ブチルケトン、トリメチルノナノン、2,4−ペンタンジオン、アセトニルアセトン、アセトフェノン等の鎖状ケトン系溶媒;
シクロペンタノン、シクロヘキサノン、シクロヘプタノン、シクロオクタノン、メチルシクロヘキサノン等の環状ケトン系溶媒などが挙げられる。
Examples of the ketone solvent include acetone, 2-butanone, methyl-n-propyl ketone, methyl-n-butyl ketone, diethyl ketone, methyl-iso-butyl ketone, methyl-n-amyl ketone, ethyl-n-butyl ketone, methyl-n. -Chain ketone solvents such as hexyl ketone, di-iso-butyl ketone, trimethylnonanone, 2,4-pentanedione, acetonyl acetone, acetophenone;
Examples thereof include cyclic ketone solvents such as cyclopentanone, cyclohexanone, cycloheptanone, cyclooctanone, and methylcyclohexanone.

アミド系溶媒としては、例えば
N−メチルホルムアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジエチルホルムアミド、アセトアミド、N−メチルアセトアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチルプロピオンアミド等の鎖状アミド系溶媒;
N,N’−ジメチルイミダゾリジノン、N−メチルピロリドン等の環状アミド系溶媒などが挙げられる。
Examples of amide solvents include chain amides such as N-methylformamide, N, N-dimethylformamide, N, N-diethylformamide, acetamide, N-methylacetamide, N, N-dimethylacetamide, and N-methylpropionamide. System solvents;
And cyclic amide solvents such as N, N′-dimethylimidazolidinone and N-methylpyrrolidone.

エステル系溶媒としては、例えば
酢酸メチル、酢酸エチル、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、酢酸n−プロピル、酢酸iso−プロピル、酢酸n−ブチル、酢酸iso−ブチル、酢酸sec−ブチル、酢酸n−ペンチル、酢酸sec−ペンチル、酢酸3−メトキシブチル、酢酸メチルペンチル、酢酸2−エチルブチル、酢酸2−エチルヘキシル、酢酸ベンジル、酢酸シクロヘキシル、酢酸メチルシクロヘキシル、酢酸n−ノニル、アセト酢酸メチル、アセト酢酸エチル、プロピオン酸エチル、プロピオン酸n−ブチル、プロピオン酸iso−アミル、乳酸メチル、乳酸エチル、乳酸n−ブチル、乳酸n−アミル、等のモノカルボン酸エステル系溶媒;
酢酸エチレングリコールモノメチルエーテル、酢酸エチレングリコールモノエチルエーテル、酢酸ジエチレングリコールモノメチルエーテル、酢酸ジエチレングリコールモノエチルエーテル、酢酸ジエチレングリコールモノ−n−ブチルエーテル、酢酸プロピレングリコールモノメチルエーテル、酢酸プロピレングリコールモノエチルエーテル、酢酸プロピレングリコールモノプロピルエーテル、酢酸プロピレングリコールモノブチルエーテル、酢酸ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、酢酸ジプロピレングリコールモノエチルエーテル等の多価アルコール部分エーテルカルボキシレート系溶媒;
ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート等のカーボネート系溶媒;
γ−ブチロラクトン、δ−バレロラクトン等のラクトン系溶媒;
シュウ酸ジエチル、シュウ酸ジn−ブチル、マロン酸ジエチル、フタル酸ジメチル、フタル酸ジエチル等のジカルボン酸エステル系溶媒;
ジ酢酸グリコール、酢酸メトキシトリグリコールなどが挙げられる。
Examples of ester solvents include methyl acetate, ethyl acetate, γ-butyrolactone, γ-valerolactone, n-propyl acetate, iso-propyl acetate, n-butyl acetate, iso-butyl acetate, sec-butyl acetate, and n-acetate. Pentyl, sec-pentyl acetate, 3-methoxybutyl acetate, methyl pentyl acetate, 2-ethylbutyl acetate, 2-ethylhexyl acetate, benzyl acetate, cyclohexyl acetate, methyl cyclohexyl acetate, n-nonyl acetate, methyl acetoacetate, ethyl acetoacetate, Monocarboxylic acid ester solvents such as ethyl propionate, n-butyl propionate, iso-amyl propionate, methyl lactate, ethyl lactate, n-butyl lactate, n-amyl lactate;
Ethylene glycol monomethyl ether acetate, ethylene glycol monoethyl ether acetate, diethylene glycol monomethyl ether acetate, diethylene glycol monoethyl ether acetate, diethylene glycol mono-n-butyl ether acetate, propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monoethyl ether acetate, propylene glycol monopropyl acetate Polyhydric alcohol partial ether carboxylate solvents such as ether, propylene glycol monobutyl ether, dipropylene glycol monomethyl ether, and dipropylene glycol monoethyl ether;
Carbonate solvents such as dimethyl carbonate, diethyl carbonate, ethylene carbonate, propylene carbonate;
lactone solvents such as γ-butyrolactone and δ-valerolactone;
Dicarboxylic acid ester solvents such as diethyl oxalate, di-n-butyl oxalate, diethyl malonate, dimethyl phthalate and diethyl phthalate;
Examples thereof include glycol diacetate and methoxytriglycol acetate.

炭化水素系溶媒としては、例えば
n−ペンタン、iso−ペンタン、n−ヘキサン、iso−ヘキサン、n−ヘプタン、iso−ヘプタン、2,2,4−トリメチルペンタン、n−オクタン、iso−オクタン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン等の脂肪族炭化水素系溶媒;
ベンゼン、トルエン、キシレン、メシチレン、エチルベンゼン、トリメチルベンゼン、メチルエチルベンゼン、n−プロピルベンゼン、iso−プロピルベンゼン、ジエチルベンゼン、iso−ブチルベンゼン、トリエチルベンゼン、ジ−iso−プロピルベンセン、n−アミルナフタレン等の芳香族炭化水素系溶媒などが挙げられる。
Examples of the hydrocarbon solvent include n-pentane, iso-pentane, n-hexane, iso-hexane, n-heptane, iso-heptane, 2,2,4-trimethylpentane, n-octane, iso-octane, and cyclohexane. , Aliphatic hydrocarbon solvents such as methylcyclohexane;
Fragrances such as benzene, toluene, xylene, mesitylene, ethylbenzene, trimethylbenzene, methylethylbenzene, n-propylbenzene, iso-propylbenzene, diethylbenzene, iso-butylbenzene, triethylbenzene, di-iso-propylbenzene and n-amylnaphthalene Group hydrocarbon solvents and the like.

[B]溶媒としては、エーテル系溶媒、アルコール系溶媒及びフッ素系溶媒が好ましく、ジアルキルエーテル系溶媒、モノアルコール系溶媒及びフッ素含有アミンがより好ましく、ジイソアミルエーテル、4−メチル−2−ペンタノール及びパーフルオロトリブチルアミンがさらに好ましい。   [B] As the solvent, ether solvents, alcohol solvents and fluorine solvents are preferable, dialkyl ether solvents, monoalcohol solvents and fluorine-containing amines are more preferable, diisoamyl ether, 4-methyl-2-pentanol. And perfluorotributylamine is more preferred.

トップコート組成物は、例えば[A]重合体及び必要に応じてその他の成分を、[B]溶媒に溶解させて調製される。また、トップコート組成物は、通常、孔径30nm程度のフィルターでろ過したものが用いられる。トップコート組成物の固形分濃度は、塗工容易性の観点から、その下限としては、0.2質量%が好ましく、1質量%がより好ましい。上記固形分濃度の上限としては、20質量%が好ましく、10質量%がより好ましい。   The top coat composition is prepared, for example, by dissolving the [A] polymer and other components as necessary in the [B] solvent. The top coat composition is usually filtered through a filter having a pore size of about 30 nm. From the viewpoint of easy coating, the lower limit of the solid content concentration of the topcoat composition is preferably 0.2% by mass, and more preferably 1% by mass. As an upper limit of the said solid content concentration, 20 mass% is preferable and 10 mass% is more preferable.

トップコート組成物の塗工方法としては、上記塗工工程におけるフォトレジスト組成物の塗工方法と同様の方法等が挙げられる。トップコート組成物の塗工後に、プレベーク(PB)を行うことが好ましい。上記PBの温度の下限としては、50℃が好ましく、70℃がより好ましい。上記温度の上限としては、150℃が好ましく、120℃がより好ましい。上記PBの時間の下限としては、10秒が好ましく、30秒がより好ましい。上記時間の上限としては、600秒が好ましく、300秒がより好ましい。   Examples of the method for applying the top coat composition include the same methods as the method for applying the photoresist composition in the application step. It is preferable to perform pre-baking (PB) after the top coat composition is applied. As a minimum of the temperature of the above-mentioned PB, 50 ° C is preferred and 70 ° C is more preferred. As an upper limit of the said temperature, 150 degreeC is preferable and 120 degreeC is more preferable. The lower limit of the PB time is preferably 10 seconds, and more preferably 30 seconds. The upper limit of the time is preferably 600 seconds, and more preferably 300 seconds.

(トップコート層)
上記塗工されたトップコート組成物から[B]溶媒を除去すること等により、[A]重合体等から構成されるトップコート層が形成される。
(Topcoat layer)
By removing the [B] solvent from the coated top coat composition, a top coat layer composed of the [A] polymer or the like is formed.

形成されたトップコート層の平均厚みの下限としては、5nmが好ましく、10nmがより好ましく、15nmがさらに好ましい。上記平均厚みの上限としては、100nmが好ましく、70nmがより好ましく、50nmがさらに好ましい。   The lower limit of the average thickness of the formed topcoat layer is preferably 5 nm, more preferably 10 nm, and even more preferably 15 nm. The upper limit of the average thickness is preferably 100 nm, more preferably 70 nm, and even more preferably 50 nm.

形成するトップコート層の平均厚みは、λ/4m(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。このようにすることで、フォトレジスト膜の上側界面における反射抑制効果を大きくすることができる。   The average thickness of the top coat layer to be formed is preferably as close as possible to an odd multiple of λ / 4m (λ: wavelength of radiation, m: refractive index of the protective film). By doing in this way, the reflection suppression effect in the upper interface of a photoresist film can be enlarged.

トップコート層は、特性が相違する2種以上の重合体を含有することが好ましく、上記2種以上の重合体として、撥水性樹脂と酸性樹脂とを有することがより好ましい。また、この場合、除去工程で除去される重合体が、撥水性樹脂であることが好ましい。   The topcoat layer preferably contains two or more polymers having different characteristics, and more preferably has a water-repellent resin and an acidic resin as the two or more polymers. In this case, the polymer removed in the removing step is preferably a water repellent resin.

[液浸露光工程]
本工程では、上記トップコート層表面に液浸液を介在させた状態で上記フォトレジスト膜を液浸露光する。この液浸露光は、通常、トップコート層表面及び露光装置の対物レンズ間に液浸液を配置し、この液浸液を介して露光することにより行う。
[Immersion exposure process]
In this step, the photoresist film is subjected to immersion exposure with an immersion liquid interposed on the topcoat layer surface. This immersion exposure is usually performed by placing an immersion liquid between the surface of the topcoat layer and the objective lens of the exposure apparatus and performing exposure through this immersion liquid.

液浸液としては、通常、空気より屈折率の高い液体を使用する。液浸液としては、水を用いることが好ましく、純水を用いることがさらに好ましい。なお必要に応じて液浸液のpHを調整してもよい。この液浸液を介在させた状態で、すなわち、露光装置のレンズとフォトレジスト膜との間に液浸液を満たした状態で、露光装置から露光光を照射し、所定のパターンを有するマスクを介してフォトレジスト膜を露光する。   As the immersion liquid, a liquid having a refractive index higher than that of air is usually used. As the immersion liquid, water is preferably used, and pure water is more preferably used. Note that the pH of the immersion liquid may be adjusted as necessary. In a state where the immersion liquid is interposed, that is, in a state where the immersion liquid is filled between the lens of the exposure apparatus and the photoresist film, exposure light is irradiated from the exposure apparatus to form a mask having a predetermined pattern. The photoresist film is exposed through the film.

この液浸露光に用いる露光光は、フォトレジスト膜やトップコート層の種類に応じて適宜選択することができ、例えば可視光線;g線、i線等の紫外線;エキシマレーザー光等の遠紫外線;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が挙げられる。これらの中でも、遠紫外線が好ましく、ArFエキシマレーザ光(波長193nm)及びKrFエキシマレーザ光(波長248nm)がより好ましく、ArFエキシマレーザ光がさらに好ましい。また、露光光の照射条件、例えば露光量等は、フォトレジスト組成物やトップコート組成物の配合組成、これらに含まれる添加剤の種類等に応じて適宜設定することができる。   The exposure light used for this immersion exposure can be appropriately selected according to the type of the photoresist film or the top coat layer. For example, visible light; ultraviolet light such as g-line or i-line; far ultraviolet light such as excimer laser light; X-rays such as synchrotron radiation; charged particle beams such as electron beams. Among these, far ultraviolet rays are preferable, ArF excimer laser light (wavelength 193 nm) and KrF excimer laser light (wavelength 248 nm) are more preferable, and ArF excimer laser light is more preferable. Moreover, the exposure light irradiation conditions, for example, the exposure amount and the like can be appropriately set according to the composition of the photoresist composition and the top coat composition, the kind of additives contained therein, and the like.

液浸露光後、得られるレジストパターンの解像度、パターン形状、現像性等を向上させるために、ポストエクスポージャーベーク(PEB)を行うことが好ましい。PEBの温度は、使用されるフォトレジスト組成物やトップコート組成物の種類等によって適宜設定することができるが、その下限としては、50℃が好ましく、80℃がより好ましい。上記温度の上限としては、200℃が好ましく、150℃がより好ましい。PEBの時間の下限としては、5秒が好ましく、10秒がより好ましい。上記時間の上限としては、600秒が好ましく、300秒がより好ましい。   After the immersion exposure, post-exposure baking (PEB) is preferably performed in order to improve the resolution, pattern shape, developability, and the like of the resulting resist pattern. The temperature of PEB can be appropriately set depending on the type of the photoresist composition and topcoat composition used, and the lower limit thereof is preferably 50 ° C, more preferably 80 ° C. As an upper limit of the said temperature, 200 degreeC is preferable and 150 degreeC is more preferable. The lower limit of the PEB time is preferably 5 seconds, and more preferably 10 seconds. The upper limit of the time is preferably 600 seconds, and more preferably 300 seconds.

[除去工程]
本工程では、トップコート層の一部を除去する。除去されるトップコート層の一部は、通常トップコート層の表層である。
[Removal process]
In this step, a part of the top coat layer is removed. A part of the top coat layer to be removed is usually a surface layer of the top coat layer.

トップコート層が特性が相違する2種以上の重合体を含有する場合、除去工程で、少なくとも表面側に偏在する重合体を除去することが好ましい。また、トップコート層が上記2種以上の重合体として撥水性樹脂と酸性樹脂とを有する場合、除去工程で除去される重合体は、上記撥水性樹脂の少なくとも一部であることが好ましい。   When the topcoat layer contains two or more kinds of polymers having different characteristics, it is preferable to remove at least the polymer unevenly distributed on the surface side in the removing step. Moreover, when a topcoat layer has water-repellent resin and acidic resin as said 2 or more types of polymer, it is preferable that the polymer removed at a removal process is at least one part of the said water-repellent resin.

トップコート層の一部を除去する方法としては特に限定されず、例えば剥離液を用いてトップコート層の表層を溶解させて除去する方法、ドライエッチングにより、トップコート層の表層を除去する方法等が挙げられる。これらの中で、より簡便に、かつ除去する部分の調整がより容易であることから、剥離液を用いて行う方法が好ましい。   The method for removing a part of the topcoat layer is not particularly limited. For example, a method for removing the surface layer of the topcoat layer by using a peeling solution, a method for removing the surface layer of the topcoat layer by dry etching, etc. Is mentioned. Among these, the method of using a stripping solution is preferable because it is easier and more easily adjusts the portion to be removed.

(剥離液)
剥離液としては、通常、有機溶媒を主成分とする。剥離液中の有機溶媒の含有率の下限としては、50質量%が好ましく、80質量%がより好ましく、95質量%がさらに好ましい。上記含有率の上限としては、例えば100質量%である。
(Stripping solution)
As the stripping solution, an organic solvent is usually the main component. As a minimum of the content rate of the organic solvent in stripping solution, 50 mass% is preferred, 80 mass% is more preferred, and 95 mass% is still more preferred. As an upper limit of the said content rate, it is 100 mass%, for example.

剥離液が含有する有機溶媒としては、例えば上記トップコート組成物が含有する有機溶媒として例示したものと同様の有機溶媒等が挙げられる。剥離液としては、これらの中で、エーテル系溶媒、炭化水素系溶媒、アルコール系溶媒及び/又はフッ素系溶媒を主に含むものが好ましい。   Examples of the organic solvent contained in the stripper include organic solvents similar to those exemplified as the organic solvent contained in the top coat composition. As these stripping solutions, those mainly containing ether solvents, hydrocarbon solvents, alcohol solvents and / or fluorine solvents are preferable.

エーテル系溶媒としては、ジイソアミルエーテル及びジブチルエーテルが好ましい。   As the ether solvent, diisoamyl ether and dibutyl ether are preferable.

炭化水素系溶媒としては、デカン及びシクロヘキサンが好ましい。   As the hydrocarbon solvent, decane and cyclohexane are preferable.

アルコール系溶媒としては、1−デカノール及び4−メチル−2−ペンタノールが好ましい。   As the alcohol solvent, 1-decanol and 4-methyl-2-pentanol are preferable.

フッ素系溶媒としては、パーフルオロ(2−ブチルテトラヒドロフラン)が好ましい。   As the fluorine-based solvent, perfluoro (2-butyltetrahydrofuran) is preferable.

剥離液は、上記主に含む溶媒に加えて、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のエステル系溶媒などを含有していてもよい。   The stripping solution may contain an ester solvent such as propylene glycol monomethyl ether acetate in addition to the solvent mainly contained.

剥離液の溶解度パラメーター値は、上記トップコート組成物の[B]溶媒の溶解度パラメーター値よりも小さいことが好ましい。剥離液の溶解度パラメーター値を上記範囲とすることで、トップコート層のうち欠陥の原因となり易い部分をより選択的かつ効率よく除去することができる。ここで、「溶解度パラメーター」は、例えばポリマーハンドブック(Polymer Handbook)(第4版)(Wiley、1999)に記載されている値(単位:(MPa)1/2)を用いることができる。また、溶媒が、溶媒1及び溶媒2の2種の混合溶媒の場合の溶解度パラメーターδmは、δm=X×δ+(1−X)×δ(δ及びδは、それぞれ溶媒1及び溶媒2の溶解度パラメーター値である。Xは、溶媒中における溶媒1のモル分率である。)により求めることができる。 The solubility parameter value of the stripping solution is preferably smaller than the solubility parameter value of the [B] solvent of the topcoat composition. By setting the solubility parameter value of the stripping solution in the above range, a portion of the topcoat layer that is likely to cause defects can be more selectively and efficiently removed. Here, as the “solubility parameter”, for example, a value (unit: (MPa) 1/2 ) described in Polymer Handbook (4th edition) (Wiley, 1999) can be used. The solubility parameter δm when the solvent is a mixed solvent of two types of solvent 1 and solvent 2 is δm = X 1 × δ 1 + (1−X 1 ) × δ 2 (where δ 1 and δ 2 are .X 1 is the solubility parameter value of the solvent 1 and solvent 2 can be determined by the mole fraction of the solvent 1 in the solvent.).

上記トップコート組成物の[B]溶媒のパラメーター値から剥離液の溶解度パラメーター値を減じた値の下限としては、0.1が好ましく、0.5がより好ましい。上記減じた値の上限としては、8が好ましく、5がより好ましい。   The lower limit of the value obtained by subtracting the solubility parameter value of the stripping solution from the parameter value of the solvent [B] of the top coat composition is preferably 0.1, and more preferably 0.5. The upper limit of the reduced value is preferably 8, and more preferably 5.

剥離液の溶解度パラメーター値の上限としては、21が好ましく、19がより好ましく、18がさらに好ましく、17が特に好ましい。上記溶解度パラメーター値の下限としては、11が好ましく、12がより好ましい。   The upper limit of the solubility parameter value of the stripping solution is preferably 21, more preferably 19, more preferably 18, and particularly preferably 17. As a minimum of the above-mentioned solubility parameter value, 11 is preferred and 12 is more preferred.

剥離液としては、下記条件を満たすことが好ましい。
条件:基板表面に上記フォトレジスト膜を形成し、さらに上記フォトレジスト膜表面に厚み30nmの上記トップコート層を形成し、上記剥離液を上記トップコート層と60秒間接触させた際に、上記トップコート層が厚みとして2nm以上28nm以下残存するように溶解される。
The stripping solution preferably satisfies the following conditions.
Condition: The photoresist film is formed on the surface of the substrate, the top coat layer having a thickness of 30 nm is further formed on the photoresist film surface, and the top solution is brought into contact with the top coat layer for 60 seconds. The coating layer is dissolved so as to remain in a thickness of 2 nm to 28 nm.

積層工程で形成されたトップコート層の平均厚みに対する除去工程後に残存するトップコート層の平均厚みの比率(トップコート層残存率)の下限としては、30%が好ましく、50%がより好ましく、60%がさらに好ましい。上記トップコート層残存率の上限としては、90%が好ましく、85%がより好ましく、80%がさらに好ましい。   The lower limit of the ratio of the average thickness of the topcoat layer remaining after the removal step to the average thickness of the topcoat layer formed in the laminating step (topcoat layer residual ratio) is preferably 30%, more preferably 50%, 60 % Is more preferable. The upper limit of the topcoat layer remaining rate is preferably 90%, more preferably 85%, and still more preferably 80%.

除去工程は、液浸露光工程と現像工程との間であれば、どの時点でも行うことができる。例えば液浸露光後にPEBを行う場合、PEBの前、PEBと同時及びPEBの後のいずれでもよいが、レジストパターンの形状をより良好にする観点から、PEBの後が好ましい。   The removal process can be performed at any time between the immersion exposure process and the development process. For example, when PEB is performed after immersion exposure, it may be performed before PEB, at the same time as PEB, or after PEB, but from the viewpoint of making the resist pattern shape better, it is preferable to perform after PEB.

剥離液を用いてトップコート層の一部を除去する方法としては、例えばトップコート層上に剥離液をスピンコートした後、一定時間静置し、次いでスピンドライする方法等が挙げられる。   Examples of a method for removing a part of the topcoat layer using a stripping solution include a method of spin-coating the stripping solution on the topcoat layer, leaving it for a certain time, and then spin drying.

積層工程で形成されたトップコート層表面の後退接触角θ1から、除去工程後のトップコート層表面の後退接触角θ2を減じた値(θ1−θ2)の下限としては、10°が好ましく、15°がより好ましく、20°がさらに好ましい。上記値の上限としては、65°が好ましく、55°がより好ましく、35°がさらに好ましい。   The lower limit of the value (θ1-θ2) obtained by subtracting the receding contact angle θ2 of the topcoat layer surface after the removing step from the receding contact angle θ1 of the topcoat layer surface formed in the laminating step is preferably 10 °, 15 ° is more preferred, and 20 degrees is even more preferred. The upper limit of the above value is preferably 65 °, more preferably 55 °, and even more preferably 35 °.

[現像工程]
本工程では、上記フォトレジスト膜を現像する。この現像は、上記液浸露光されたフォトレジスト膜と現像液とを接触させることにより行う。これにより、除去工程において除去されなかったトップコート層の部分を除去すると共に、所望のレジストパターンを得ることができる。フォトレジスト膜とトップコート層との間に他の層が形成されている場合、この他の層も除去される。
[Development process]
In this step, the photoresist film is developed. This development is performed by bringing the above-described immersion-exposed photoresist film into contact with the developer. Thereby, while removing the part of the topcoat layer which was not removed in the removal process, a desired resist pattern can be obtained. If another layer is formed between the photoresist film and the topcoat layer, this other layer is also removed.

現像液としては、例えばアルカリ現像液、有機溶媒現像液等が挙げられる。   Examples of the developer include an alkali developer and an organic solvent developer.

アルカリ現像液として、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、テトラアルキルアンモニウムヒドロキシド類(例えばテトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)、テトラエチルアンモニウムヒドロキシドなど)、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1種溶解したアルカリ性水溶液などが挙げられる。これらの中で、テトラアルキルアンモニウムヒドロキシド類の水溶液が好ましく、TMAH水溶液がより好ましい。   Examples of alkali developers include sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium carbonate, sodium silicate, sodium metasilicate, ammonia, ethylamine, n-propylamine, diethylamine, di-n-propylamine, triethylamine, methyldiethylamine, dimethylethanolamine. , Triethanolamine, tetraalkylammonium hydroxides (eg, tetramethylammonium hydroxide (TMAH), tetraethylammonium hydroxide, etc.), pyrrole, piperidine, choline, 1,8-diazabicyclo- [5.4.0] -7 An alkaline aqueous solution in which at least one alkaline compound such as undecene and 1,5-diazabicyclo- [4.3.0] -5-nonane is dissolved is used. Among these, an aqueous solution of tetraalkylammonium hydroxides is preferable, and an aqueous TMAH solution is more preferable.

有機溶媒現像液としては、例えば上記剥離液が含有する有機溶媒として例示したものと同様の有機溶媒等が挙げられる。これらの中で、エーテル系溶媒、ケトン系溶媒及びエステル系溶媒が好ましく、酢酸n−ブチル、酢酸イソプロピル、酢酸アミル、アニソール、2−ブタノン、メチル−n−ブチルケトン及びメチル−n−アミルケトンがより好ましい。これらの有機溶媒は、単独で使用してもよく2種以上を併用してもよい。   Examples of the organic solvent developer include organic solvents similar to those exemplified as the organic solvent contained in the stripping solution. Among these, ether solvents, ketone solvents and ester solvents are preferable, and n-butyl acetate, isopropyl acetate, amyl acetate, anisole, 2-butanone, methyl-n-butyl ketone and methyl-n-amyl ketone are more preferable. . These organic solvents may be used alone or in combination of two or more.

有機溶媒現像液中の有機溶媒の含有量の下限としては、80質量%が好ましく、90質量%がより好ましく、99質量%がさらに好ましい。有機溶媒現像液中の有機溶媒の含有量を上記範囲とすることで、露光部及び未露光部間における溶解コントラストをより向上させることができ、その結果、リソグラフィー特性に優れたレジストパターンを形成することができる。有機溶媒以外の成分としては、例えば、水、シリコンオイル等が挙げられる。   The lower limit of the content of the organic solvent in the organic solvent developer is preferably 80% by mass, more preferably 90% by mass, and even more preferably 99% by mass. By setting the content of the organic solvent in the organic solvent developer within the above range, the dissolution contrast between the exposed part and the unexposed part can be further improved, and as a result, a resist pattern having excellent lithography characteristics is formed. be able to. Examples of components other than the organic solvent include water, silicon oil, and the like.

現像液は、含窒素化合物を含有していてもよい。上記現像液が含窒素化合物を含有することで、形成されるレジストパターンの膜減りをより低減させることができる。   The developer may contain a nitrogen-containing compound. When the developer contains a nitrogen-containing compound, film loss of the formed resist pattern can be further reduced.

含窒素化合物としては、例えば(シクロ)アルキルアミン、含窒素複素環化合物、アミド基含有化合物、ウレア化合物等が挙げられる。   Examples of nitrogen-containing compounds include (cyclo) alkylamines, nitrogen-containing heterocyclic compounds, amide group-containing compounds, urea compounds and the like.

現像液には、必要に応じて界面活性剤を適当量添加することができる。界面活性剤としては例えば、イオン性や非イオン性のフッ素系界面活性剤及び/又はシリコン系界面活性剤等を用いることができる。   An appropriate amount of a surfactant can be added to the developer as necessary. As the surfactant, for example, an ionic or nonionic fluorine-based surfactant and / or a silicon-based surfactant can be used.

現像方法としては、例えば現像液が満たされた槽中に基板を一定時間浸漬する方法(ディップ法)、基板表面に現像液を表面張力によって盛り上げて一定時間静止することで現像する方法(パドル法)、基板表面に現像液を噴霧する方法(スプレー法)、一定速度で回転している基板上に一定速度で現像液塗出ノズルをスキャンしながら現像液を塗出しつづける方法(ダイナミックディスペンス法)等が挙げられる。   As a developing method, for example, a method in which a substrate is immersed in a tank filled with a developer for a certain period of time (dip method), a method in which the developer is raised on the surface of the substrate by surface tension and is left stationary for a certain time (paddle method) ), A method of spraying the developer on the substrate surface (spray method), a method of continuously applying the developer while scanning the developer coating nozzle on the substrate rotating at a constant speed (dynamic dispensing method) Etc.

現像工程の後に、フォトレジスト膜をリンス液により洗浄するリンス工程を含むことが好ましい。リンス工程におけるリンス液としては、有機溶媒を使用することができる。リンス液として、有機溶媒を使用することで、発生したスカムを効率よく洗浄することができる。   It is preferable to include a rinsing step of washing the photoresist film with a rinsing liquid after the development step. An organic solvent can be used as the rinsing liquid in the rinsing step. By using an organic solvent as the rinsing liquid, the generated scum can be efficiently washed.

リンス液として使用する有機溶媒としては、炭化水素系溶媒、ケトン系溶媒、エステル系溶媒、アルコール系溶媒及びアミド系溶媒が好ましい。これらの中で、アルコール系溶媒及びエステル系溶媒がより好ましく、アルコール系溶媒がさらに好ましい。アルコール系溶媒の中で、炭素数6〜8の1価のアルコール系溶媒が好ましい。   As the organic solvent used as the rinsing liquid, hydrocarbon solvents, ketone solvents, ester solvents, alcohol solvents and amide solvents are preferable. Among these, alcohol solvents and ester solvents are more preferable, and alcohol solvents are more preferable. Among the alcohol solvents, monovalent alcohol solvents having 6 to 8 carbon atoms are preferable.

炭素数6〜8の1価のアルコール系溶媒としては、例えば鎖状の1価アルコール、環状の1価アルコール等が挙げられ、具体的には、1−ヘキサノール、1−ヘプタノール、1−オクタノール、4−メチル−2−ペンタノール、2−ヘキサノール、2−ヘプタノール、2−オクタノール、3−ヘキサノール、3−ヘプタノール、3−オクタノール、4−オクタノール、ベンジルアルコール等が挙げられる。これらの中で、1−ヘキサノール、2−ヘキサノール、2−ヘプタノール及び4−メチル−2−ペンタノールが好ましい。   Examples of the monohydric alcohol solvent having 6 to 8 carbon atoms include a chain monohydric alcohol, a cyclic monohydric alcohol, and the like. Specifically, 1-hexanol, 1-heptanol, 1-octanol, Examples include 4-methyl-2-pentanol, 2-hexanol, 2-heptanol, 2-octanol, 3-hexanol, 3-heptanol, 3-octanol, 4-octanol, and benzyl alcohol. Among these, 1-hexanol, 2-hexanol, 2-heptanol and 4-methyl-2-pentanol are preferable.

リンス液中の各成分は、1種又は2種以上を用いることができる。リンス液中の含水率の上限としては、10質量%が好ましく、5質量%がより好ましく、3質量%がさらに好ましい。リンス液中の含水率を上記上限以下とすることで、良好な現像特性を得ることができる。なお、リンス液には界面活性剤を添加できる。   Each component in the rinse solution can be used alone or in combination of two or more. The upper limit of the moisture content in the rinse liquid is preferably 10% by mass, more preferably 5% by mass, and still more preferably 3% by mass. By setting the water content in the rinsing liquid to the above upper limit or less, good development characteristics can be obtained. A surfactant can be added to the rinse liquid.

リンス液による洗浄処理の方法としては、例えば一定速度で回転している基板上にリンス液を塗出しつづける方法(回転塗工法)、リンス液が満たされた槽中に基板を一定時間浸漬する方法(ディップ法)、基板表面にリンス液を噴霧する方法(スプレー法)等が挙げられる。   As a cleaning treatment method using a rinsing liquid, for example, a method of continuously applying the rinsing liquid onto a substrate rotating at a constant speed (rotary coating method), or a method of immersing the substrate in a bath filled with the rinsing liquid for a certain period of time (Dip method), a method (spray method) of spraying a rinsing liquid on the substrate surface, and the like.

以下、本発明を実施例によりさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。各種物性値の測定方法を以下に示す。   EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples. The measuring method of various physical property values is shown below.

<重合体の合成>
フォトレジスト組成物用重合体及びトップコート組成物用重合体の合成に用いた単量体を以下に示す。
<Synthesis of polymer>
The monomer used for the synthesis | combination of the polymer for photoresist compositions and the polymer for topcoat compositions is shown below.

Figure 2017207745
Figure 2017207745

[フォトレジスト組成物用重合体の合成]
[合成例1](重合体1の合成)
上記化合物(M−1)53.93g(50モル%)、化合物(M−2)35.38g(40モル%)及び化合物(M−3)10.69g(10モル%)を2−ブタノン200gに溶解し、さらに重合開始剤としてのジメチル2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオネート)5.58gを投入した単量体溶液を調製した。次に、100gの2−ブタノンを投入した500mLの三口フラスコを30分窒素パージした。窒素パージの後、反応釜を攪拌しながら80℃に加熱し、上記調製した単量体溶液を滴下漏斗を用いて3時間かけて滴下した。滴下開始を重合開始時間とし、重合反応を6時間実施した。重合反応終了後、重合反応液は、水冷することにより30℃以下に冷却してから、2,000gのメタノールへ投入し、析出した白色粉末をろ別した。ろ別された白色粉末を2回400gずつのメタノールを用いてスラリー状にして洗浄した後、ろ別し、50℃にて17時間乾燥し、白色粉末の重合体1を得た(収量74g、収率74%)。重合体1のMwは6,900、Mw/Mnは1.70であった。13C−NMR分析の結果、(M−1)、(M−2)及び(M−3)に由来する各構造単位の含有割合は、それぞれ53.0モル%、37.2モル%及び9.8モル%であった。また、重合体1中の各単量体由来の低分子量成分の含有量は、0.03質量%であった。
[Synthesis of polymer for photoresist composition]
[Synthesis Example 1] (Synthesis of Polymer 1)
The above compound (M-1) 53.93 g (50 mol%), the compound (M-2) 35.38 g (40 mol%) and the compound (M-3) 10.69 g (10 mol%) were mixed with 200 g of 2-butanone. And a monomer solution charged with 5.58 g of dimethyl 2,2′-azobis (2-methylpropionate) as a polymerization initiator was prepared. Next, a 500 mL three-necked flask charged with 100 g of 2-butanone was purged with nitrogen for 30 minutes. After the nitrogen purge, the reaction kettle was heated to 80 ° C. with stirring, and the monomer solution prepared above was added dropwise over 3 hours using a dropping funnel. The polymerization start was carried out for 6 hours with the start of dropping as the polymerization start time. After completion of the polymerization reaction, the polymerization reaction solution was cooled to 30 ° C. or less by water cooling, and then poured into 2,000 g of methanol, and the precipitated white powder was filtered off. The filtered white powder was washed twice by slurry using 400 g of methanol, filtered, and dried at 50 ° C. for 17 hours to obtain a white powder of polymer 1 (yield 74 g, Yield 74%). The Mw of the polymer 1 was 6,900, and Mw / Mn was 1.70. As a result of 13 C-NMR analysis, the content ratio of each structural unit derived from (M-1), (M-2) and (M-3) was 53.0 mol%, 37.2 mol% and 9 respectively. It was 8 mol%. Moreover, content of the low molecular weight component derived from each monomer in the polymer 1 was 0.03 mass%.

[合成例2](重合体2の合成)
上記化合物(M−2)85モル%及び化合物(M−4)15モル%を2−ブタノン200gに溶解させ、さらに重合開始剤としてのアゾビスイソブチロニトリルを上記化合物の合計に対して7モル%溶解させて、単量体溶液を調製した。使用する単量体の合計質量は、100gとした。次に、2−ブタノン100gを入れた500mL三口フラスコを窒素雰囲気下で撹拌しながら80℃に加熱し、上記調製した単量体溶液を3時間かけて滴下した。滴下終了後、さらに3時間、80℃で加熱することにより重合反応を行った。重合反応終了後、重合反応液を室温に冷却した。重合反応液を分液漏斗に移液した後、300gのn−ヘキサンで上記重合反応液を均一に希釈し、1,200gのメタノールを投入して混合した。次いで、60gの蒸留水を投入し、さらに攪拌して30分静置した。次に、下層を回収し、溶媒をプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートに置換することで、重合体2のプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート溶液を得た(収率79%)。重合体2のMwは5,200、Mw/Mnは1.82であった。また、13C−NMR分析の結果、(M−2)及び(M−4)に由来する各構造単位の含有割合は、それぞれ85.0モル%及び15.0モル%であった。
[Synthesis Example 2] (Synthesis of Polymer 2)
85 mol% of the compound (M-2) and 15 mol% of the compound (M-4) are dissolved in 200 g of 2-butanone, and azobisisobutyronitrile as a polymerization initiator is added to 7 mol of the above compounds. A monomer solution was prepared by dissolving in mol%. The total mass of the monomers used was 100 g. Next, a 500 mL three-necked flask containing 100 g of 2-butanone was heated to 80 ° C. with stirring in a nitrogen atmosphere, and the prepared monomer solution was added dropwise over 3 hours. After completion of the dropwise addition, the polymerization reaction was carried out by heating at 80 ° C. for 3 hours. After completion of the polymerization reaction, the polymerization reaction solution was cooled to room temperature. After transferring the polymerization reaction liquid to a separatory funnel, the polymerization reaction liquid was uniformly diluted with 300 g of n-hexane, and 1,200 g of methanol was added and mixed. Next, 60 g of distilled water was added, and the mixture was further stirred and allowed to stand for 30 minutes. Next, the lower layer was recovered and the solvent was replaced with propylene glycol monomethyl ether acetate to obtain a propylene glycol monomethyl ether acetate solution of polymer 2 (yield 79%). The Mw of the polymer 2 was 5,200, and Mw / Mn was 1.82. As a result of 13 C-NMR analysis, the content ratios of the structural units derived from (M-2) and (M-4) were 85.0 mol% and 15.0 mol%, respectively.

Figure 2017207745
Figure 2017207745

[トップコート組成物用重合体の合成]
[合成例3](重合体3の合成)
重合開始剤としての2,2−アゾビス(2−メチルイソプロピオン酸メチル)25.0gを2−ブタノン25.0gに溶解させた重合開始剤溶液を調製した。一方、温度計及び滴下漏斗を備えた2,000mLの三口フラスコに、上記化合物(M−4)133.6g(50モル%)、化合物(M−5)166.4g(50モル%)及び2−ブタノン575.0g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。次に、滴下漏斗を用い、上記調製した重合開始剤溶液を5分かけて滴下し、6時間熟成させた。その後、30℃以下に冷却して重合反応液を得た。
[Synthesis of polymer for topcoat composition]
[Synthesis Example 3] (Synthesis of Polymer 3)
A polymerization initiator solution was prepared by dissolving 25.0 g of 2,2-azobis (methyl 2-methylisopropionate) as a polymerization initiator in 25.0 g of 2-butanone. On the other hand, in a 2,000 mL three-necked flask equipped with a thermometer and a dropping funnel, 133.6 g (50 mol%) of the compound (M-4), 166.4 g (50 mol%) of the compound (M-5) and 2 -Charge 575.0 g butanone and purge 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. Next, using the dropping funnel, the polymerization initiator solution prepared above was dropped over 5 minutes and aged for 6 hours. Then, it cooled to 30 degrees C or less, and obtained the polymerization reaction liquid.

次いで、得られた重合反応液を600g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193g及びn−ヘキサン1,542gを投入し、分離精製を実施した。分離後、下層液を回収した。回収した下層液に2−ブタノン117g及びn−ヘキサン1,870gを投入し、分離精製を実施した。分離後、下層液を回収した。さらに回収した下層液にメタノール93g、2−ブタノン77g及びn−ヘキサン1,238gを投入し、分離精製を実施した。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、この溶液を蒸留水にて洗浄して再度、4−メチル−2−ペンタノールに置換して、重合体3を含む溶液を得た(収率79%)。重合体3のMwは7,700、Mw/Mnは1.61であった。13C−NMR分析の結果、(M−4)及び(M−5)に由来する各構造単位の含有割合はそれぞれ49モル%及び51モル%であった。 Subsequently, after concentrating the obtained polymerization reaction liquid to 600 g, it moved to the separatory funnel. To this separatory funnel, 193 g of methanol and 1,542 g of n-hexane were added for separation and purification. After separation, the lower layer solution was recovered. 117 g of 2-butanone and 1,870 g of n-hexane were added to the recovered lower layer solution, and separation and purification were performed. After separation, the lower layer solution was recovered. Further, 93 g of methanol, 77 g of 2-butanone and 1,238 g of n-hexane were added to the recovered lower layer solution, and separation and purification were performed. After separation, the lower layer solution was recovered. The recovered lower layer solution is substituted with 4-methyl-2-pentanol, and this solution is washed with distilled water and again substituted with 4-methyl-2-pentanol to obtain a solution containing the polymer 3. (Yield 79%). Polymer 3 had Mw of 7,700 and Mw / Mn of 1.61. As a result of 13 C-NMR analysis, the content ratio of each structural unit derived from (M-4) and (M-5) was 49 mol% and 51 mol%, respectively.

[合成例4及び5](重合体4及び5の合成)
下記表2に示す種類及び使用量の単量体を用いた以外は、合成例3と同様にして、重合体4及び5をそれぞれ合成した。合成した重合体4及び5の収率(%)、Mw、Mw/Mn及び各単量体に由来する構造単位の含有割合(モル%)について表2に合わせて示す。
[Synthesis Examples 4 and 5] (Synthesis of Polymers 4 and 5)
Polymers 4 and 5 were synthesized in the same manner as in Synthesis Example 3 except that the types and amounts of monomers shown in Table 2 below were used. The yield (%) of synthesized polymers 4 and 5, Mw, Mw / Mn, and the content ratio (mol%) of structural units derived from each monomer are shown in Table 2.

[合成例6](重合体6の合成)
上記化合物(M−5)46.95g(85モル%)及び重合開始剤としての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調製した。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。次いで、滴下漏斗を用い、上記調製した単量体溶液を2時間かけて滴下した。滴下終了後、さらに1時間反応を行った。その後、上記化合物(M−6)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、さらに1時間反応を行った後、30℃以下に冷却して、重合反応液を得た。
[Synthesis Example 6] (Synthesis of Polymer 6)
A monomer solution prepared by dissolving 46.95 g (85 mol%) of the above compound (M-5) and 6.91 g of 2,2′-azobis (methyl 2-methylpropionate) as a polymerization initiator in 100 g of isopropanol. Prepared. On the other hand, 50 g of isopropanol 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. Subsequently, using the dropping funnel, the monomer solution prepared above was dropped over 2 hours. After completion of the dropwise addition, the reaction was further carried out for 1 hour. Thereafter, 10 g of an isopropanol solution of 3.05 g (15 mol%) of the above compound (M-6) was added dropwise over 30 minutes, and the reaction was further carried out for 1 hour, followed by cooling to 30 ° C. or lower to obtain a polymerization reaction solution. Obtained.

次いで、得られた重合反応液を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。その後、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。次いで、回収した上層液を、4−メチル−2−ペンタノールに置換して、重合体6を含む溶液を得た(収率79%)。重合体6のMwは7,950、Mw/Mnは1.50であった。13C−NMR分析の結果、(M−5)及び(M−6)に由来する各構造単位の含有割合はそれぞれ95モル%及び5モル%であった。 Subsequently, after concentrating the obtained polymerization reaction liquid to 150 g, it moved to the 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. Thereafter, 50 g of methanol and 600 g of n-hexane were put into the above separatory funnel, separation and purification were performed, and the lower layer liquid was recovered after separation. The recovered lower layer liquid was replaced with 4-methyl-2-pentanol, and the total amount was adjusted to 250 g. Then, 250 g of water was added for separation and purification. After separation, the upper layer liquid was recovered. Next, the recovered upper layer liquid was replaced with 4-methyl-2-pentanol to obtain a solution containing the polymer 6 (yield 79%). The Mw of the polymer 6 was 7,950, and Mw / Mn was 1.50. As a result of 13 C-NMR analysis, the content ratio of each structural unit derived from (M-5) and (M-6) was 95 mol% and 5 mol%, respectively.

[合成例7](重合体7の合成)
下記表2に示す種類及び使用量の単量体を用いた以外は、合成例6と同様にして、重合体7を合成した。合成した重合体7の収率(%)、Mw、Mw/Mn及び各単量体に由来する構造単位の含有割合(モル%)について表2に合わせて示す。
[Synthesis Example 7] (Synthesis of Polymer 7)
A polymer 7 was synthesized in the same manner as in Synthesis Example 6 except that the types and amounts of monomers shown in Table 2 were used. Table 2 shows the yield (%) of the synthesized polymer 7, Mw, Mw / Mn, and the content ratio (mol%) of the structural unit derived from each monomer.

Figure 2017207745
Figure 2017207745

<組成物の調製>
[フォトレジスト組成物の調製]
[調製例1](フォトレジスト組成物1の調製)
100質量部の重合体1、感放射線性酸発生剤としてのトリフェニルスルホニウムノナフルオロ−n−ブタンスルホネート1.5質量部及び1−(4−n−ブトキシナフタレン−1−イル)テトラヒドロチオフェニウムノナフルオロ−n−ブタンスルホネート6質量部並びに酸拡散制御剤としてのR−(+)−(tert−ブトキシカルボニル)−2−ピペリジンメタノール0.65質量部を混合し、この混合物に、溶媒としてのプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート2,900質量部、シクロヘキサノン1,250質量部及びγ−ブチロラクトン100質量部を加えて、固形分濃度を5質量%に調整し、孔径30nmのフィルターでろ過することにより、フォトレジスト組成物1を調製した。
<Preparation of composition>
[Preparation of photoresist composition]
[Preparation Example 1] (Preparation of photoresist composition 1)
100 parts by weight of polymer 1, 1.5 parts by weight of triphenylsulfonium nonafluoro-n-butanesulfonate as a radiation sensitive acid generator and 1- (4-n-butoxynaphthalen-1-yl) tetrahydrothiophenium 6 parts by weight of nonafluoro-n-butanesulfonate and 0.65 parts by weight of R-(+)-(tert-butoxycarbonyl) -2-piperidinemethanol as an acid diffusion controller were mixed, and this mixture was mixed with By adding 2,900 parts by mass of propylene glycol monomethyl ether acetate, 1,250 parts by mass of cyclohexanone and 100 parts by mass of γ-butyrolactone, adjusting the solid content concentration to 5% by mass, and filtering through a filter with a pore size of 30 nm, Resist composition 1 was prepared.

[調製例2](フォトレジスト組成物2の調製)
97質量部の重合体1、3質量部の重合体2、感放射線性酸発生剤としてのトリフェニルスルホニウムノナフルオロ−n−ブタンスルホネート1.5質量部及び1−(4−n−ブトキシナフタレン−1−イル)テトラヒドロチオフェニウムノナフルオロ−n−ブタンスルホネート6質量部、酸拡散制御剤としてのR−(+)−(tert−ブトキシカルボニル)−2−ピペリジンメタノール0.65質量部を混合し、この混合物に、溶媒としてのプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート2,900質量部、シクロヘキサノン1,250質量部及びγ−ブチロラクトン100質量部を加えて、固形分濃度を5質量%に調整し、孔径30nmのフィルターでろ過することにより、フォトレジスト組成物2を調製した。
[Preparation Example 2] (Preparation of photoresist composition 2)
97 parts by mass of polymer 1, 3 parts by mass of polymer 2, 1.5 parts by mass of triphenylsulfonium nonafluoro-n-butanesulfonate as a radiation-sensitive acid generator and 1- (4-n-butoxynaphthalene- 1-yl) tetrahydrothiophenium nonafluoro-n-butanesulfonate 6 parts by mass and R-(+)-(tert-butoxycarbonyl) -2-piperidinemethanol 0.65 part by mass as an acid diffusion controller were mixed. To this mixture, 2,900 parts by mass of propylene glycol monomethyl ether acetate as a solvent, 1,250 parts by mass of cyclohexanone and 100 parts by mass of γ-butyrolactone were added to adjust the solid content concentration to 5% by mass, and the pore diameter was 30 nm. Photoresist composition 2 was prepared by filtering with a filter.

[トップコート組成物の調製]
[調製例3]
30質量部の重合体3及び70質量部の重合体6を混合し、この混合物に、溶媒としての4−メチル−2−ペンタノール1,000質量部及びジイソアミルエーテル4,000質量部を加え、孔径30nmのフィルターでろ過することにより、トップコート組成物1を調製した。
[Preparation of Topcoat Composition]
[Preparation Example 3]
30 parts by mass of polymer 3 and 70 parts by mass of polymer 6 were mixed, and 1,000 parts by mass of 4-methyl-2-pentanol and 4,000 parts by mass of diisoamyl ether as a solvent were added to this mixture. The top coat composition 1 was prepared by filtering with a filter having a pore diameter of 30 nm.

[調製例4〜6]
下記表3に示す種類及び含有量の各成分を用いた以外は、調製例3と同様にして、トップコート組成物2〜4を調製した。なお、トップコート組成物4の調製に用いた「デムナムS−20」(ダイキン工業社)は、下記式(p−1)で表される鎖状パーフルオロアルキルポリエーテルであり、「サイトップ」(旭硝子社)は、下記式(p−2)で表される環式パーフルオロアルキルポリエーテルである。
[Preparation Examples 4 to 6]
Topcoat compositions 2 to 4 were prepared in the same manner as Preparation Example 3, except that the components having the types and contents shown in Table 3 below were used. “DEMNUM S-20” (Daikin Industries) used for the preparation of the top coat composition 4 is a chain perfluoroalkyl polyether represented by the following formula (p-1), and “CYTOP” (Asahi Glass Co., Ltd.) is a cyclic perfluoroalkyl polyether represented by the following formula (p-2).

Figure 2017207745
Figure 2017207745

Figure 2017207745
Figure 2017207745

<レジストパターンの形成>
[実施例1〜13及び比較例1〜4]
12インチシリコンウエハ表面に、下層反射防止膜用組成物(日産化学工業社の「ARC66」)を塗工/現像装置(東京エレクトロン社の「Lithius Pro−i」)を使用してスピンコートした後、PBを行うことにより平均厚み105nmの下層反射防止膜を形成した。次に、上記塗工/現像装置を使用して、下記表4に示すフォトレジスト組成物をスピンコートし、90℃で60秒間PBを行った後、23℃で30秒間冷却することにより平均厚み90nmのフォトレジスト膜を形成した。次いで、このフォトレジスト膜表面に、下記表4に示すトップコート組成物を塗工し、90℃で60秒間PBを行うことにより平均厚み30nmのトップコート層を形成した。
<Formation of resist pattern>
[Examples 1 to 13 and Comparative Examples 1 to 4]
After spin coating with a coating / development device (“Lithius Pro-i” from Tokyo Electron) on the surface of a 12-inch silicon wafer with a composition for an antireflection film (“ARC66” from Nissan Chemical Industries, Ltd.) , PB was performed to form a lower antireflection film having an average thickness of 105 nm. Next, using the coating / developing apparatus, a photoresist composition shown in Table 4 below was spin coated, PB was performed at 90 ° C. for 60 seconds, and then cooled at 23 ° C. for 30 seconds to obtain an average thickness. A 90 nm photoresist film was formed. Next, a top coat composition shown in Table 4 below was applied to the surface of the photoresist film, and a top coat layer having an average thickness of 30 nm was formed by performing PB at 90 ° C. for 60 seconds.

次に、ArF液浸露光装置(ニコン社の「S610C」)を使用し、NA:1.30、Dipoleの光学条件にて、45nmライン/90nmピッチのパターン形成用のマスクを介して露光した。次いで、上記Lithius Pro−iのPIRモジュールにて超純水により60秒リンス後、水滴が付いた状態で60秒間静置した。次いで、ホットプレート上で、90℃で60秒間PEBを行い、23℃で30秒間冷却した。   Next, using an ArF immersion exposure apparatus (“S610C” manufactured by Nikon Corporation), exposure was performed through a 45 nm line / 90 nm pitch pattern formation mask under the optical conditions of NA: 1.30 and Dipole. Next, after rinsing with ultrapure water for 60 seconds in the above-mentioned Lithius Pro-i PIR module, it was allowed to stand for 60 seconds with water droplets attached. Next, PEB was performed on a hot plate at 90 ° C. for 60 seconds and cooled at 23 ° C. for 30 seconds.

次に、下記表4に示す剥離液(剥離液が混合溶媒である場合の比は質量比である)をスピンコートすることにより、トップコート層の一部を剥離した。次いで、2.38質量%TMAH水溶液を現像液として10秒間パドル現像を行った。この後、2,000rpm、15秒間の振り切りでスピンドライすることにより、レジストパターンが形成された基板を得た。比較例1における「−」は、剥離液による剥離を行わなかったことを示す。   Next, a part of the topcoat layer was peeled off by spin coating a stripping solution shown in Table 4 below (the ratio when the stripping solution is a mixed solvent is a mass ratio). Subsequently, paddle development was performed for 10 seconds using a 2.38 mass% TMAH aqueous solution as a developer. Thereafter, spin drying was performed by swinging off at 2,000 rpm for 15 seconds to obtain a substrate on which a resist pattern was formed. “-” In Comparative Example 1 indicates that peeling with a stripping solution was not performed.

<評価>
上記レジストパターンの形成において、下記方法に従い、一部剥離前及び一部剥離後のトップコート層表面の後退接触角(°)、トップコート層残存率(%)及びウォーターマーク欠陥及び残渣欠陥について評価した。評価結果を表4に合わせて示す。
<Evaluation>
In the formation of the resist pattern, according to the following method, the receding contact angle (°), the topcoat layer remaining rate (%), the watermark defect and the residue defect on the surface of the topcoat layer before and after partial peeling are evaluated. did. The evaluation results are shown in Table 4.

[一部剥離前及び一部剥離後のトップコート層表面の後退接触角]
トップコート層の一部剥離前及び一部剥離後それぞれのトップコート層表面における水の後退接触角を測定した。8インチシリコンウエハ上に、トップコート組成物をスピンコートし、ホットプレート上で、90℃で60秒間PBを行い、膜厚30nmのトップコート層が形成された基板(一部剥離前)を得た。次に、この基板のトップコート層上に下記表4に示す剥離液をスピンコートした後、60秒間静置し、次いで2,000rpm、15秒間振り切りでスピンドライすることにより、一部剥離後のトップコート層が形成された基板を得た。
[Backward contact angle of the surface of the topcoat layer before and after partial peeling]
The receding contact angle of water on the surface of each topcoat layer was measured before and after partial peeling of the topcoat layer. A topcoat composition is spin-coated on an 8-inch silicon wafer, and PB is performed on a hot plate at 90 ° C. for 60 seconds to obtain a substrate (partially before peeling) on which a 30 nm-thick topcoat layer is formed. It was. Next, after spin-coating the stripping solution shown in Table 4 below on the topcoat layer of this substrate, it was allowed to stand for 60 seconds, and then spin-dried by shaking off at 2,000 rpm for 15 seconds, so that the partially peeled surface was removed. A substrate on which a top coat layer was formed was obtained.

上記得られた一部剥離前及び一部剥離後のトップコート層が形成された基板のそれぞれについて、接触角計(KRUS社の「DSA−10」)を用い、速やかに、室温23℃、湿度45%、常圧の環境下で、以下の手順により後退接触角を測定した。   Using the contact angle meter (“DSA-10” from KRUS) for each of the substrates on which the top coat layer was formed before and after partial peeling was obtained, the room temperature was 23 ° C. and humidity was quickly The receding contact angle was measured by the following procedure under an environment of 45% normal pressure.

まず、上記接触角計のウエ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エハをセットした。次に、針に水を注入し、上記セットしたウエハ上に水滴を形成可能な初期位置に針の位置を微調整した。その後、この針から水を排出させてウエハ上に25μLの水滴を形成し、一旦、この水滴から針を引き抜き、再び初期位置で針を引き下げて水滴内に配置した。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回合計90回測定した。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(単位:(°))とした。   First, the wafer stage position of the contact angle meter was adjusted, and the wafer was set on the adjusted stage. Next, water was injected into the needle, and the position of the needle was finely adjusted to an initial position where water droplets could be formed on the set wafer. Thereafter, water was discharged from the needle to form a 25 μL water droplet on the wafer. The needle was once pulled out from the water droplet, and the needle was pulled down again at the initial position and placed in the water droplet. Subsequently, a water droplet was sucked with a needle at a speed of 10 μL / min for 90 seconds, and at the same time, the contact angle was measured once per second for a total of 90 times. Among 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 and used as the receding contact angle (unit: (°)).

[トップコート層残存率]
トップコート層の一部剥離後の平均厚みを測定し、トップコート層残存率を求めた。8インチシリコンウエハ上に、フォトレジスト組成物をスピンコーター(東京エレクトロン社の「CLEAN TRACK ACT8」)を使用して塗工した後、90℃で60秒間加熱することにより、平均厚み90nmのフォトレジスト膜を形成した。次いで、上記スピンコーターを用いてトップコート組成物を塗工し、90℃で60秒間加熱することにより平均厚み30nmのトップコート層を形成した。次に、フォトレジスト膜の表面に形成されたトップコート層を、下記表4に示す剥離液を用いて剥離した後、残存したトップコート層の平均厚みを測定し、この測定値から、当初の平均厚み30nmに対するトップコート層の残存率(%)を求めた。
[Topcoat layer remaining rate]
The average thickness after partial peeling of the topcoat layer was measured to determine the topcoat layer remaining rate. A photoresist composition having an average thickness of 90 nm is coated on an 8-inch silicon wafer using a spin coater (“CLEAN TRACK ACT8” manufactured by Tokyo Electron Ltd.) and then heated at 90 ° C. for 60 seconds. A film was formed. Next, the top coat composition was applied using the spin coater and heated at 90 ° C. for 60 seconds to form a top coat layer having an average thickness of 30 nm. Next, after the top coat layer formed on the surface of the photoresist film was peeled off using the stripping solution shown in Table 4 below, the average thickness of the remaining top coat layer was measured. The residual ratio (%) of the topcoat layer with respect to the average thickness of 30 nm was determined.

[ウォーターマーク欠陥抑制性及び残渣欠陥抑制性]
上記得られたレジストパターンが形成された基板について、欠陥検査装置(KLA−Tencor社の「KLA2810」)による欠陥検査と、走査型電子顕微鏡(日立ハイテクノロジーズ社の「RS6000」)による観察とを行うことによりウォーターマーク欠陥及び残渣欠陥の数をそれぞれ測定した。ウォーターマーク欠陥抑制性は、ウォーターマーク欠陥の数が1ウエハあたり0個の場合は「○」と、1個以上の場合は「×」と評価した。比較例1における「−」は、残渣欠陥が著しく多いため測定不可であることを示す。また、残渣欠陥抑制性は、残渣欠陥の数が1ウエハあたり100個以下の場合は「○」と、100個を超える場合は「×」と評価した。
[Watermark defect suppression and residue defect suppression]
About the board | substrate with which the said resist pattern was formed, the defect inspection apparatus ("KLA2810" of KLA-Tencor) and the inspection by a scanning electron microscope ("RS6000" of Hitachi High-Technologies) are performed. Thus, the number of watermark defects and residue defects were respectively measured. The watermark defect inhibiting property was evaluated as “◯” when the number of watermark defects was 0 per wafer, and “X” when the number was 1 or more. “-” In Comparative Example 1 indicates that measurement is not possible because there are many residual defects. Residual defect suppression was evaluated as “◯” when the number of residual defects was 100 or less per wafer, and “X” when it exceeded 100.

Figure 2017207745
Figure 2017207745

表4の結果から分かるように、実施例のレジストパターン形成方法によれば、ウォーターマーク欠陥及び残渣欠陥の発生を共に抑制することができる。これに対し、比較例のレジストパターン形成方法では、残渣欠陥の発生を抑制することができていない。   As can be seen from the results in Table 4, according to the resist pattern forming method of the example, both the generation of watermark defects and residue defects can be suppressed. On the other hand, in the resist pattern forming method of the comparative example, the occurrence of residue defects cannot be suppressed.

本発明のレジストパターン形成方法によれば、ウォーターマーク欠陥及び残渣欠陥の少ないレジストパターンを形成することができる。従って、当該レジストパターン形成方法は、今後ますます微細化が進行すると予想される半導体デバイスの加工プロセス等に好適に用いることができる。   According to the resist pattern forming method of the present invention, a resist pattern with few watermark defects and residue defects can be formed. Therefore, the resist pattern forming method can be suitably used for a semiconductor device processing process and the like that are expected to be further miniaturized in the future.

Claims (8)

基板表面に直接又は間接にフォトレジスト組成物を塗工する工程と、
この塗工工程により得られたフォトレジスト膜表面に直接又は間接にトップコート層を積層する工程と、
上記トップコート層表面に液浸液を介在させた状態で上記フォトレジスト膜を液浸露光する工程と、
上記フォトレジスト膜を現像する工程と
を備え、
上記液浸露光工程と現像工程との間に、トップコート層の一部を除去する工程
を備えるレジストパターン形成方法。
Applying the photoresist composition directly or indirectly to the substrate surface;
A step of directly or indirectly laminating a top coat layer on the photoresist film surface obtained by this coating step;
A step of immersion exposure of the photoresist film with an immersion liquid interposed on the topcoat layer surface;
A step of developing the photoresist film,
A resist pattern forming method comprising a step of removing a part of the topcoat layer between the immersion exposure step and the development step.
上記除去工程における除去を、剥離液を用いて行う請求項1に記載のレジストパターン形成方法。   The resist pattern forming method according to claim 1, wherein the removal in the removing step is performed using a stripping solution. 上記剥離液が、下記条件を満たす請求項2に記載のレジストパターン形成方法。
条件:基板表面に上記フォトレジスト膜を形成し、さらに上記フォトレジスト膜表面に厚み30nmの上記トップコート層を形成し、上記剥離液を上記トップコート層と60秒間接触させた際に、上記トップコート層が厚みとして2nm以上28nm以下残存するように溶解される。
The resist pattern forming method according to claim 2, wherein the stripping solution satisfies the following conditions.
Condition: The photoresist film is formed on the surface of the substrate, the top coat layer having a thickness of 30 nm is further formed on the photoresist film surface, and the top solution is brought into contact with the top coat layer for 60 seconds. The coating layer is dissolved so as to remain in a thickness of 2 nm to 28 nm.
上記トップコート層が、特性が相違する2種以上の重合体を含有し、
上記除去工程で、少なくとも表面側に偏在する重合体を除去する請求項1、請求項2又は請求項3に記載のレジストパターン形成方法。
The top coat layer contains two or more polymers having different characteristics,
The resist pattern forming method according to claim 1, wherein the polymer unevenly distributed at least on the surface side is removed in the removing step.
上記2種以上の重合体として、撥水性樹脂と酸性樹脂とを有し、
上記除去工程で除去される重合体が、上記撥水性樹脂の少なくとも一部である請求項4に記載のレジストパターン形成方法。
As the two or more kinds of polymers, a water repellent resin and an acidic resin are included,
The resist pattern forming method according to claim 4, wherein the polymer removed in the removing step is at least a part of the water-repellent resin.
上記剥離液が有機溶媒を主成分とする請求項2から請求項5のいずれか1項に記載のレジストパターン形成方法。   The resist pattern forming method according to claim 2, wherein the stripping solution contains an organic solvent as a main component. 上記剥離液の溶解度パラメーター値が上記トップコート層を形成する組成物が含有する溶媒の溶解度パラメーター値よりも小さい請求項6に記載のレジストパターン形成方法。   The resist pattern forming method according to claim 6, wherein a solubility parameter value of the stripping solution is smaller than a solubility parameter value of a solvent contained in the composition forming the top coat layer. 上記有機溶媒がエーテル系溶媒を主に含む請求項6に記載のレジストパターン形成方法。   The method for forming a resist pattern according to claim 6, wherein the organic solvent mainly contains an ether solvent.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008098598A (en) * 2006-09-15 2008-04-24 Tokyo Electron Ltd Exposure/developing treatment method
US7470503B1 (en) * 2005-04-29 2008-12-30 Infineon Technologies Ag Method for reducing lithography pattern defects

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW200424767A (en) 2003-02-20 2004-11-16 Tokyo Ohka Kogyo Co Ltd Immersion exposure process-use resist protection film forming material, composite film, and resist pattern forming method
JP2007324385A (en) 2006-06-01 2007-12-13 Jsr Corp Resist pattern forming method
JP2008042019A (en) 2006-08-08 2008-02-21 Tokyo Electron Ltd Patterning method and device

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7470503B1 (en) * 2005-04-29 2008-12-30 Infineon Technologies Ag Method for reducing lithography pattern defects
JP2008098598A (en) * 2006-09-15 2008-04-24 Tokyo Electron Ltd Exposure/developing treatment method

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