JP2018189731A - Composition for forming resist overlay film, and pattern forming method and method for manufacturing electronic device using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、特に液浸露光用として好適に用いられるレジスト上層膜形成用組成物、並びに、それを用いたパターン形成方法及び電子デバイスの製造方法に関するものである。 The present invention relates to a composition for forming a resist upper layer film that is suitably used particularly for immersion exposure, and a pattern forming method and an electronic device manufacturing method using the same.
従来、IC等の半導体デバイスの製造プロセスにおいては、種々のレジスト組成物を用いたリソグラフィーによる微細加工が行われている。方法としては、酸解離性基を有する重合体を含む樹脂組成物によって基板上にレジスト被膜を形成し、エキシマレーザー等の短波長の放射線を照射して露光させ、現像液で処理することにより微細なレジストパターンを形成する。この際、放射線照射により酸を発生する感放射線性酸発生剤を含有させ、その酸の作用により感度を向上させた化学増幅型レジストが利用されている。
昨今では、例えば、線幅90nm程度のレジストパターンを形成する方法として、液浸露光法の利用が拡大している。この方法は、レンズの開口数(NA)を増大させた場合でも、焦点深度が低下し難く、しかも高い解像性が得られるという利点がある。
Conventionally, in a manufacturing process of a semiconductor device such as an IC, fine processing by lithography using various resist compositions has been performed. As a method, a resist film is formed on a substrate with a resin composition containing a polymer having an acid-dissociable group, exposed by irradiation with short-wavelength radiation such as an excimer laser, and processed with a developer. A resist pattern is formed. Under the present circumstances, the chemical amplification type resist which contained the radiation sensitive acid generator which generate | occur | produces an acid by irradiation and improved the sensitivity by the effect | action of the acid is utilized.
Nowadays, for example, as a method for forming a resist pattern having a line width of about 90 nm, the use of an immersion exposure method is expanding. This method has the advantage that even when the numerical aperture (NA) of the lens is increased, the depth of focus is unlikely to decrease and high resolution can be obtained.
一方、化学増幅レジストを液浸露光に適用すると、露光時にレジスト層が浸漬液と接触することになるため、レジスト層が変質することや、レジスト層から浸漬液に悪影響を及ぼす成分が滲出することが知られている。 On the other hand, when a chemically amplified resist is applied to immersion exposure, the resist layer comes into contact with the immersion liquid at the time of exposure, so that the resist layer is altered and components that adversely affect the immersion liquid are leached from the resist layer. It has been known.
このような問題を回避する解決策として、レジストとレンズの間にレジスト上層膜を設けて、レジストと水が直接触れ合わないようにするという方法が知られている(例えば特許文献1及び2)。 As a solution for avoiding such a problem, a method is known in which a resist upper layer film is provided between a resist and a lens so that the resist and water do not come into direct contact with each other (for example, Patent Documents 1 and 2).
しかしながら、近年では、パターンの微細化のニーズがより一層に高まっており、これを受けて、レジスト膜より、特に微細のレジストパターン(例えば、線幅が75nm程度ラインパターン)を形成し、このレジストパターンを加工マスクとして下層をエッチングしようとする場合において、より優れた性能を有する下層パターンを得ることが求められている。
本発明は、上記問題を鑑みてなされたものであり、その目的は、微細のレジストパターン(例えば、線幅が75nm程度のラインパターン)を加工マスクとして下層をエッチングした場合において、欠陥が少なく、かつ、ラフネス性能に優れた下層パターンを形成可能なレジスト上層膜形成用組成物、並びに、それを用いたパターン形成方法及び電子デバイスの製造方法を提供することにある。
However, in recent years, the need for pattern miniaturization has further increased, and in response to this, a particularly fine resist pattern (for example, a line pattern having a line width of about 75 nm) is formed from a resist film. When trying to etch a lower layer using a pattern as a processing mask, it is required to obtain a lower layer pattern having better performance.
The present invention has been made in view of the above problems, and its purpose is that when the lower layer is etched using a fine resist pattern (for example, a line pattern having a line width of about 75 nm) as a processing mask, there are few defects, And it is providing the composition for resist upper layer film formation which can form the lower layer pattern excellent in roughness performance, the pattern formation method using the same, and the manufacturing method of an electronic device.
本発明は、下記の構成であり、これにより本発明の上記目的が達成される。 The present invention has the following configuration, whereby the above object of the present invention is achieved.
〔1〕
下記一般式(1)で表される繰り返し単位を有する重合体(P)を含有し、金属の合計含有量が25ppb以下であるレジスト上層膜形成用組成物。
上記一般式(1)中、Lは、単結合、−COO−、又は、−CONR−を表す。R0、R5、及び、Rは、それぞれ独立して、水素原子、又は、一価の有機基を表す。
〔2〕
上記重合体(P)が、下記一般式(i)又は(ii)で表される繰り返し単位を有する重合体である、〔1〕に記載のレジスト上層膜形成用組成物。
上記一般式(i)中、R1は、単結合又は二価の連結基を表す。R2及びR3は、それぞれ独立して、フッ素原子を有する一価の有機基を表す。R4は、水素原子、又は、塩基解離性基を表す。R5は一価の有機基を表す。
上記一般式(ii)中、Raは、一価の有機基を表す。Rfは、フッ素原子を有する炭化水素基を表す。
〔3〕
上記レジスト上層膜形成用組成物の固形分濃度が0.1〜15質量%である、〔1〕又は〔2〕に記載のレジスト上層膜形成用組成物。
〔4〕
下記一般式(1)で表される繰り返し単位を有する重合体(P)に対して、有機溶剤と、酸性化合物を含有する水とを用いた液液抽出による精製を行う、重合体の製造方法。
上記一般式(1)中、Lは、単結合、−COO−、又は、−CONR−を表す。R0、R5、及び、Rは、それぞれ独立して、水素原子、又は、一価の有機基を表す。
〔5〕
更に、前記重合体(P)に対して下記分液精製(1)〜(4)のいずれかを行う、〔4〕に記載の重合体の製造方法。
(1)互いに分離可能な複数種の有機溶剤を用いた液液抽出による精製
(2)有機溶剤と水とを用いた液液抽出による精製
(3)重合装置内で重合体(P)を析出させた後に、前記重合装置内で前記重合体(P)を有機溶剤に溶解させ、粉体として重合体(P)を得ることなく、有機溶剤に溶解した状態で重合体(P)を得る方法
(4)重合装置内で重合体(P)を析出させた後に、前記重合装置内で前記重合体(P)を有機溶剤に溶解させ、更に、有機溶剤に溶解させた重合体(P)を液液抽出により精製し、粉体として重合体(P)を得ることなく、有機溶剤に溶解した状態で重合体(P)を得る方法
〔6〕
レジスト膜の上に、〔1〕〜〔3〕のいずれか1項に記載のレジスト上層膜形成用組成物によりレジスト上層膜を形成する工程、
上記レジスト膜を露光する工程、及び、
上記露光されたレジスト膜を現像液により現像する工程を有するパターン形成方法。
〔7〕
上記露光が液浸露光である、〔6〕に記載のパターン形成方法。
〔8〕
上記現像液が、有機溶剤を含む現像液である、〔6〕又は〔7〕に記載のパターン形成方法。
〔9〕
上記現像液が、アルカリ現像液である、〔6〕又は〔7〕に記載のパターン形成方法。
〔10〕
〔6〕〜〔9〕のいずれか1項に記載のパターン形成方法を含む、電子デバイスの製造方法。
[1]
A resist upper layer film-forming composition comprising a polymer (P) having a repeating unit represented by the following general formula (1), wherein the total metal content is 25 ppb or less.
In the general formula (1), L represents a single bond, —COO—, or —CONR—. R 0 , R 5 and R each independently represent a hydrogen atom or a monovalent organic group.
[2]
The composition for forming a resist upper layer film according to [1], wherein the polymer (P) is a polymer having a repeating unit represented by the following general formula (i) or (ii).
In the general formula (i), R 1 represents a single bond or a divalent linking group. R 2 and R 3 each independently represents a monovalent organic group having a fluorine atom. R 4 represents a hydrogen atom or a base dissociable group. R 5 represents a monovalent organic group.
In the general formula (ii), Ra represents a monovalent organic group. Rf represents a hydrocarbon group having a fluorine atom.
[3]
The composition for forming a resist upper layer film according to [1] or [2], wherein the solid content concentration of the composition for forming a resist upper layer film is 0.1 to 15% by mass.
[4]
A method for producing a polymer, wherein the polymer (P) having a repeating unit represented by the following general formula (1) is purified by liquid-liquid extraction using an organic solvent and water containing an acidic compound. .
In the general formula (1), L represents a single bond, —COO—, or —CONR—. R 0 , R 5 and R each independently represent a hydrogen atom or a monovalent organic group.
[5]
Furthermore, the method for producing a polymer according to [4], wherein any one of the following liquid separation purification (1) to (4) is performed on the polymer (P).
(1) Purification by liquid-liquid extraction using a plurality of organic solvents that can be separated from each other (2) Purification by liquid-liquid extraction using an organic solvent and water (3) Precipitating the polymer (P) in the polymerization apparatus The polymer (P) is dissolved in the organic solvent in the polymerization apparatus and the polymer (P) is obtained in a state dissolved in the organic solvent without obtaining the polymer (P) as powder. (4) After depositing the polymer (P) in the polymerization apparatus, the polymer (P) is dissolved in the organic solvent in the polymerization apparatus, and the polymer (P) dissolved in the organic solvent is further dissolved. A method of obtaining a polymer (P) in a state dissolved in an organic solvent without purifying the polymer (P) as a powder by purification by liquid-liquid extraction [6]
A step of forming a resist upper layer film on the resist film by the resist upper layer film forming composition according to any one of [1] to [3];
Exposing the resist film; and
A pattern forming method comprising a step of developing the exposed resist film with a developer.
[7]
The pattern forming method according to [6], wherein the exposure is immersion exposure.
[8]
The pattern forming method according to [6] or [7], wherein the developer is a developer containing an organic solvent.
[9]
The pattern forming method according to [6] or [7], wherein the developer is an alkali developer.
[10]
The manufacturing method of an electronic device containing the pattern formation method of any one of [6]-[9].
本発明によれば、微細のレジストパターン(例えば、線幅が75nm程度のラインパターン)を加工マスクとして下層をエッチングした場合において、欠陥が少なく、かつ、ラフネス性能に優れた下層パターンを形成可能なレジスト上層膜形成用組成物、並びに、それを用いたパターン形成方法及び電子デバイスの製造方法を提供できる。 According to the present invention, when a lower layer is etched using a fine resist pattern (for example, a line pattern having a line width of about 75 nm) as a processing mask, a lower layer pattern with few defects and excellent roughness performance can be formed. A composition for forming a resist upper layer film, a pattern forming method using the composition, and a method for manufacturing an electronic device can be provided.
以下、本発明を実施するための形態について説明する。
尚、本明細書における基(原子団)の表記において、置換及び無置換を記していない表記は、置換基を有さないものと共に置換基を有するものをも包含するものである。例えば、「アルキル基」とは、置換基を有さないアルキル基(無置換アルキル基)のみならず、置換基を有するアルキル基(置換アルキル基)をも包含するものである。
本明細書中における「活性光線」又は「放射線」とは、例えば、水銀灯の輝線スペクトル、エキシマレーザーに代表される遠紫外線、極紫外線(EUV光)、X線、電子線等を意味する。また、本発明において光とは、活性光線又は放射線を意味する。また、本明細書中における「露光」とは、特に断らない限り、水銀灯、エキシマレーザーに代表される遠紫外線、X線、EUV光などによる露光のみならず、電子線、イオンビーム等の粒子線による描画も露光に含める。
本明細書において、レジスト上層膜形成用組成物における重合体、及び、レジスト組成物における樹脂の重量平均分子量(Mw)、数平均分子量(Mn)、及び分散度(Mw/Mn)は、GPC(Gel Permeation Chromatography)装置(東ソー製HLC−8120GPC)によるGPC測定(溶媒:テトラヒドロフラン、流量(サンプル注入量):10μl、カラム:東ソー社製TSK gel Multipore HXL−M(×4本)、カラム温度:40℃、流速:1.0mL/分、検出器:示差屈折率(RI)検出器)によるポリスチレン換算値として定義される。
Hereinafter, modes for carrying out the present invention will be described.
In addition, in the description of group (atomic group) in this specification, the description which is not describing substitution and non-substitution includes what has a substituent with what does not have a substituent. For example, the “alkyl group” includes not only an alkyl group having no substituent (unsubstituted alkyl group) but also an alkyl group having a substituent (substituted alkyl group).
“Actinic light” or “radiation” in the present specification means, for example, an emission line spectrum of a mercury lamp, far ultraviolet rays represented by an excimer laser, extreme ultraviolet rays (EUV light), X-rays, electron beams and the like. In the present invention, light means actinic rays or radiation. In addition, the term “exposure” in the present specification is not limited to exposure with far ultraviolet rays such as mercury lamps and excimer lasers, X-rays, EUV light, etc., but also particle beams such as electron beams and ion beams, unless otherwise specified. Include drawing in exposure.
In the present specification, the weight average molecular weight (Mw), the number average molecular weight (Mn), and the dispersity (Mw / Mn) of the polymer in the resist upper layer film forming composition and the resin in the resist composition are GPC ( GPC measurement (solvent: tetrahydrofuran, flow rate (sample injection amount): 10 μl, column: TSK gel Multipore HXL-M (× 4), column temperature: 40 by Gel Permeation Chromatography) apparatus (HLC-8120GPC manufactured by Tosoh Corporation) (° C., flow rate: 1.0 mL / min, detector: differential refractive index (RI) detector).
本発明に係るレジスト上層膜形成用組成物は、下記一般式(1)で表される繰り返し単位を有する重合体(P)を含有し、金属の合計含有量が25ppb以下である。 The resist upper layer film-forming composition according to the present invention contains a polymer (P) having a repeating unit represented by the following general formula (1), and the total content of metals is 25 ppb or less.
上記一般式(1)中、Lは、単結合、−COO−、又は、−CONR−を表す。R0、R5、及び、Rは、それぞれ独立して、水素原子、又は、一価の有機基を表す。 In the general formula (1), L represents a single bond, —COO—, or —CONR—. R 0 , R 5 and R each independently represent a hydrogen atom or a monovalent organic group.
レジスト上層膜形成用組成物により形成されるレジスト上層膜は、通常、露光されたレジスト膜の現像工程において、除去されるものであるが、レジストパターンを加工マスクとして下層をエッチングした場合においても、欠陥が少なく、かつ、ラフネス性能に優れた下層パターンを形成するべく、本発明者らは、今般、レジスト上層膜形成用組成物の特性について着目した。その結果、特に微細のレジストパターン(線幅が75nm程度のラインパターン)を加工マスクとして下層をエッチングする場合においては、驚くべきことに、レジスト上層膜形成用組成物における金属の合計含有量すらも無視できず、得られる下層パターンの性能に影響を与え得ることを見出した。そして、本発明者らは、この知見に基づき、レジスト上層膜形成用組成物における金属の合計含有量を25ppb以下とすることによって、超微細のレジストパターンを加工マスクとして下層をエッチングした場合において、欠陥が少なく、かつ、ラフネス性能に優れた下層パターンを形成できることを見出したものである。 The resist upper layer film formed by the resist upper layer film forming composition is usually removed in the development process of the exposed resist film, but even when the lower layer is etched using the resist pattern as a processing mask, In order to form a lower layer pattern having few defects and excellent roughness performance, the present inventors have focused attention on the characteristics of the composition for forming a resist upper layer film. As a result, surprisingly, even when the lower layer is etched using a fine resist pattern (a line pattern having a line width of about 75 nm) as a processing mask, even the total content of metals in the resist upper layer film forming composition is surprising. It has been found that it cannot be ignored and can affect the performance of the resulting lower layer pattern. And based on this knowledge, the present inventors set the total content of metals in the resist upper layer film forming composition to 25 ppb or less, and when the lower layer was etched using the ultrafine resist pattern as a processing mask, It has been found that a lower layer pattern with few defects and excellent roughness performance can be formed.
以下、重合体(P)が含有し得る各成分について説明する。 Hereinafter, each component which a polymer (P) may contain is demonstrated.
<重合体(P)>
本発明に係るレジスト上層膜形成用組成物は、上記したように、下記一般式(1)で表される繰り返し単位を有する重合体(P)を含有する。
<Polymer (P)>
As described above, the resist upper layer film forming composition according to the present invention contains the polymer (P) having a repeating unit represented by the following general formula (1).
上記一般式(1)中、Lは、単結合、−COO−、又は、−CONR−を表す。R0、R5、及び、Rは、それぞれ独立して、水素原子、又は、一価の有機基を表す。 In the general formula (1), L represents a single bond, —COO—, or —CONR—. R 0 , R 5 and R each independently represent a hydrogen atom or a monovalent organic group.
R0、R5、及び、Rとしての一価の有機基としては、好ましくは炭素数1〜30であり、例えば、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基、アルケニル基などを挙げることができる。これらの基は更に置換基を有していてもよい。更なる置換基としては、例えば、アルキル基(炭素数1〜4)、ハロゲン原子、水酸基、アルコキシ基(炭素数1〜4)、カルボキシル基、アルコキシカルボニル基(炭素数2〜6)などが挙げられる。
R0、R5、及び、Rの少なくとも一つは、フッ素原子又はシリコン原子を有する有機基であることが好ましい。
The monovalent organic group as R 0 , R 5 and R preferably has 1 to 30 carbon atoms, and examples thereof include an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, an aralkyl group and an alkenyl group. Can do. These groups may further have a substituent. Examples of the further substituent include an alkyl group (1 to 4 carbon atoms), a halogen atom, a hydroxyl group, an alkoxy group (1 to 4 carbon atoms), a carboxyl group, and an alkoxycarbonyl group (2 to 6 carbon atoms). It is done.
At least one of R 0 , R 5 and R is preferably an organic group having a fluorine atom or a silicon atom.
重合体(P)は、下記一般式(i)又は(ii)で表される繰り返し単位を有する重合体であることが好ましい。 The polymer (P) is preferably a polymer having a repeating unit represented by the following general formula (i) or (ii).
上記一般式(i)中、R1は、単結合又は二価の連結基を表す。R2及びR3は、それぞれ独立して、フッ素原子を有する一価の有機基を表す。R4は、水素原子、又は、塩基解離性基を表す。R5は一価の有機基を表す。
上記一般式(ii)中、Raは、一価の有機基を表す。Rfは、フッ素原子を有する炭化水素基を表す。
In the general formula (i), R 1 represents a single bond or a divalent linking group. R 2 and R 3 each independently represents a monovalent organic group having a fluorine atom. R 4 represents a hydrogen atom or a base dissociable group. R 5 represents a monovalent organic group.
In the general formula (ii), Ra represents a monovalent organic group. Rf represents a hydrocarbon group having a fluorine atom.
R1としての二価の連結基は、例えば、2価の鎖状炭化水素基(炭素数1〜20であることが好ましい)、2価の脂環式炭化水素基(炭素数3〜20であることが好ましい)、上記鎖状炭化水素基及び脂環式炭化水素基のうちの1種又は2種以上と、−O−とを組み合わせた基等が挙げられる。R1は、単結合、メタンジイル基、炭素数2〜4のアルカンジイルオキシ基、又は、炭素数7〜10のシクロアルカンジイルオキシ基であることが好ましく、単結合、メタンジイル基、1,2−エタンジイルオキシ基、1,2−プロパンジイルオキシ基、又は、2,6−ノルボルナンジイルオキシ基であることがより好ましく、1,2−エタンジイルオキシ基であることが更に好ましい。 The divalent linking group as R 1 is, for example, a divalent chain hydrocarbon group (preferably having 1 to 20 carbon atoms), a divalent alicyclic hydrocarbon group (having 3 to 20 carbon atoms). A group in which one or more of the chain hydrocarbon group and the alicyclic hydrocarbon group are combined with -O-, and the like. R 1 is preferably a single bond, a methanediyl group, an alkanediyloxy group having 2 to 4 carbon atoms, or a cycloalkanediyloxy group having 7 to 10 carbon atoms, and is a single bond, methanediyl group, 1,2- An ethanediyloxy group, a 1,2-propanediyloxy group, or a 2,6-norbornanediyloxy group is more preferable, and a 1,2-ethanediyloxy group is still more preferable.
R2及びR3としてのフッ素原子を有する一価の有機基は、トリフルオロメチル基であることがより好ましい。 The monovalent organic group having a fluorine atom as R 2 and R 3 is more preferably a trifluoromethyl group.
R5及びRaとしての一価の有機基は、アルキル基であることが好ましく、炭素数1〜3のアルキル基であることがより好ましく、炭素数1又は2のアルキル基であることがさらに好ましい。 The monovalent organic group as R 5 and Ra is preferably an alkyl group, more preferably an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, and still more preferably an alkyl group having 1 or 2 carbon atoms. .
R4としての塩基解離性基は、例えばヒドロキシ基の水素原子を置換する基であって、アルカリの存在下(例えば2.38質量%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)水溶液中)で解離する基をいう。1価の塩基解離性基としては、カルボニル基、スルホニル基を有すること好ましい。この塩基解離性基により、特に現像液としてアルカリ現像液を用いた場合に、現像液に対する上層膜組成物の溶解性を向上させることができ、ブリッジ欠陥やブロッブ欠陥等の欠陥がさらに抑制されることが期待できる。
R4は、水素原子であることがより好ましい。
The base dissociable group as R 4 is, for example, a group that replaces a hydrogen atom of a hydroxy group, and is a group that dissociates in the presence of an alkali (for example, in an aqueous solution of 2.38% by mass of tetramethylammonium hydroxide (TMAH)). Say. The monovalent base dissociable group preferably has a carbonyl group or a sulfonyl group. With this base dissociable group, the solubility of the upper layer film composition in the developer can be improved particularly when an alkali developer is used as the developer, and defects such as bridge defects and blob defects are further suppressed. I can expect that.
R 4 is more preferably a hydrogen atom.
Rfとしてのフッ素原子を有する炭化水素基は、炭素数1〜15の炭化水素基であることが好ましく、炭素数1〜10の炭化水素基であることがより好ましい。 The hydrocarbon group having a fluorine atom as Rf is preferably a hydrocarbon group having 1 to 15 carbon atoms, and more preferably a hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms.
以下に、一般式(1)で表される繰り返し単位に対応するモノマーの具体例を示すが、本発明はこれらに限定されるものではない。以下、TMSは、トリメチルシリル基を表す。 Specific examples of the monomer corresponding to the repeating unit represented by the general formula (1) are shown below, but the present invention is not limited thereto. Hereinafter, TMS represents a trimethylsilyl group.
重合体(P)は、一般式(1)で表される繰り返し単位を1種で有していても良く、2種以上有していてもよい。
一般式(1)で表される繰り返し単位の含有量は、重合体(P)の全繰り返し単位に対して、60〜100モル%であることが好ましく、70〜100モル%であることがより好ましく、80〜100モル%であることが更に好ましい。
The polymer (P) may have one type of repeating unit represented by the general formula (1), or may have two or more types.
The content of the repeating unit represented by the general formula (1) is preferably 60 to 100 mol%, more preferably 70 to 100 mol%, based on all repeating units of the polymer (P). Preferably, it is 80-100 mol%, and it is still more preferable.
重合体(P)は、常法に従って(例えばラジカル重合)合成できる。例えば、一般的合成方法としては、モノマー種および重合開始剤を溶剤に溶解させ、加熱することにより重合を行う一括重合法、加熱溶剤にモノマー種と重合開始剤の溶液を1〜10時間かけて滴下して加える滴下重合法などが挙げられ、滴下重合法が好ましい。
反応溶媒としては、例えば、テトラヒドロフラン、1,4−ジオキサン、ジイソプロピルエーテルなどのエーテル類;メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなどのケトン類;酢酸エチルなどのエステル溶媒;ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミドなどのアミド溶剤;後述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、プロピレングリコールモノメチルエーテル、シクロヘキサノンなどの本発明のレジスト組成物を溶解する溶媒;等が挙げられる。より好ましくは後述するレジスト上層膜形成用組成物に用いられる溶剤と同一の溶剤を用いて重合することが好ましい。
The polymer (P) can be synthesized according to a conventional method (for example, radical polymerization). For example, as a general synthesis method, a monomer polymerization method and a polymerization initiator are dissolved in a solvent and the polymerization is carried out by heating, and a solution of the monomer species and the polymerization initiator is added to the heating solvent over 1 to 10 hours. Examples thereof include a dropping polymerization method which is added dropwise, and a dropping polymerization method is preferred.
Examples of the reaction solvent include ethers such as tetrahydrofuran, 1,4-dioxane and diisopropyl ether; ketones such as methyl ethyl ketone and methyl isobutyl ketone; ester solvents such as ethyl acetate; amide solvents such as dimethylformamide and dimethylacetamide; And a solvent for dissolving the resist composition of the present invention, such as propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monomethyl ether, and cyclohexanone. More preferably, polymerization is performed using the same solvent as the solvent used in the composition for forming a resist upper layer film described later.
重合反応は、窒素やアルゴンなど不活性ガス雰囲気下で行われることが好ましい。重合開始剤としては市販のラジカル開始剤(アゾ系開始剤、パーオキサイドなど)を用いて重合を開始させる。ラジカル開始剤としてはアゾ系開始剤が好ましく、エステル基、シアノ基、カルボキシル基を有するアゾ系開始剤が好ましい。好ましい開始剤としては、アゾビスイソブチロニトリル、アゾビスジメチルバレロニトリル、ジメチル2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオネート)などが挙げられる。所望により開始剤を追加、又は分割で添加する。反応溶液中の固形分濃度は5〜50質量%であり、好ましくは10〜45質量%である。
反応温度は、通常10℃〜150℃であり、好ましくは30℃〜120℃、さらに好ましくは60〜100℃である。
The polymerization reaction is preferably performed in an inert gas atmosphere such as nitrogen or argon. As a polymerization initiator, a commercially available radical initiator (azo initiator, peroxide, etc.) is used to initiate the polymerization. As the radical initiator, an azo initiator is preferable, and an azo initiator having an ester group, a cyano group, or a carboxyl group is preferable. Preferred examples of the initiator include azobisisobutyronitrile, azobisdimethylvaleronitrile, dimethyl 2,2′-azobis (2-methylpropionate) and the like. Add initiator or add in portions as desired. The solid content concentration in the reaction solution is 5 to 50% by mass, preferably 10 to 45% by mass.
The reaction temperature is usually 10 ° C to 150 ° C, preferably 30 ° C to 120 ° C, more preferably 60-100 ° C.
本発明のレジスト上層膜形成用組成物は、上記したように、金属含有量の合計が25ppb以下であれば特に限定されないが、レジスト上層膜形成用組成物により形成されるレジスト膜は、その大部分が重合体(P)により占められ得るため、重合体(P)に含有される金属を精製により低減することにより、上記金属含有量の合計を好適に25ppb以下にすることができる。そのための重合体(P)の精製方法としては、重合体(P)に対して、有機溶剤と、酸性化合物を含有する水とを用いた液液抽出による精製を行うことが好ましい。 As described above, the composition for forming a resist upper layer film of the present invention is not particularly limited as long as the total metal content is 25 ppb or less. However, the resist film formed from the composition for forming a resist upper layer film has a large size. Since the portion can be occupied by the polymer (P), the total of the metal contents can be preferably 25 ppb or less by reducing the metal contained in the polymer (P) by purification. As a purification method of the polymer (P) for that purpose, it is preferable to perform purification by liquid-liquid extraction using an organic solvent and water containing an acidic compound on the polymer (P).
よって、本発明は、上記一般式(1)で表される繰り返し単位を有する重合体(P)に対して、有機溶剤と、酸性化合物を含有する水とを用いた液液抽出による精製を行う、重合体の製造方法にも関する。 Therefore, the present invention purifies the polymer (P) having the repeating unit represented by the general formula (1) by liquid-liquid extraction using an organic solvent and water containing an acidic compound. The present invention also relates to a method for producing a polymer.
これは、重合体(P)が溶解した有機溶剤と、酸性化合物を含有する水との液液抽出を実施することにより、合成された重合体(P)に含まれる金属であって、微細のレジストパターン(線幅が75nm程度のラインパターン)を加工マスクとして下層をエッチングする場合において下層パターンの性能に影響を与え得る金属が、驚くべきことに、酸性化合物を含有する水によって高度に除去されるという本発明者らの知見に基づくものである。 This is a metal contained in the polymer (P) synthesized by performing liquid-liquid extraction with an organic solvent in which the polymer (P) is dissolved and water containing an acidic compound. Surprisingly, the metal that can affect the performance of the lower layer pattern when the lower layer is etched using a resist pattern (line pattern with a line width of about 75 nm) as a processing mask is highly removed by water containing an acidic compound. This is based on the knowledge of the present inventors.
上記精製における有機溶剤は、非極性溶剤であることが好ましく、非極性溶媒としては、例えば、炭化水素系溶剤、エステル系溶剤及びエーテル系溶剤が挙げられ、好ましくは、ヘキサン、ヘプタン、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸イソプロピル、酢酸ブチル(酢酸n−ブチル)、酢酸ペンチル、酢酸ヘキシル、酢酸イソアミル、プロピオン酸ブチル(プロピオン酸n−ブチル)、酪酸ブチル、酪酸イソブチル、ブタン酸ブチル、トルエン、ジエチルエーテル、イソプロピルエーテル、クロロホルム、塩化メチレン等を挙げることができる。非極性溶媒としては、重合体(P)が溶解する溶媒が好ましい。
また、酸性化合物としては、例えば、塩酸、硫酸、リン酸等を挙げることができる。酸性化合物を含有する水における酸性化合物の濃度は、0.001〜3Nであることが好ましく、0.01〜1Nであることがより好ましい。
The organic solvent in the purification is preferably a nonpolar solvent, and examples of the nonpolar solvent include hydrocarbon solvents, ester solvents and ether solvents, preferably hexane, heptane, methyl acetate, Ethyl acetate, isopropyl acetate, butyl acetate (n-butyl acetate), pentyl acetate, hexyl acetate, isoamyl acetate, butyl propionate (n-butyl propionate), butyl butyrate, isobutyl butyrate, butyl butanoate, toluene, diethyl ether, Examples thereof include isopropyl ether, chloroform, and methylene chloride. As the nonpolar solvent, a solvent in which the polymer (P) is dissolved is preferable.
Moreover, as an acidic compound, hydrochloric acid, a sulfuric acid, phosphoric acid etc. can be mentioned, for example. The concentration of the acidic compound in the water containing the acidic compound is preferably 0.001 to 3N, and more preferably 0.01 to 1N.
本発明の重合体の製造方法においては、更に、上記重合体(P)に対して下記分液精製(1)〜(4)のいずれかを行っても良い。下記方法は、合成された重合体(P)の外気との接触や移送時の金属不純物のコンタミネーションを防止する観点で、重合体(P)の重合反応を行った反応釜(重合装置)中でそのまま行うことが好ましい。 In the method for producing a polymer of the present invention, any one of the following liquid separation purification (1) to (4) may be further performed on the polymer (P). The following method is used in a reaction vessel (polymerization apparatus) in which the polymerization reaction of the polymer (P) is carried out from the viewpoint of preventing contamination of metal impurities during contact with the outside air of the synthesized polymer (P) and transfer. It is preferable to carry out as it is.
(1)互いに分離可能な複数種の有機溶剤を用いた液液抽出による精製
(2)有機溶剤と水とを用いた液液抽出による精製
(3)重合装置内で重合体(P)を析出させた後に、上記重合装置内で前記重合体(P)を有機溶剤に溶解させ、粉体として重合体(P)を得ることなく、有機溶剤に溶解した状態で重合体(P)を得る方法
(4)重合装置内で重合体(P)を析出させた後に、上記重合装置内で前記重合体(P)を有機溶剤に溶解させ、更に、有機溶剤に溶解させた重合体(P)を液液抽出により精製し、粉体として重合体(P)を得ることなく、有機溶剤に溶解した状態で重合体(P)を得る方法
(1) Purification by liquid-liquid extraction using a plurality of organic solvents that can be separated from each other (2) Purification by liquid-liquid extraction using an organic solvent and water (3) Precipitating the polymer (P) in the polymerization apparatus And then the polymer (P) is dissolved in an organic solvent in the polymerization apparatus to obtain the polymer (P) in a state dissolved in the organic solvent without obtaining the polymer (P) as a powder. (4) After the polymer (P) is precipitated in the polymerization apparatus, the polymer (P) is dissolved in an organic solvent in the polymerization apparatus, and the polymer (P) dissolved in the organic solvent is further dissolved. A method for obtaining a polymer (P) in a state of being dissolved in an organic solvent without being purified as a powder and obtaining the polymer (P) as a powder.
上記(1)は、互いに分離可能な複数種の有機溶剤を用いて、液液抽出により重合体(P)の精製を行う方法である。複数種の有機溶剤の各々は、単一溶媒であっても、混合溶媒であってもよい。複数種の有機溶剤からなる組み合わせは、互いに分離可能な組み合わせであれば特に限定されないが、例えば、ヘキサン−メタノールの組み合わせであることが好ましい。上記(1)の方法によれば、低分子成分やオリゴマー等の不純物を低減する効果も大きい。
上記(2)は、有機溶剤と水とを用いて、液液抽出により重合体(P)の精製を行う方法である。有機溶剤は、非極性溶媒であることが好ましく、非極性溶媒としては、前掲したものがそのまま挙げられる。なお、この精製に用いる水は、上記酸性化合物を含有しない。
上記(3)は、粉体として重合体(P)を得ることなく、重合体(P)を液体として(有機溶剤に溶解した状態で)得る方法であり、重合体(P)と外気との接触によるコンタミネーションの懸念が少ない。
上記(4)は、上記(3)に加えて、更に、液液抽出により重合体(P)の精製を行う方法である。低分子成分、オリゴマー成分、及び、金属不純物のいずれに対しても低減の効果が大きい。
上記(4)における「液液抽出」としては、上記(1)及び(2)の液液抽出による精製が挙げられる。
The above (1) is a method of purifying the polymer (P) by liquid-liquid extraction using a plurality of types of organic solvents that can be separated from each other. Each of the plural types of organic solvents may be a single solvent or a mixed solvent. The combination of a plurality of types of organic solvents is not particularly limited as long as it is a combination that can be separated from each other. For example, a combination of hexane and methanol is preferable. According to the method (1), the effect of reducing impurities such as low molecular components and oligomers is also great.
The above (2) is a method of purifying the polymer (P) by liquid-liquid extraction using an organic solvent and water. The organic solvent is preferably a nonpolar solvent, and examples of the nonpolar solvent include those listed above. The water used for this purification does not contain the acidic compound.
The above (3) is a method for obtaining the polymer (P) as a liquid (in a state dissolved in an organic solvent) without obtaining the polymer (P) as a powder, and between the polymer (P) and the outside air. There is little concern about contamination due to contact.
The above (4) is a method for purifying the polymer (P) by liquid-liquid extraction in addition to the above (3). The reduction effect is great for any of low molecular components, oligomer components, and metal impurities.
Examples of “liquid-liquid extraction” in (4) above include purification by liquid-liquid extraction in (1) and (2) above.
上記(1)〜(4)は、「有機溶剤と、酸性化合物を含有する水とを用いた液液抽出による精製」の前に実施しても、後に実施してもよい。 The above (1) to (4) may be performed before or after “purification by liquid-liquid extraction using an organic solvent and water containing an acidic compound”.
重合体(P)の精製は、レジスト上層膜形成用組成物における金属の合計含有量が上記範囲を満たす限りにおいては、上記(1)〜(4)以外のものとして、特定の分子量以下のもののみを抽出除去する限外ろ過等の溶液状態での精製方法や、樹脂溶液を貧溶媒へ滴下することで樹脂を貧溶媒中に凝固させることにより残留単量体等を除去する再沈殿法や、濾別した樹脂スラリーを貧溶媒で洗浄する等の固体状態での精製方法等を、適宜、実施してもよい。 As long as the total content of metals in the resist upper layer film-forming composition satisfies the above range, purification of the polymer (P) is not more than the above (1) to (4) and has a specific molecular weight or less. A purification method in a solution state such as ultrafiltration for extracting and removing only the resin, a reprecipitation method for removing residual monomers by coagulating the resin in the poor solvent by dropping the resin solution into the poor solvent, A solid state purification method such as washing the filtered resin slurry with a poor solvent may be appropriately performed.
「有機溶剤と、酸性化合物を含有する水との液液抽出」、及び、追加的に実施してもよい上記(1)〜(4)のいずれか等を経て得られる、有機溶剤に溶解した状態の重合体(P)は、この有機溶剤と、レジスト上層膜形成用組成物に用いる溶剤とが同じ溶剤である場合には、有機溶剤に溶解した状態の重合体(P)を、そのままレジスト上層膜形成用組成物を調製するための溶液として使用することができる。一方、上記重合体(P)を溶解する有機溶剤と、レジスト上層膜形成用組成物に用いる溶剤とが異なる溶剤である場合には、外気との接触によるコンタミネーションの懸念を抑制するために、乾燥状態の重合体(P)を得ることなく、上記重合体(P)を溶解する有機溶剤をレジスト上層膜形成用組成物に用いる溶剤に置換し、これを、レジスト上層膜形成用組成物を調製するための溶液として使用することが好ましい。 Dissolved in an organic solvent obtained through “liquid-liquid extraction of an organic solvent and water containing an acidic compound” and any of the above (1) to (4) that may be additionally performed. When the organic solvent and the solvent used in the resist upper layer film-forming composition are the same solvent, the polymer (P) in the state is the same as the polymer (P) dissolved in the organic solvent. It can be used as a solution for preparing a composition for forming an upper layer film. On the other hand, when the organic solvent that dissolves the polymer (P) and the solvent used in the resist upper layer film-forming composition are different solvents, in order to suppress the concern about contamination due to contact with the outside air, Without obtaining the polymer (P) in a dry state, the organic solvent for dissolving the polymer (P) was replaced with the solvent used for the resist upper layer film forming composition, and this was replaced with the resist upper layer film forming composition. It is preferable to use it as a solution for preparation.
重合体(P)の重量平均分子量は、GPC法によりポリスチレン換算値として、好ましくは1,000〜200,000であり、更に好ましくは3,000〜20,000、最も好ましくは5,000〜15,000である。重量平均分子量を、1,000〜200,000とすることにより、耐熱性やドライエッチング耐性の劣化を防ぐことができ、且つ現像性が劣化したり、粘度が高くなって製膜性が劣化したりすることを防ぐことができる。
重合体(P)の重量平均分子量の特に好ましい別の形態は、GPC法によるポリスチレン換算値で3,000〜9,500である。
分散度(分子量分布)は、通常1〜5であり、好ましくは1〜3、更に好ましくは1.2〜3.0、特に好ましくは1.2〜2.0の範囲のものが使用される。
The weight average molecular weight of the polymer (P) is preferably 1,000 to 200,000, more preferably 3,000 to 20,000, and most preferably 5,000 to 15 in terms of polystyrene by GPC method. , 000. By setting the weight average molecular weight to 1,000 to 200,000, deterioration of heat resistance and dry etching resistance can be prevented, and developability is deteriorated, and viscosity is increased, resulting in deterioration of film forming property. Can be prevented.
Another particularly preferable form of the weight average molecular weight of the polymer (P) is 3,000 to 9,500 in terms of polystyrene by GPC method.
The degree of dispersion (molecular weight distribution) is usually 1 to 5, preferably 1 to 3, more preferably 1.2 to 3.0, particularly preferably 1.2 to 2.0. .
また、レジスト上層膜形成用組成物において、重合体(P)は、1種で使用してもよいし、複数併用してもよい。 In the composition for forming a resist upper layer film, the polymer (P) may be used alone or in combination.
重合体(P)の含有量は、レジスト上層膜形成用組成物の全固形分に対して、50〜99.9質量%が好ましく、60〜99.0質量%がより好ましい。 The content of the polymer (P) is preferably 50 to 99.9% by mass and more preferably 60 to 99.0% by mass with respect to the total solid content of the resist upper layer film-forming composition.
レジスト上層膜形成用組成物は、さらに、(A1)塩基性化合物又は塩基発生剤、又は、(A2)エーテル結合、チオエーテル結合、ヒドロキシル基、チオール基、カルボニル結合及びエステル結合からなる群より選択される結合又は基を含有する化合物からなる群より選択される少なくとも1種の化合物を含有することが好ましい。
上記化合物の具体例及び好ましい例、並びに、レジスト上層膜形成用組成物の全固形分に対する含有量の好ましい範囲等は、国際公開2016/136596号の段落〔0141〕〜〔0256〕に記載の内容を援用できる。
The composition for forming a resist upper layer film is further selected from the group consisting of (A1) a basic compound or a base generator, or (A2) an ether bond, a thioether bond, a hydroxyl group, a thiol group, a carbonyl bond and an ester bond. It is preferable to contain at least one compound selected from the group consisting of compounds containing a bond or group.
Specific examples and preferred examples of the above compounds, and preferred ranges of the content of the composition for forming a resist upper layer film with respect to the total solids are the contents described in paragraphs [0141] to [0256] of International Publication No. 2016/136596. Can be used.
<界面活性剤>
本発明のレジスト上層膜形成用組成物は、更に界面活性剤を含有していてもよい。
界面活性剤としては特に制限はなく、レジスト上層膜形成用組成物を均一に成膜することができ、かつ、レジスト上層膜形成用組成物の溶剤に溶解することができれば、アニオン性界面活性剤、カチオン性界面活性剤、ノニオン性界面活性剤のいずれも用いることができる。
界面活性剤の添加量は、好ましくは0.001〜20質量%であり、更に好ましくは、0.01〜10質量%である。
界面活性剤は1種単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
<Surfactant>
The composition for forming a resist upper layer film of the present invention may further contain a surfactant.
The surfactant is not particularly limited, and an anionic surfactant can be used as long as the composition for forming a resist upper layer film can be uniformly formed and can be dissolved in the solvent for the composition for forming a resist upper layer film. Any of cationic surfactants and nonionic surfactants can be used.
The addition amount of the surfactant is preferably 0.001 to 20% by mass, and more preferably 0.01 to 10% by mass.
Surfactant may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together.
上記界面活性剤としては、例えば、アルキルカチオン系界面活性剤、アミド型4級カチオン系界面活性剤、エステル型4級カチオン系界面活性剤、アミンオキサイド系界面活性剤、ベタイン系界面活性剤、アルコキシレート系界面活性剤、脂肪酸エステル系界面活性剤、アミド系界面活性剤、アルコール系界面活性剤、エチレンジアミン系界面活性剤、並びに、フッ素系及び/又はシリコン系界面活性剤(フッ素系界面活性剤、シリコン系界面活性剤、フッ素原子と珪素原子の両方を有する界面活性剤)から選択されるものを好適に用いることができる。
界面活性剤の具体例としては、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテル、ポリオキシエチレンセチルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルエーテルなどのポリオキシエチレンアルキルエーテル類;ポリオキシエチレンオクチルフェノールエーテル、ポリオキシエチレンノニルフェノールエーテルなどのポリオキシエチレンアルキルアリルエーテル類;ポリオキシエチレン・ポリオキシプロピレンブロックコポリマー類;ソルビタンモノラウレート、ソルビタンモノパルミテート、ソルビタンモノステアレート、ソルビタンモノオレエート、ソルビタントリオレエート、ソルビタントリステアレートなどのソルビタン脂肪酸エステル類;ポリオキシエチレンソルビタンモノラウレート、ポリオキシエチレンソルビタンモノパルミテ−ト、ポリオキシエチレンソルビタンモノステアレート、ポリオキシエチレンソルビタントリオレエート、ポリオキシエチレンソルビタントリステアレートなどの界面活性剤;下記に挙げる市販の界面活性剤;等が挙げられる。
使用できる市販の界面活性剤としては、例えば、エフトップEF301、EF303、(新秋田化成(株)製)、フロラードFC430、431、4430(住友スリーエム(株)製)、メガファックF171、F173、F176、F189、F113、F110、F177、F120、R08(大日本インキ化学工業(株)製)、サーフロンS−382、SC101、102、103、104、105、106(旭硝子(株)製)、トロイゾルS−366(トロイケミカル(株)製)、GF−300、GF−150(東亜合成化学(株)製)、サーフロンS−393(セイミケミカル(株)製)、エフトップEF121、EF122A、EF122B、RF122C、EF125M、EF135M、EF351、352、EF801、EF802、EF601((株)ジェムコ製)、PF636、PF656、PF6320、PF6520(OMNOVA社製)、FTX−204D、208G、218G、230G、204D、208D、212D、218、222D((株)ネオス製)等のフッ素系界面活性剤又はシリコン系界面活性剤を挙げることができる。またポリシロキサンポリマーKP−341(信越化学工業(株)製)もシリコン系界面活性剤として用いることができる。
Examples of the surfactant include alkyl cationic surfactants, amide type quaternary cationic surfactants, ester type quaternary cationic surfactants, amine oxide surfactants, betaine surfactants, alkoxy Rate surfactants, fatty acid ester surfactants, amide surfactants, alcohol surfactants, ethylenediamine surfactants, and fluorine and / or silicon surfactants (fluorine surfactants, Those selected from silicon-based surfactants and surfactants having both fluorine atoms and silicon atoms can be preferably used.
Specific examples of the surfactant include polyoxyethylene lauryl ether, polyoxyethylene stearyl ether, polyoxyethylene cetyl ether, polyoxyethylene alkyl ethers such as polyoxyethylene oleyl ether; polyoxyethylene octylphenol ether, polyoxyethylene Polyoxyethylene alkyl allyl ethers such as nonylphenol ether; polyoxyethylene / polyoxypropylene block copolymers; sorbitan monolaurate, sorbitan monopalmitate, sorbitan monostearate, sorbitan monooleate, sorbitan trioleate, sorbitan tristearate Sorbitan fatty acid esters such as polyoxyethylene sorbitan monolaurate, polyoxyethylene Nso sorbitan mono palmitate - DOO, polyoxyethylene sorbitan monostearate, polyoxyethylene sorbitan trioleate, surfactants such as polyoxyethylene sorbitan tristearate; commercial surfactants listed below; and the like.
Examples of commercially available surfactants that can be used include EFTOP EF301 and EF303 (manufactured by Shin-Akita Kasei Co., Ltd.), Florard FC430, 431 and 4430 (manufactured by Sumitomo 3M Co., Ltd.), MegaFuck F171, F173 and F176. , F189, F113, F110, F177, F120, R08 (manufactured by Dainippon Ink & Chemicals, Inc.), Surflon S-382, SC101, 102, 103, 104, 105, 106 (manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.), Troisol S -366 (manufactured by Troy Chemical Co., Ltd.), GF-300, GF-150 (manufactured by Toagosei Co., Ltd.), Surflon S-393 (manufactured by Seimi Chemical Co., Ltd.), F-top EF121, EF122A, EF122B, RF122C , EF125M, EF135M, EF351, 352, EF801, EF802, F601 (manufactured by Gemco), PF636, PF656, PF6320, PF6520 (manufactured by OMNOVA), FTX-204D, 208G, 218G, 230G, 204D, 208D, 212D, 218, 222D (manufactured by Neos) Fluorine type surfactant or silicon type surfactant can be mentioned. Polysiloxane polymer KP-341 (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) can also be used as a silicon-based surfactant.
<溶剤>
本発明におけるレジスト上層膜形成用組成物は、通常、溶剤を含有する。
レジスト膜を溶解せずに良好なパターンを形成するために、本発明におけるレジスト上層膜形成用組成物は、レジスト膜を溶解しない溶剤を含有することが好ましく、有機溶剤を含有する現像液(有機系現像液)を用いて現像を行う場合には、有機系現像液とは異なる成分の溶剤を用いることがより好ましい。
また、液浸液への溶出防止の観点からは、液浸液への溶解性が低い方が好ましく、水への溶解性が低い方がさらに好ましい。本明細書においては、「液浸液への溶解性が低い」とは液浸液不溶性であることを示す。同様に、「水への溶解性が低い」とは水不溶性であることを示す。また、揮発性及び塗布性の観点から、溶剤の沸点は90℃〜200℃が好ましい。
液浸液への溶解性が低いとは、水への溶解性を例にとると、レジスト上層膜形成用組成物をシリコンウエハ上に塗布、乾燥し、膜を形成させた後に、純水に23℃で10分間浸漬し、乾燥した後の膜厚の減少率が、初期膜厚(典型的には50nm)の3%以内であることをいう。
本発明では、レジスト上層膜を均一に塗布する観点から、レジスト上層膜形成用組成物の固形分濃度が好ましくは0.01〜20質量%、更に好ましくは0.1〜15質量%、最も好ましくは、1〜10質量%となるように溶剤を使用する。このような固形分濃度範囲を満たすレジスト上層膜形成用組成物において、上記したように金属の合計含有量が25ppb以下であることにより、本発明の効果が確実に得られるものである。
<Solvent>
The composition for forming a resist upper layer film in the present invention usually contains a solvent.
In order to form a good pattern without dissolving the resist film, the composition for forming a resist upper layer film in the present invention preferably contains a solvent that does not dissolve the resist film, and a developer (organic) containing an organic solvent. In the case of developing using a system developer, it is more preferable to use a solvent having a component different from that of the organic developer.
Further, from the viewpoint of preventing elution into the immersion liquid, it is preferable that the solubility in the immersion liquid is low, and it is more preferable that the solubility in water is low. In the present specification, “low solubility in immersion liquid” indicates that the immersion liquid is insoluble. Similarly, “low solubility in water” indicates water insolubility. In addition, from the viewpoint of volatility and coatability, the boiling point of the solvent is preferably 90 ° C to 200 ° C.
The low solubility in the immersion liquid means that, for example, the solubility in water, the resist upper layer film-forming composition is applied onto a silicon wafer, dried and formed into a pure water after forming a film. It means that the decreasing rate of the film thickness after dipping for 10 minutes at 23 ° C. and drying is within 3% of the initial film thickness (typically 50 nm).
In the present invention, from the viewpoint of uniformly applying the resist upper layer film, the solid content concentration of the resist upper layer film forming composition is preferably 0.01 to 20% by mass, more preferably 0.1 to 15% by mass, and most preferably. Uses a solvent so that it may become 1-10 mass%. In the composition for forming a resist upper layer film satisfying such a solid content concentration range, the effects of the present invention can be reliably obtained when the total metal content is 25 ppb or less as described above.
使用しうる溶剤としては、重合体(A)を溶解し、上記したように、レジスト膜を溶解しない溶剤であることが好ましく、例えば、アルコール系溶剤、エーテル系溶剤、エステル系溶剤、フッ素系溶剤、炭化水素系溶剤などが好適に挙げられ、非フッ素系のアルコール系溶剤を用いることが更に好ましい。これにより、レジスト膜に対する非溶解性がさらに向上し、レジスト上層膜形成用組成物をレジスト膜上に塗布した際に、レジスト膜を溶解することなく、より均一に、トップコートを形成できる。溶剤の粘度としては、5cP(センチポアズ)以下が好ましく、3cP以下がより好ましく、2cP以下が更に好ましく、1cP以下が特に好ましい。なお、センチポアズからパスカル秒へは、次式で換算できる 1000cP=1Pa・s。 The solvent that can be used is preferably a solvent that dissolves the polymer (A) and does not dissolve the resist film, as described above. For example, alcohol solvents, ether solvents, ester solvents, fluorine solvents And hydrocarbon solvents are preferable, and it is more preferable to use a non-fluorinated alcohol solvent. Thereby, the insolubility with respect to the resist film is further improved, and when the composition for forming a resist upper layer film is applied onto the resist film, the top coat can be formed more uniformly without dissolving the resist film. The viscosity of the solvent is preferably 5 cP (centipoise) or less, more preferably 3 cP or less, still more preferably 2 cP or less, and particularly preferably 1 cP or less. The centipoise to Pascal second can be converted by the following formula: 1000 cP = 1 Pa · s.
アルコール系溶剤としては、塗布性の観点から、1価のアルコールが好ましく、更に好ましくは、炭素数4〜8の1価アルコールである。炭素数4〜8の1価アルコールとしては、直鎖状、分岐状、環状のアルコールを用いることができるが、直鎖状又は分岐状のアルコールが好ましい。このようなアルコール系溶剤としては、例えば、国際公開2016/136596号の段落〔0052〕に記載のものが挙げられる。
エーテル系溶剤としては、上記グリコールエーテル系溶剤の他、例えば、ジオキサン、テトラヒドロフラン、イソアミルエーテル等が挙げられる。エーテル系溶剤のなかでも、分岐構造を有するエーテル系溶剤が好ましい。
エステル系溶剤としては、例えば、国際公開2016/136596号の段落〔0052〕に記載のものが挙げられる。エステル系溶剤のなかでも、分岐構造を有するエステル系溶剤が好ましい。
The alcohol solvent is preferably a monohydric alcohol, more preferably a monohydric alcohol having 4 to 8 carbon atoms, from the viewpoint of applicability. As the monohydric alcohol having 4 to 8 carbon atoms, a linear, branched or cyclic alcohol can be used, but a linear or branched alcohol is preferable. Examples of such alcohol solvents include those described in paragraph [0052] of International Publication No. 2016/136596.
Examples of the ether solvent include dioxane, tetrahydrofuran, isoamyl ether and the like in addition to the glycol ether solvent. Among ether solvents, ether solvents having a branched structure are preferable.
Examples of the ester solvent include those described in paragraph [0052] of International Publication No. 2016/136596. Of the ester solvents, ester solvents having a branched structure are preferable.
フッ素系溶剤としては、例えば、国際公開2016/136596号の段落〔0053〕に記載のものが挙げられる。この中でも、フッ化アルコール又はフッ化炭化水素系溶剤を好適に用いることができる。
炭化水素系溶剤としては、例えば、国際公開2016/136596号の段落〔0053〕に記載のものが挙げられる。
Examples of the fluorine-based solvent include those described in paragraph [0053] of International Publication No. 2016/136596. Among these, a fluorinated alcohol or a fluorinated hydrocarbon solvent can be preferably used.
Examples of the hydrocarbon solvent include those described in paragraph [0053] of International Publication No. 2016/136596.
これらの溶剤は一種単独で又は複数を混合して用いてもよい。
上記以外の溶剤を混合する場合、その混合比は、レジスト上層膜形成用組成物の全溶剤量に対して、通常0〜30質量%、好ましくは0〜20質量%、更に好ましくは0〜10質量%である。上記以外の溶剤を混合することで、レジスト膜に対する溶解性、レジスト上層膜形成用組成物中の重合体の溶解性、レジスト膜からの溶出特性、などを適宜調整することができる。
These solvents may be used alone or in combination.
When a solvent other than the above is mixed, the mixing ratio is usually 0 to 30% by mass, preferably 0 to 20% by mass, more preferably 0 to 10%, based on the total amount of the solvent in the resist upper layer film-forming composition. % By mass. By mixing a solvent other than the above, the solubility in the resist film, the solubility of the polymer in the resist upper layer film-forming composition, the elution characteristics from the resist film, and the like can be appropriately adjusted.
本発明のレジスト上層膜形成用組成物は、上述した各成分を溶剤に溶解し、フィルター濾過することが好ましい。フィルターとしては、ポアサイズ0.1μm以下、より好ましくは0.05μm以下、更に好ましくは0.03μm以下のポリテトラフロロエチレン製、ポリエチレン製、ナイロン製のものが好ましい。なお、フィルターは、複数種類を直列又は並列に接続して用いてもよい。また、組成物を複数回濾過してもよく、複数回濾過する工程が循環濾過工程であっても良い。さらに、フィルター濾過の前後で、組成物に対して脱気処理などを行ってもよい。 The composition for forming a resist upper layer film of the present invention is preferably subjected to filter filtration by dissolving the above-described components in a solvent. The filter is preferably made of polytetrafluoroethylene, polyethylene, or nylon having a pore size of 0.1 μm or less, more preferably 0.05 μm or less, and still more preferably 0.03 μm or less. Note that a plurality of types of filters may be connected in series or in parallel. Moreover, the composition may be filtered a plurality of times, and the step of filtering a plurality of times may be a circulating filtration step. Furthermore, you may perform a deaeration process etc. with respect to a composition before and after filter filtration.
本発明の重合体(P)を含有するレジスト上層膜形成用組成物は、上記したように、金属含有量の合計が25ppb以下であり、15ppb以下であることが好ましく、10ppb以下であることがより好ましく、5ppb以下であることが更に好ましく、実質的に含まないこと(測定装置の検出限界以下であること)が更に好ましい。
上記金属含有量の合計は、典型的には、0.1ppb以上である。
As described above, the composition for forming a resist upper layer film containing the polymer (P) of the present invention has a total metal content of 25 ppb or less, preferably 15 ppb or less, and preferably 10 ppb or less. More preferably, it is more preferably 5 ppb or less, and it is further more preferable that it is not substantially contained (below the detection limit of the measuring device).
The total metal content is typically 0.1 ppb or more.
金属含有量は、誘導結合プラズマ質量分析法(Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry:ICP−MS)により測定されるものであり、具体的には、Perkin Elmer社製の誘導結合プラズマ(ICP)質量分析計「NexION 2000」を用いて測定できる。 The metal content is measured by inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS). Specifically, an inductively coupled plasma (ICP) mass spectrometer manufactured by Perkin Elmer “ It can be measured using “NexION 2000”.
上記金属含有量は、典型的には、Na原子、K原子、Mg原子、Al原子、Ca原子、Cr原子、Mn原子、Fe原子、Ni原子、Cu原子、Zn原子、Pb原子、Sn原子、Co原子、Li原子、Ti原子、Ag原子、W原子、V原子、Ba原子、Au原子、As原子、Cd原子、Mo原子、及び、Zr原子の各々における含有量の総和である。
ここで、Na原子、K原子、Mg原子、Al原子、Ca原子、Cr原子、Mn原子、Fe原子、Ni原子、Cu原子、Zn原子、Pb原子、Sn原子、Co原子、Li原子、Ti原子、Ag原子、W原子、V原子、Ba原子、Au原子、As原子、Cd原子、Mo原子、及び、Zr原子の含有量は、各々、1ppb以下であることが好ましい。
The metal content is typically Na atom, K atom, Mg atom, Al atom, Ca atom, Cr atom, Mn atom, Fe atom, Ni atom, Cu atom, Zn atom, Pb atom, Sn atom, It is the sum total of the content in each of Co atom, Li atom, Ti atom, Ag atom, W atom, V atom, Ba atom, Au atom, As atom, Cd atom, Mo atom, and Zr atom.
Here, Na atom, K atom, Mg atom, Al atom, Ca atom, Cr atom, Mn atom, Fe atom, Ni atom, Cu atom, Zn atom, Pb atom, Sn atom, Co atom, Li atom, Ti atom , Ag atom, W atom, V atom, Ba atom, Au atom, As atom, Cd atom, Mo atom, and Zr atom are each preferably 1 ppb or less.
<パターン形成方法>
本発明のパターン形成方法は、レジスト膜の上に、上記した本発明に係る上層膜形成用組成物により上層膜を形成する工程、レジスト膜を露光する工程、及び、露光されたレジスト膜を現像する工程を有するパターン形成方法である。
本発明のパターン形成方法は、ネガ型パターン形成方法であっても、ポジ型パターン形成方法であってもよい。
<Pattern formation method>
The pattern forming method of the present invention includes a step of forming an upper layer film on the resist film by the above-described composition for forming an upper layer film of the present invention, a step of exposing the resist film, and developing the exposed resist film It is a pattern formation method which has the process to do.
The pattern forming method of the present invention may be a negative pattern forming method or a positive pattern forming method.
レジスト膜は、レジスト組成物を、基板上に塗布して、レジスト膜を形成する工程aにより好適に形成される。
レジスト膜の上に、本発明に係る上層膜形成用組成物により上層膜を形成する工程は、レジスト膜上に本発明に係る上層膜形成用組成物を塗布することにより、レジスト膜上に上層膜を形成する工程bであることが好ましい。
レジスト膜を露光する工程は、上層膜が形成されたレジスト膜を露光する工程cとして後に説明する。
露光されたレジスト膜を現像する工程は、露光されたレジスト膜を、現像液を用いて現像してパターンを形成する工程dであることが好ましい。
The resist film is preferably formed by step a in which a resist composition is applied on a substrate to form a resist film.
The step of forming the upper layer film on the resist film with the composition for forming an upper layer film according to the present invention is performed by applying the composition for forming an upper layer film on the resist film to the upper layer on the resist film. The step b of forming a film is preferable.
The step of exposing the resist film will be described later as step c of exposing the resist film having the upper layer film formed thereon.
The step of developing the exposed resist film is preferably a step d of developing the exposed resist film using a developer to form a pattern.
<工程a>
工程aでは、レジスト組成物を基板上に塗布してレジスト膜を形成する。塗布方法としては、特に限定されず、従来公知のスピンコート法、スプレー法、ローラーコート法、浸漬法などを用いることができ、好ましくはスピンコート法である。
レジスト組成物を塗布後、必要に応じて基板を加熱(プリベーク)してもよい。これにより、不溶な残留溶剤の除去された膜を均一に形成することができる。プリベークの温度は特に限定されないが、50℃〜160℃が好ましく、より好ましくは、60℃〜140℃である。
レジスト膜の膜厚は、20〜200nmであることが好ましく、30〜100nmであることがより好ましい。
<Step a>
In step a, a resist composition is applied on a substrate to form a resist film. A coating method is not particularly limited, and a conventionally known spin coating method, spray method, roller coating method, dipping method, or the like can be used, and a spin coating method is preferable.
After applying the resist composition, the substrate may be heated (pre-baked) as necessary. Thereby, the film | membrane from which the insoluble residual solvent was removed can be formed uniformly. Although the temperature of prebaking is not specifically limited, 50 to 160 degreeC is preferable, More preferably, it is 60 to 140 degreeC.
The thickness of the resist film is preferably 20 to 200 nm, and more preferably 30 to 100 nm.
レジスト膜を形成する基板は特に限定されるものではなく、シリコン、SiN、SiO2やSiN等の無機基板、SOG等の塗布系無機基板等、IC等の半導体製造工程、液晶、サーマルヘッド等の回路基板の製造工程、さらにはその他のフォトアプリケーションのリソグラフィー工程で一般的に用いられる基板を用いることができる。 The substrate on which the resist film is formed is not particularly limited, such as silicon, SiN, inorganic substrates such as SiO 2 and SiN, coated inorganic substrates such as SOG, semiconductor manufacturing processes such as IC, liquid crystal, thermal head, etc. A substrate generally used in the circuit board manufacturing process, and also in the lithography process of other photo applications can be used.
レジスト膜を形成する前に、基板上に予め反射防止膜を塗設してもよい。
反射防止膜としては、チタン、二酸化チタン、窒化チタン、酸化クロム、カーボン、アモルファスシリコン等の無機膜型と、吸光剤とポリマー材料からなる有機膜型のいずれも用いることができる。また、有機反射防止膜として、ブリューワーサイエンス社製のDUV30シリーズや、DUV−40シリーズ、シプレー社製のAR−2、AR−3、AR−5、日産化学社製のARC29AなどのARCシリーズ等の市販の有機反射防止膜を使用することもできる。
Before forming the resist film, an antireflection film may be coated on the substrate in advance.
As the antireflection film, any of an inorganic film type such as titanium, titanium dioxide, titanium nitride, chromium oxide, carbon, and amorphous silicon, and an organic film type made of a light absorber and a polymer material can be used. In addition, as an organic antireflection film, ARC series such as DUV30 series manufactured by Brewer Science, DUV-40 series, AR-2, AR-3, AR-5 manufactured by Shipley, ARC29A manufactured by Nissan Chemical Co., etc. Commercially available organic antireflection films can also be used.
<工程b>
工程bでは、工程aで形成したレジスト膜上に、上層膜形成用組成物(トップコート組成物)を塗布し、その後、必要に応じて加熱(プリベーク(PB;Prebake))することにより、レジスト膜上に上層膜(以下、「トップコート」ともいう)を形成する。これにより、上述したように、現像後のレジストパターンにおいては、超微細の幅又は孔径(例えば、60nm以下)を有するトレンチパターン又はホールパターンを、高いDOF性能にて形成することができる。
本発明の効果がより優れるという理由から、工程bにおけるプリベークの温度(以下、「PB温度」ともいう)は、100℃以上が好ましく、105℃以上がより好ましく、110℃以上が更に好ましく、120℃以上が特に好ましく、120℃超が最も好ましい。
PB温度の上限値は、特に限定されないが、例えば、200℃以下が挙げられ、170℃以下が好ましく、160℃以下がより好ましく、150℃以下が更に好ましい。
<Process b>
In step b, an upper layer film-forming composition (topcoat composition) is applied on the resist film formed in step a, and then heated (pre-baked (PB)) as necessary. An upper film (hereinafter also referred to as “top coat”) is formed on the film. Thereby, as described above, in the resist pattern after development, a trench pattern or a hole pattern having an ultrafine width or hole diameter (for example, 60 nm or less) can be formed with high DOF performance.
For the reason that the effect of the present invention is more excellent, the pre-baking temperature in the step b (hereinafter also referred to as “PB temperature”) is preferably 100 ° C. or higher, more preferably 105 ° C. or higher, further preferably 110 ° C. or higher, 120 C. or higher is particularly preferable, and a temperature exceeding 120 ° C. is most preferable.
Although the upper limit of PB temperature is not specifically limited, For example, 200 degrees C or less is mentioned, 170 degrees C or less is preferable, 160 degrees C or less is more preferable, 150 degrees C or less is still more preferable.
後述する工程cの露光を液浸露光とする場合、トップコートは、レジスト膜と液浸液との間に配置され、レジスト膜を直接、液浸液に接触させない層として機能する。この場合、トップコート(トップコート組成物)が有することが好ましい特性としては、レジスト膜への塗布適正、放射線、特に193nmに対する透明性、液浸液(好ましくは水)に対する難溶性である。また、トップコートは、レジスト膜と混合せず、さらにレジスト膜の表面に均一に塗布できることが好ましい。
なお、トップコート組成物を、レジスト膜の表面に、レジスト膜を溶解せずに均一に塗布するために、トップコート組成物は、レジスト膜を溶解しない溶剤を含有することが好ましい。レジスト膜を溶解しない溶剤としては、後述する有機系現像液とは異なる成分の溶剤を用いることがさらに好ましい。トップコート組成物の塗布方法は、特に限定されず、従来公知のスピンコート法、スプレー法、ローラーコート法、浸漬法などを用いることができる。
トップコート組成物の詳細は、上述の通りである。
When the exposure in step c described later is immersion exposure, the top coat is disposed between the resist film and the immersion liquid and functions as a layer that does not directly contact the resist film with the immersion liquid. In this case, it is preferable that the top coat (top coat composition) has properties such as suitability for application to a resist film, transparency to radiation, particularly 193 nm, and poor solubility in an immersion liquid (preferably water). Further, it is preferable that the top coat is not mixed with the resist film and can be uniformly applied to the surface of the resist film.
In addition, in order to apply | coat a topcoat composition uniformly on the surface of a resist film, without melt | dissolving a resist film, it is preferable that a topcoat composition contains the solvent which does not melt | dissolve a resist film. As the solvent that does not dissolve the resist film, it is more preferable to use a solvent having a component different from the organic developer described later. A method for applying the top coat composition is not particularly limited, and a conventionally known spin coat method, spray method, roller coat method, dipping method, or the like can be used.
The details of the top coat composition are as described above.
トップコートの膜厚は特に制限されないが、露光光源に対する透明性の観点から、通常5nm〜300nm、好ましくは10nm〜300nm、より好ましくは20nm〜200nm、更に好ましくは30nm〜100nmの厚みで形成される。
トップコートを形成後、必要に応じて基板を加熱する。
トップコートの屈折率は、解像性の観点から、レジスト膜の屈折率に近いことが好ましい。
トップコートは液浸液に不溶であることが好ましく、水に不溶であることがより好ましい。
トップコートの後退接触角は、液浸液追随性の観点から、トップコートに対する液浸液の後退接触角(23℃)が50〜100度であることが好ましく、80〜100度であることがより好ましい。
液浸露光においては、露光ヘッドが高速でウエハ上をスキャンし露光パターンを形成していく動きに追随して、液浸液がウエハ上を動く必要があることから、動的な状態におけるレジスト膜に対する液浸液の接触角が重要になり、より良好なレジスト性能を得るためには、上記範囲の後退接触角を有することが好ましい。
The thickness of the top coat is not particularly limited, but is usually 5 nm to 300 nm, preferably 10 nm to 300 nm, more preferably 20 nm to 200 nm, and still more preferably 30 nm to 100 nm, from the viewpoint of transparency to the exposure light source. .
After forming the top coat, the substrate is heated as necessary.
The refractive index of the top coat is preferably close to the refractive index of the resist film from the viewpoint of resolution.
The top coat is preferably insoluble in the immersion liquid, and more preferably insoluble in water.
The receding contact angle of the top coat is preferably 50 to 100 degrees, and preferably 80 to 100 degrees, from the viewpoint of immersion liquid followability. More preferred.
In immersion exposure, the immersion head needs to move on the wafer following the movement of the exposure head to scan the wafer at high speed and form an exposure pattern. In order to obtain better resist performance, it is preferable to have a receding contact angle in the above range.
トップコートを剥離する際は、後述する有機系現像液を使用してもよいし、別途剥離剤を使用してもよい。剥離剤としては、レジスト膜への浸透が小さい溶剤が好ましい。トップコートの剥離がレジスト膜の現像と同時にできるという点では、トップコートは、有機系現像液により剥離できることが好ましい。剥離に用いる有機系現像液としては、レジスト膜の低露光部を溶解除去できるものであれば特に制限されず、後述するケトン系溶剤、エステル系溶剤、アルコール系溶剤、アミド系溶剤、エーテル系溶剤等の極性溶剤及び炭化水素系溶剤を含む現像液の中から選択でき、ケトン系溶剤、エステル系溶剤、アルコール系溶剤、エーテル系溶剤を含む現像液が好ましく、エステル系溶剤を含む現像液がより好ましく、酢酸ブチルを含む現像液が更に好ましい。 When peeling the top coat, an organic developer described later may be used, or a separate release agent may be used. As the release agent, a solvent having a small penetration into the resist film is preferable. From the viewpoint that the top coat can be peeled off simultaneously with the development of the resist film, the top coat is preferably peelable by an organic developer. The organic developer used for the stripping is not particularly limited as long as it can dissolve and remove the low-exposed portion of the resist film, and will be described later ketone solvents, ester solvents, alcohol solvents, amide solvents, ether solvents. Developers containing polar solvents and hydrocarbon solvents such as ketone solvents, ester solvents, alcohol solvents, ether solvents are preferred, and developers containing ester solvents are more preferred. A developer containing butyl acetate is more preferred.
有機系現像液で剥離するという観点からは、トップコートは有機系現像液に対する溶解速度が1〜300nm/secが好ましく、10〜100nm/secがより好ましい。
ここで、トップコートの有機系現像液に対する溶解速度とは、トップコートを成膜した後に現像液に暴露した際の膜厚減少速度であり、本発明においては23℃の酢酸ブチル溶液に浸漬させた際の速度とする。
トップコートの有機系現像液に対する溶解速度を1nm/sec秒以上、好ましくは10nm/sec以上とすることによって、レジスト膜を現像した後の現像欠陥発生が低減する効果がある。また、300nm/sec以下、好ましくは100nm/sec以下とすることによって、おそらくは、液浸露光時の露光ムラが低減した影響で、レジスト膜を現像した後のパターンのラインエッジラフネスがより良好になるという効果がある。
トップコートはその他の公知の現像液、例えば、アルカリ水溶液などを用いて除去してもよい。使用できるアルカリ水溶液として具体的には、テトラメチルアンモニウムヒドロキシドの水溶液が挙げられる。
From the viewpoint of peeling with an organic developer, the topcoat preferably has a dissolution rate in the organic developer of 1 to 300 nm / sec, more preferably 10 to 100 nm / sec.
Here, the dissolution rate of the top coat in the organic developer is a film thickness reduction rate when the top coat is formed and then exposed to the developer. In the present invention, the top coat is immersed in a butyl acetate solution at 23 ° C. Speed.
By setting the dissolution rate of the top coat in the organic developer to 1 nm / sec or more, preferably 10 nm / sec or more, there is an effect of reducing development defects after developing the resist film. In addition, by setting it to 300 nm / sec or less, preferably 100 nm / sec or less, the line edge roughness of the pattern after developing the resist film becomes better, possibly due to the effect of reducing the exposure unevenness during immersion exposure. There is an effect.
The top coat may be removed using another known developer, for example, an alkaline aqueous solution. Specific examples of the aqueous alkali solution that can be used include an aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide.
<工程c>
工程cにおける露光は、一般的に知られている方法により行うことができ、例えば、トップコートが形成されたレジスト膜に対して、所定のマスクを通して、活性光線又は放射線を照射する。このとき、好ましくは、活性光線又は放射線を、液浸液を介して照射するが、これに限定されるものではない。露光量は適宜設定できるが、通常1〜100mJ/cm2である。
本発明における露光装置に用いられる光源の波長は、特に限定されないが、250nm以下の波長の光を用いることが好ましく、その例としては、KrFエキシマレーザー光(248nm)、ArFエキシマレーザー光(193nm)、F2エキシマレーザー光(157nm)、EUV光(13.5nm)、電子線等が挙げられる。この中でも、ArFエキシマレーザー光(193nm)を用いることが好ましい。
<Process c>
The exposure in step c can be performed by a generally known method. For example, the resist film on which the top coat is formed is irradiated with actinic rays or radiation through a predetermined mask. At this time, preferably, the actinic ray or radiation is irradiated through the immersion liquid, but is not limited thereto. Although an exposure amount can be set suitably, it is 1-100 mJ / cm < 2 > normally.
The wavelength of the light source used in the exposure apparatus of the present invention is not particularly limited, but it is preferable to use light having a wavelength of 250 nm or less. Examples thereof include KrF excimer laser light (248 nm) and ArF excimer laser light (193 nm). F 2 excimer laser light (157 nm), EUV light (13.5 nm), electron beam, and the like. Among these, it is preferable to use ArF excimer laser light (193 nm).
液浸露光を行う場合、露光の前に、及び/又は、露光の後、後述する加熱を行う前に、膜の表面を、水系の薬液で洗浄してもよい。
液浸液は、露光波長に対して透明であり、かつ膜上に投影される光学像の歪みを最小限に留めるよう、屈折率の温度係数ができる限り小さい液体が好ましいが、特に露光光源がArFエキシマレーザー光(波長:193nm)である場合には、上述の観点に加えて、入手の容易さ、取り扱いのし易さといった点から水を用いるのが好ましい。
水を用いる場合、水の表面張力を減少させるとともに、界面活性力を増大させる添加剤(液体)を僅かな割合で添加してもよい。この添加剤は基板上のレジスト膜を溶解させず、且つレンズ素子の下面の光学コートに対する影響が無視できるものが好ましい。使用する水としては、蒸留水が好ましい。更にイオン交換フィルター等を通して濾過を行った純水を用いてもよい。これにより、不純物の混入による、レジスト膜上に投影される光学像の歪みを抑制することができる。
また、さらに屈折率が向上できるという点で屈折率1.5以上の媒体を用いることもできる。この媒体は、水溶液でもよく有機溶剤でもよい。
When immersion exposure is performed, the surface of the film may be washed with an aqueous chemical solution before exposure and / or after exposure and before heating described later.
The immersion liquid is preferably a liquid that is transparent to the exposure wavelength and has a refractive index temperature coefficient as small as possible so as to minimize distortion of the optical image projected onto the film. In the case of ArF excimer laser light (wavelength: 193 nm), it is preferable to use water from the viewpoints of availability and ease of handling in addition to the above-mentioned viewpoints.
When water is used, an additive (liquid) that reduces the surface tension of water and increases the surface activity may be added in a small proportion. This additive is preferably one that does not dissolve the resist film on the substrate and can ignore the influence on the optical coating on the lower surface of the lens element. As water to be used, distilled water is preferable. Further, pure water filtered through an ion exchange filter or the like may be used. Thereby, distortion of the optical image projected on the resist film due to mixing of impurities can be suppressed.
Further, a medium having a refractive index of 1.5 or more can be used in that the refractive index can be further improved. This medium may be an aqueous solution or an organic solvent.
本発明のパターン形成方法は、工程c(露光工程)を複数回有していてもよい。その場合の、複数回の露光は同じ光源を用いても、異なる光源を用いてもよいが、1回目の露光には、ArFエキシマレーザー光(波長;193nm)を用いることが好ましい。 The pattern formation method of this invention may have the process c (exposure process) in multiple times. In this case, the same light source or different light sources may be used for the multiple exposures, but ArF excimer laser light (wavelength: 193 nm) is preferably used for the first exposure.
露光の後、好ましくは、加熱(ベーク、PEBともいう)を行い、現像(好ましくはさらにリンス)をする。これにより良好なパターンを得ることができる。PEBの温度は、良好なレジストパターンが得られる限り特に限定されるものではなく、通常40℃〜16
0℃である。PEBは、1回でも複数回であってもよい。
After exposure, preferably, heating (also referred to as baking or PEB) is performed and development (preferably further rinsing) is performed. Thereby, a good pattern can be obtained. The temperature of PEB is not particularly limited as long as a good resist pattern can be obtained.
0 ° C. PEB may be performed once or multiple times.
<工程d>
工程dにおいて使用される現像液は、アルカリ現像液であってもよく、有機溶剤を含む現像液であってもよい。アルカリ現像液による現像工程と有機溶剤を含む現像液による現像工程を組み合わせてもよい。
アルカリ現像液としては、通常、テトラメチルアンモニウムヒドロキシドに代表される4級アンモニウム塩が用いられるが、これ以外にも無機アルカリ、1〜3級アミン、アルコールアミン、環状アミン等のアルカリ水溶液も使用可能である。
具体的には、アルカリ現像液としては、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、ケイ酸ナトリウム、メタケイ酸ナトリウム、アンモニア水などの無機アルカリ類;エチルアミン、n−プロピルアミンなどの第一アミン類;ジエチルアミン、ジ−n−ブチルアミンなどの第二アミン類;トリエチルアミン、メチルジエチルアミンなどの第三アミン類;ジメチルエタノールアミン、トリエタノールアミンなどのアルコールアミン類;テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラエチルアンモニウムヒドロキシドなどの第四級アンモニウム塩;ピロール、ピペリジンなどの環状アミン類;等のアルカリ性水溶液を使用することができる。これらの中でもテトラエチルアンモニウムヒドロキシドの水溶液を用いることが好ましい。
さらに、上記アルカリ現像液にアルコール類、界面活性剤を適当量添加してもよい。アルカリ現像液のアルカリ濃度は、通常0.1〜20質量%である。アルカリ現像液のpHは、通常10.0〜15.0である。
アルカリ現像液を用いて現像を行う時間は、通常10〜300秒である。
アルカリ現像液のアルカリ濃度(及びpH)及び現像時間は、形成するパターンに応じて、適宜調整することができる。
アルカリ現像液を用いた現像の後にリンス液を用いて洗浄してもよく、そのリンス液としては、純水を使用し、界面活性剤を適当量添加して使用することもできる。
また、現像処理または、リンス処理の後に、パターン上に付着している現像液またはリンス液を超臨界流体により除去する処理を行うことができる。
更に、リンス処理または超臨界流体による処理の後、パターン中に残存する水分を除去するために加熱処理を行うことができる。
<Process d>
The developer used in step d may be an alkali developer or a developer containing an organic solvent. You may combine the image development process by an alkali developing solution, and the image development process by the developing solution containing the organic solvent.
As the alkaline developer, a quaternary ammonium salt typified by tetramethylammonium hydroxide is usually used. In addition, an alkaline aqueous solution such as an inorganic alkali, a primary to tertiary amine, an alcohol amine, or a cyclic amine is also used. Is possible.
Specifically, examples of the alkali developer include inorganic alkalis such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium carbonate, sodium silicate, sodium metasilicate, and aqueous ammonia; first amines such as ethylamine and n-propylamine. Secondary amines such as diethylamine and di-n-butylamine; tertiary amines such as triethylamine and methyldiethylamine; alcohol amines such as dimethylethanolamine and triethanolamine; tetramethylammonium hydroxide and tetraethylammoniumhydroxy Alkaline aqueous solutions such as quaternary ammonium salts such as pyrrole; cyclic amines such as pyrrole and piperidine; and the like can be used. Among these, it is preferable to use an aqueous solution of tetraethylammonium hydroxide.
Furthermore, an appropriate amount of alcohol or surfactant may be added to the alkaline developer. The alkali concentration of the alkali developer is usually from 0.1 to 20% by mass. The pH of the alkali developer is usually from 10.0 to 15.0.
The time for developing with an alkali developer is usually 10 to 300 seconds.
The alkali concentration (and pH) and development time of the alkali developer can be appropriately adjusted according to the pattern to be formed.
You may wash | clean using a rinse solution after image development using an alkali developing solution. As the rinse solution, pure water can be used and an appropriate amount of a surfactant can be added.
Further, after the development process or the rinsing process, a process of removing the developer or the rinsing liquid adhering to the pattern with a supercritical fluid can be performed.
Further, after the rinsing process or the supercritical fluid process, a heat treatment can be performed to remove moisture remaining in the pattern.
有機溶剤を含有する現像液(以下、有機系現像液ともいう)としては、ケトン系溶剤、エステル系溶剤、アルコール系溶剤、アミド系溶剤、エーテル系溶剤等の極性溶剤及び炭化水素系溶剤を含有する現像液が挙げられる。
ケトン系溶剤としては、例えば、国際公開2016/136596号の段落〔0276〕に記載のものが挙げられる。
エステル系溶剤としては、例えば、国際公開2016/136596号の段落〔0276〕に記載のものが挙げられる。
アルコール系溶剤としては、例えば、国際公開2016/136596号の段落〔0276〕に記載のものが挙げられる。
エーテル系溶剤としては、国際公開2016/136596号の段落〔0276〕に記載のグリコールエーテル系溶剤の他、例えば、ジオキサン、テトラヒドロフラン等が挙げられる。
アミド系溶剤としては、例えば、N−メチル−2−ピロリドン、N,N−ジメチルアセトアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、ヘキサメチルホスホリックトリアミド、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン等が使用できる。
炭化水素系溶剤としては、例えば、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素系溶剤;ペンタン、ヘキサン、オクタン、デカンなどの脂肪族炭化水素系溶剤;等が挙げられる。
なお、炭化水素系溶剤である脂肪族炭化水素系溶剤においては、同じ炭素数で異なる構造の化合物の混合物であってもよい。例えば、脂肪族炭化水素系溶媒としてデカンを使用した場合、同じ炭素数で異なる構造の化合物である2−メチルノナン、2,2−ジメチルオクタン、4−エチルオクタン、イソオクタンなどが脂肪族炭化水素系溶媒に含まれていてもよい。また、上記同じ炭素数で異なる構造の化合物は、1種のみが含まれていてもよいし、上記のように複数種含まれていてもよい。
上記の溶剤は、複数混合してもよいし、上記以外の溶剤や水と混合し使用してもよい。ただし、本発明の効果を十二分に奏するためには、現像液全体としての含水率が10質量%未満であることが好ましく、実質的に水分を含有しないことがより好ましい。
すなわち、有機系現像液に対する有機溶剤の使用量は、現像液の全量に対して、90質量%以上100質量%以下が好ましく、95質量%以上100質量%以下がより好ましい。
Developers containing organic solvents (hereinafter also referred to as organic developers) include polar solvents such as ketone solvents, ester solvents, alcohol solvents, amide solvents, ether solvents, and hydrocarbon solvents. Developing solution.
Examples of the ketone solvent include those described in paragraph [0276] of International Publication No. 2016/136596.
Examples of the ester solvent include those described in paragraph [0276] of International Publication No. 2016/136596.
Examples of the alcohol solvent include those described in paragraph [0276] of International Publication No. 2016/136596.
Examples of the ether solvent include dioxane, tetrahydrofuran and the like in addition to the glycol ether solvent described in paragraph [0276] of International Publication No. 2016/136596.
Examples of the amide solvent include N-methyl-2-pyrrolidone, N, N-dimethylacetamide, N, N-dimethylformamide, hexamethylphosphoric triamide, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone and the like. Can be used.
Examples of the hydrocarbon solvent include aromatic hydrocarbon solvents such as toluene and xylene; aliphatic hydrocarbon solvents such as pentane, hexane, octane and decane;
The aliphatic hydrocarbon solvent that is a hydrocarbon solvent may be a mixture of compounds having the same number of carbon atoms and different structures. For example, when decane is used as the aliphatic hydrocarbon solvent, 2-methylnonane, 2,2-dimethyloctane, 4-ethyloctane, isooctane, etc., which are compounds having the same carbon number and different structures, are aliphatic hydrocarbon solvents. May be included. In addition, the compounds having the same number of carbon atoms and different structures may include only one kind or plural kinds as described above.
A plurality of the above solvents may be mixed, or may be used by mixing with a solvent other than those described above or water. However, in order to fully achieve the effects of the present invention, the water content of the developer as a whole is preferably less than 10% by mass, and more preferably substantially free of moisture.
That is, the amount of the organic solvent used with respect to the organic developer is preferably 90% by mass or more and 100% by mass or less, and more preferably 95% by mass or more and 100% by mass or less with respect to the total amount of the developer.
これらのうち、有機系現像液としては、ケトン系溶剤、エステル系溶剤、アルコール系溶剤、アミド系溶剤及びエーテル系溶剤からなる群より選択される少なくとも1種類の有機溶剤を含有する現像液が好ましく、ケトン系溶剤、又は、エステル系溶剤を含む現像液がより好ましく、酢酸ブチル、プロピオン酸ブチル、又は、2−ヘプタノンを含む現像液が更に好ましい。 Among these, the organic developer is preferably a developer containing at least one organic solvent selected from the group consisting of ketone solvents, ester solvents, alcohol solvents, amide solvents and ether solvents. More preferably, a developer containing a ketone solvent or an ester solvent is more preferred, and a developer containing butyl acetate, butyl propionate, or 2-heptanone is more preferred.
有機系現像液の蒸気圧は、20℃において、5kPa以下が好ましく、3kPa以下がより好ましく、2kPa以下が更に好ましい。有機系現像液の蒸気圧を5kPa以下にすることにより、現像液の基板上あるいは現像カップ内での蒸発が抑制され、ウエハ面内の温度均一性が向上し、結果としてウエハ面内の寸法均一性が良化する。
5kPa以下(2kPa以下)の蒸気圧を有する具体的な例としては、特開2014−71304号公報の段落[0165]に記載された溶剤が挙げられる。
The vapor pressure of the organic developer at 20 ° C. is preferably 5 kPa or less, more preferably 3 kPa or less, and even more preferably 2 kPa or less. By setting the vapor pressure of the organic developer to 5 kPa or less, the evaporation of the developer on the substrate or in the developing cup is suppressed, and the temperature uniformity in the wafer surface is improved. As a result, the dimensions in the wafer surface are uniform. Sexuality improves.
Specific examples having a vapor pressure of 5 kPa or less (2 kPa or less) include the solvents described in paragraph [0165] of JP-A No. 2014-71304.
有機系現像液には、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特に限定されないが、例えば、イオン性や非イオン性のフッ素系及び/又はシリコン系界面活性剤等を用いることができる。これらのフッ素及び/又はシリコン系界面活性剤として、例えば特開昭62−36663号公報、特開昭61−226746号公報、特開昭61−226745号公報、特開昭62−170950号公報、特開昭63−34540号公報、特開平7−230165号公報、特開平8−62834号公報、特開平9−54432号公報、特開平9−5988号公報、米国特許第5405720号明細書、同5360692号明細書、同5529881号明細書、同5296330号明細書、同5436098号明細書、同5576143号明細書、同5294511号明細書、同5824451号明細書記載の界面活性剤を挙げることができ、好ましくは、非イオン性の界面活性剤である。非イオン性の界面活性剤としては特に限定されないが、フッ素系界面活性剤又はシリコン系界面活性剤を用いることが更に好ましい。
界面活性剤の使用量は現像液の全量に対して、通常0.001〜5質量%、好ましくは0.005〜2質量%、更に好ましくは0.01〜0.5質量%である。
有機系現像液は、塩基性化合物を含んでいてもよい。本発明で用いられる有機系現像液が含みうる塩基性化合物の具体例及び好ましい例としては、レジスト組成物が含みうる塩基性化合物として後述するものと同様である。
An appropriate amount of a surfactant can be added to the organic developer as required.
The surfactant is not particularly limited, and for example, ionic or nonionic fluorine-based and / or silicon-based surfactants can be used. Examples of these fluorine and / or silicon surfactants include, for example, JP-A No. 62-36663, JP-A No. 61-226746, JP-A No. 61-226745, JP-A No. 62-170950, JP-A-63-334540, JP-A-7-230165, JP-A-8-62834, JP-A-9-54432, JP-A-9-5988, US Pat. No. 5,405,720, The surfactants described in the specifications of US Pat. Preferably, it is a nonionic surfactant. Although it does not specifically limit as a nonionic surfactant, It is still more preferable to use a fluorochemical surfactant or a silicon-type surfactant.
The amount of the surfactant used is usually 0.001 to 5% by mass, preferably 0.005 to 2% by mass, and more preferably 0.01 to 0.5% by mass with respect to the total amount of the developer.
The organic developer may contain a basic compound. Specific examples and preferred examples of the basic compound that can be contained in the organic developer used in the present invention are the same as those described below as the basic compound that can be contained in the resist composition.
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吐出ノズルをスキャンしながら現像液を吐出しつづける方法(ダイナミックディスペンス法)等が挙げられる。 As a development 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 discharging the developer while scanning the developer discharge nozzle on the substrate rotating at a constant speed (dynamic dispensing method) Etc.
また、有機溶剤を含む現像液を用いて現像する工程の後に、他の溶媒に置換しながら、現像を停止する工程を有していてもよい。 Moreover, you may have the process of stopping image development, substituting with another solvent after the process developed using the developing solution containing an organic solvent.
有機溶剤を含む現像液を用いて現像する工程の後には、リンス液を用いて洗浄する工程を含んでいてもよい。
リンス液としては、レジストパターンを溶解しなければ特に制限はなく、一般的な有機溶剤を含む溶液を使用することができる。上記リンス液としては、例えば、有機系現像液に含まれる有機溶剤として前掲した、炭化水素系溶剤、ケトン系溶剤、エステル系溶剤、アルコール系溶剤、アミド系溶剤及びエーテル系溶剤から選択される少なくとも1種類の有機溶剤を含有するリンス液を用いることが好ましい。より好ましくは、炭化水素系溶剤、ケトン系溶剤、エステル系溶剤、アルコール系溶剤、アミド系溶剤から選択される少なくとも1種類の有機溶剤を含有するリンス液を用いて洗浄する工程を行う。更に好ましくは、炭化水素系溶剤、アルコール系溶剤又はエステル系溶剤を含有するリンス液を用いて洗浄する工程を行う。特に好ましくは、1価アルコールを含有するリンス液を用いて洗浄する工程を行う。
After the step of developing using a developer containing an organic solvent, a step of washing with a rinse solution may be included.
The rinsing liquid is not particularly limited as long as it does not dissolve the resist pattern, and a solution containing a general organic solvent can be used. The rinsing liquid is, for example, at least selected from the hydrocarbon solvents, ketone solvents, ester solvents, alcohol solvents, amide solvents, and ether solvents listed above as the organic solvent contained in the organic developer. It is preferable to use a rinse liquid containing one type of organic solvent. More preferably, the cleaning step is performed using a rinse solution containing at least one organic solvent selected from hydrocarbon solvents, ketone solvents, ester solvents, alcohol solvents, and amide solvents. More preferably, the washing step is performed using a rinsing liquid containing a hydrocarbon solvent, an alcohol solvent or an ester solvent. Particularly preferably, the cleaning step is performed using a rinse solution containing a monohydric alcohol.
ここで、リンス工程で用いられる1価アルコールとしては、例えば、直鎖状、分岐状、環状の1価アルコールが挙げられ、具体的には、1−ブタノール、2−ブタノール、3−メチル−1−ブタノール、3−メチル−2−ブタノール、tert―ブチルアルコール、1−ペンタノール、2−ペンタノール、3−メチル−2−ペンタノール、4−メチル−2−ペンタノール、1−ヘキサノール、2−ヘキサノール、3−ヘキサノール、4−メチル−2−ヘキサノール、5−メチル−2−ヘキサノール、1−ヘプタノール、2−ヘプタノール、3−ヘプタノール、4−メチル−2−ヘプタノール、5−メチル−2−ヘプタノール、1−オクタノール、2−オクタノール、3−オクタノール、4−オクタノール、4−メチル−2−オクタノール、5−メチル−2−オクタノール、6−メチル−2−オクタノール、2−ノナノール、4−メチル−2−ノナノール、5−メチル−2−ノナノール、6−メチル−2−ノナノール、7−メチル−2-ノナノール、2−デカノールなどを用いることができ、好ましくは、1−ヘキサノール、2−ヘキサノール、1−ペンタノール、3−メチル−1−ブタノール、4−メチル−2−ヘプタノールである。 Here, examples of the monohydric alcohol used in the rinsing step include linear, branched, and cyclic monohydric alcohols, and specifically include 1-butanol, 2-butanol, and 3-methyl-1. -Butanol, 3-methyl-2-butanol, tert-butyl alcohol, 1-pentanol, 2-pentanol, 3-methyl-2-pentanol, 4-methyl-2-pentanol, 1-hexanol, 2- Hexanol, 3-hexanol, 4-methyl-2-hexanol, 5-methyl-2-hexanol, 1-heptanol, 2-heptanol, 3-heptanol, 4-methyl-2-heptanol, 5-methyl-2-heptanol, 1-octanol, 2-octanol, 3-octanol, 4-octanol, 4-methyl-2-octanol, 5 Methyl-2-octanol, 6-methyl-2-octanol, 2-nonanol, 4-methyl-2-nonanol, 5-methyl-2-nonanol, 6-methyl-2-nonanol, 7-methyl-2-nonanol, 2-decanol and the like can be used, and preferably 1-hexanol, 2-hexanol, 1-pentanol, 3-methyl-1-butanol, and 4-methyl-2-heptanol.
また、リンス工程で用いられる炭化水素系溶剤としては、例えば、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素系溶剤;ペンタン、ヘキサン、オクタン、デカン(n−デカン)、ウンデカンなどの脂肪族炭化水素系溶剤;等が挙げられる。
リンス液としてエステル系溶剤を用いる場合には、エステル系溶剤(1種または2種以上)に加えて、グリコールエーテル系溶剤を用いてもよい。この場合の具体例としては、エステル系溶剤(好ましくは、酢酸ブチル)を主成分として、グリコールエーテル系溶剤(好ましくはプロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME))を副成分として用いることが挙げられる。これにより、残渣欠陥が抑制される。
Examples of the hydrocarbon solvent used in the rinsing step include aromatic hydrocarbon solvents such as toluene and xylene; aliphatic hydrocarbon solvents such as pentane, hexane, octane, decane (n-decane), and undecane. And the like.
When an ester solvent is used as the rinsing liquid, a glycol ether solvent may be used in addition to the ester solvent (one or more). Specific examples in this case include using an ester solvent (preferably butyl acetate) as a main component and a glycol ether solvent (preferably propylene glycol monomethyl ether (PGME)) as a subcomponent. Thereby, residue defects are suppressed.
上記各成分は、複数混合してもよいし、上記以外の有機溶剤と混合し使用してもよい。
リンス液中の含水率は、10質量%以下が好ましく、より好ましくは5質量%以下、特に好ましくは3質量%以下である。含水率を10質量%以下にすることで、良好な現像特性を得ることができる。
リンス液の蒸気圧は、20℃において0.05〜5kPaが好ましく、0.1〜5kPaがより好ましく、0.12〜3kPaがさらに好ましい。リンス液の蒸気圧を0.05〜5kPaにすることにより、ウエハ面内の温度均一性が向上し、更にはリンス液の浸透に起因した膨潤が抑制され、ウエハ面内の寸法均一性が良化する。
リンス液には、界面活性剤を適当量添加して使用することもできる。
A plurality of the above components may be mixed, or may be used by mixing with an organic solvent other than the above.
The water content in the rinse liquid is preferably 10% by mass or less, more preferably 5% by mass or less, and particularly preferably 3% by mass or less. By setting the water content to 10% by mass or less, good development characteristics can be obtained.
The vapor pressure of the rinsing liquid is preferably 0.05 to 5 kPa, more preferably 0.1 to 5 kPa, further preferably 0.12 to 3 kPa at 20 ° C. By setting the vapor pressure of the rinsing liquid to 0.05 to 5 kPa, the temperature uniformity in the wafer surface is improved, and further, the swelling due to the penetration of the rinsing liquid is suppressed, and the dimensional uniformity in the wafer surface is good. Turn into.
An appropriate amount of a surfactant can be added to the rinse solution.
リンス工程においては、有機溶剤を含む現像液を用いる現像を行ったウエハを上記の有機溶剤を含むリンス液を用いて洗浄処理する。洗浄処理の方法は特に限定されないが、例えば、一定速度で回転している基板上にリンス液を吐出し続ける方法(回転塗布法)、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)、などを適用することができ、この中でも回転塗布方法で洗浄処理を行い、洗浄後に基板を2000rpm〜4000rpmの回転数で回転させ、リンス液を基板上から除去することが好ましい。また、リンス工程の後に加熱工程(PostBake)を含むことも好ましい。ベークによりパターン間及びパターン内部に残留した現像液及びリンス液が除去される。リンス工程の後の加熱工程は、通常40〜160℃、好ましくは70〜95℃で、通常10秒〜3分、好ましくは30秒から90秒間行う。 In the rinsing step, the wafer that has been developed using the developer containing the organic solvent is cleaned using the rinse solution containing the organic solvent. The method of the cleaning treatment is not particularly limited. For example, a method of continuously discharging the rinse liquid onto the substrate rotating at a constant speed (rotary coating method), and immersing the substrate in a bath filled with the rinse liquid for a certain period of time. A method (dip method), a method of spraying a rinsing liquid on the substrate surface (spray method), and the like can be applied. Among them, a cleaning treatment is performed by a spin coating method, and after cleaning, the substrate is rotated at a speed of 2000 rpm to 4000 rpm. It is preferable to rotate and remove the rinse liquid from the substrate. Moreover, it is also preferable to include a heating process (PostBake) after the rinsing process. The developing solution and the rinsing solution remaining between the patterns and inside the patterns are removed by baking. The heating step after the rinsing step is usually 40 to 160 ° C., preferably 70 to 95 ° C., and usually 10 seconds to 3 minutes, preferably 30 seconds to 90 seconds.
また、本発明のパターン形成方法は、有機系現像液を用いた現像工程と、アルカリ現像液を用いた現像工程とを有していてもよい。有機系現像液を用いた現像によって露光強度の弱い部分が除去され、アルカリ現像液を用いた現像を行うことによって露光強度の強い部分も除去される。このように現像を複数回行う多重現像プロセスにより、中間的な露光強度の領域のみを溶解させずにパターン形成が行えるので、通常より微細なパターンを形成できる(特開2008−292975号公報の段落[0077]と同様のメカニズム)。 Moreover, the pattern formation method of this invention may have the image development process using an organic type developing solution, and the image development process using an alkali developing solution. A portion with low exposure intensity is removed by development using an organic developer, and a portion with high exposure intensity is also removed by development using an alkali developer. In this way, the multiple development process in which development is performed a plurality of times enables pattern formation without dissolving only the intermediate exposure intensity region, so that a finer pattern than usual can be formed (paragraph of JP 2008-292975 A). [Mechanism similar to [0077]).
レジスト組成物、及び、本発明のパターン形成方法において使用される、レジスト上層膜形成用組成物以外の各種材料(例えば、レジスト溶剤、現像液、リンス液、反射防止膜形成用組成物など)は、金属等の不純物を含まないことが好ましい。これら材料に含まれる不純物の含有量としては、1ppm以下が好ましく、100ppt以下がより好ましく、10ppt以下が更に好ましく、実質的に含まないこと(測定装置の検出限界以下であること)が特に好ましい。
上記各種材料から金属等の不純物を除去する方法としては、例えば、フィルターを用いた濾過を挙げることができる。フィルター孔径としては、ポアサイズ10nm以下が好ましく、5nm以下がより好ましく、3nm以下が更に好ましい。フィルターの材質としては、ポリテトラフロロエチレン製、ポリエチレン製、ナイロン製のフィルターが好ましい。フィルターは、有機溶剤であらかじめ洗浄したものを用いてもよい。フィルター濾過工程では、複数種類のフィルターを直列又は並列に接続して用いてもよい。複数種類のフィルターを使用する場合は、孔径及び/又は材質が異なるフィルターを組み合わせて使用しても良い。また、各種材料を複数回濾過してもよく、複数回濾過する工程が循環濾過工程であっても良い。
また、上記各種材料に含まれる金属等の不純物を低減する方法としては、各種材料を構成する原料として金属含有量が少ない原料を選択する、各種材料を構成する原料に対してフィルター濾過を行う、装置内をテフロン(登録商標)でライニングする等してコンタミネーションを可能な限り抑制した条件下で蒸留を行う等の方法を挙げることができる。各種材料を構成する原料に対して行うフィルター濾過における好ましい条件は、上記した条件と同様である。
フィルター濾過の他、吸着材による不純物の除去を行っても良く、フィルター濾過と吸着材を組み合わせて使用しても良い。吸着材としては、公知の吸着材を用いることができ、例えば、シリカゲル、ゼオライトなどの無機系吸着材、活性炭などの有機系吸着材を使用することができる。
Various materials (for example, a resist solvent, a developer, a rinse solution, an antireflection film forming composition, etc.) other than the resist upper layer film forming composition used in the resist composition and the pattern forming method of the present invention are used. It is preferable that impurities such as metals are not included. The content of impurities contained in these materials is preferably 1 ppm or less, more preferably 100 ppt or less, still more preferably 10 ppt or less, and particularly preferably (not more than the detection limit of the measuring device).
Examples of a method for removing impurities such as metals from the various materials include filtration using a filter. The pore size of the filter is preferably 10 nm or less, more preferably 5 nm or less, and still more preferably 3 nm or less. As a material of the filter, a filter made of polytetrafluoroethylene, polyethylene, or nylon is preferable. A filter that has been washed in advance with an organic solvent may be used. In the filter filtration step, a plurality of types of filters may be connected in series or in parallel. When a plurality of types of filters are used, filters having different pore diameters and / or materials may be used in combination. Moreover, various materials may be filtered a plurality of times, and the step of filtering a plurality of times may be a circulating filtration step.
Moreover, as a method for reducing impurities such as metals contained in the various materials, a raw material having a low metal content is selected as a raw material constituting the various materials, and filter filtration is performed on the raw materials constituting the various materials. For example, the inside of the apparatus may be lined with Teflon (registered trademark), and distillation may be performed under a condition in which contamination is suppressed as much as possible. The preferable conditions for filter filtration performed on the raw materials constituting the various materials are the same as those described above.
In addition to filter filtration, impurities may be removed with an adsorbent, or a combination of filter filtration and adsorbent may be used. As the adsorbent, known adsorbents can be used. For example, inorganic adsorbents such as silica gel and zeolite, and organic adsorbents such as activated carbon can be used.
なお、本発明のレジスト組成物を用いてインプリント用モールドを作製してもよく、その詳細については、例えば、特許第4109085号公報、特開2008−162101号公報を参照されたい。
本発明のパターン形成方法は、DSA(Directed Self-Assembly)におけるガイドパターン形成(例えば、ACSNanoVol.4 No.8 Page4815-4823参照)にも用いることができる。
また、上記の方法によって形成されたレジストパターンは、例えば特開平3−270227号公報及び特開2013−164509号公報に開示されたスペーサープロセスの芯材(コア)として使用できる。
本発明の方法により形成されるパターンに対して、パターンの表面荒れを改善する方法を適用しても良い。パターンの表面荒れを改善する方法としては、例えば、WO2014/002808A1に開示された水素を含有するガスのプラズマによってレジストパターンを処理する方法が挙げられる。その他にも、特開2004−235468、US2010/0020297A、特開2009−19969、Proc. of SPIE Vol.8328 83280N−1”EUV Resist Curing Technique for LWR Reduction and Etch Selectivity Enhancement”に記載されているような公知の方法を適用してもよい。
In addition, you may produce the mold for imprint using the resist composition of this invention, For the details, please refer to patent 4109085 and Unexamined-Japanese-Patent No. 2008-162101, for example.
The pattern forming method of the present invention can also be used for guide pattern formation in DSA (Directed Self-Assembly) (see, for example, ACSano Vol. 4 No. 8 Pages 4815-4823).
The resist pattern formed by the above method can be used as a core material (core) of a spacer process disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 3-270227 and 2013-164509.
A method for improving the surface roughness of the pattern may be applied to the pattern formed by the method of the present invention. As a method for improving the surface roughness of the pattern, for example, a method of treating a resist pattern with a plasma of a hydrogen-containing gas disclosed in WO2014 / 002808A1 can be mentioned. In addition, JP2004-235468, US2010 / 0020297A, JP2009-19969, Proc. of SPIE Vol. 8328 83280N-1 “EUV Resist Curing Technique for LWR Reduction and Etch Selectivity Enhancement” may be applied.
〔4〕レジスト組成物
次に、本発明のパターン形成方法に用いるレジスト組成物について説明する。
[4] Resist Composition Next, the resist composition used in the pattern forming method of the present invention will be described.
(A)樹脂
本発明におけるレジスト組成物は、ネガ型レジスト組成物であっても、ポジ型レジスト組成物であってもよく、典型的には、酸の作用により極性が増大して有機溶剤を含む現像液に対する溶解度が減少する樹脂を含有する。
酸の作用により極性が増大して有機溶剤を含む現像液に対する溶解度が減少する樹脂(以下、「樹脂(A)」ともいう)は、樹脂の主鎖若しくは側鎖、又は、主鎖及び側鎖の両方に、酸の作用により分解し、極性基を生じる基(以下、「酸分解性基」ともいう)を有する樹脂(以下、「酸分解性樹脂」又は「酸分解性樹脂(A)」ともいう)であることが好ましい。
さらに、樹脂(A)は、単環又は多環の脂環炭化水素構造を有する樹脂(以下、「脂環炭化水素系酸分解性樹脂」ともいう)であることがより好ましい。単環又は多環の脂環炭化水素構造を有する樹脂は、高い疎水性を有し、有機系現像液によりレジスト膜の光照射強度の弱い領域を現像する場合の現像性が向上すると考えられる。
(A) Resin The resist composition in the present invention may be a negative resist composition or a positive resist composition. Typically, the polarity is increased by the action of an acid, and an organic solvent is removed. It contains a resin whose solubility in the developer is reduced.
Resins whose polarity increases by the action of an acid and whose solubility in a developer containing an organic solvent decreases (hereinafter also referred to as “resin (A)”) are the main chain or side chain of the resin, or the main chain and side chain. Both of these resins have a group (hereinafter also referred to as “acid-decomposable group”) that decomposes by the action of an acid to generate a polar group (hereinafter referred to as “acid-decomposable group”) It is also preferred that
Furthermore, the resin (A) is more preferably a resin having a monocyclic or polycyclic alicyclic hydrocarbon structure (hereinafter also referred to as “alicyclic hydrocarbon-based acid-decomposable resin”). A resin having a monocyclic or polycyclic alicyclic hydrocarbon structure has high hydrophobicity, and it is considered that developability is improved when a region with low light irradiation intensity of a resist film is developed with an organic developer.
樹脂(A)を含有する本発明のレジスト組成物は、ArFエキシマレーザー光を照射する場合に好適に使用できる。 The resist composition of the present invention containing the resin (A) can be suitably used when irradiating ArF excimer laser light.
酸分解性基における極性基としては、代表的には酸基が挙げられ、具体的には、フェノール性水酸基、カルボン酸基、フッ素化アルコール基、スルホン酸基、スルホンアミド基、スルホニルイミド基、(アルキルスルホニル)(アルキルカルボニル)メチレン基、(アルキルスルホニル)(アルキルカルボニル)イミド基、ビス(アルキルカルボニル)メチレン基、ビス(アルキルカルボニル)イミド基、ビス(アルキルスルホニル)メチレン基、ビス(アルキルスルホニル)イミド基、トリス(アルキルカルボニル)メチレン基、トリス(アルキルスルホニル)メチレン基を有する基等が挙げられる。
好ましい極性基としては、カルボン酸基、フッ素化アルコール基(好ましくはヘキサフルオロイソプロパノール)、スルホン酸基等が挙げられる。
酸で分解し得る基(酸分解性基)として好ましい基は、これらの極性基の水素原子を酸で脱離する基で置換した基である。
酸で脱離する基としては、例えば、−C(R36)(R37)(R38)、−C(R36)(R37)(OR39)、−C(R01)(R02)(OR39)等を挙げることができる。
式中、R36〜R39は、各々独立に、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基又はアルケニル基表す。R36とR37とは、互いに結合して環を形成してもよい。
R01〜R02は、各々独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基又はアルケニル基を表す。
酸分解性基としては好ましくは、クミルエステル基、エノールエステル基、アセタールエステル基、第3級のアルキルエステル基等である。更に好ましくは、第3級アルキルエステル基である。
The polar group in the acid-decomposable group typically includes an acid group, and specifically includes a phenolic hydroxyl group, a carboxylic acid group, a fluorinated alcohol group, a sulfonic acid group, a sulfonamide group, a sulfonylimide group, (Alkylsulfonyl) (alkylcarbonyl) methylene group, (alkylsulfonyl) (alkylcarbonyl) imide group, bis (alkylcarbonyl) methylene group, bis (alkylcarbonyl) imide group, bis (alkylsulfonyl) methylene group, bis (alkylsulfonyl) ) Groups having an imide group, a tris (alkylcarbonyl) methylene group, a tris (alkylsulfonyl) methylene group, and the like.
Preferred polar groups include carboxylic acid groups, fluorinated alcohol groups (preferably hexafluoroisopropanol), sulfonic acid groups and the like.
A preferable group as an acid-decomposable group (acid-decomposable group) is a group obtained by substituting a hydrogen atom of these polar groups with a group capable of leaving with an acid.
As the acid eliminable group, there can be, for example, -C (R 36) (R 37) (R 38), - C (R 36) (R 37) (OR 39), - C (R 01) (R 02 ) (OR 39 ) and the like.
In the formula, R 36 to R 39 each independently represents an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, an aralkyl group, or an alkenyl group. R 36 and R 37 may be bonded to each other to form a ring.
R 01 to R 02 each independently represents a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, an aralkyl group or an alkenyl group.
The acid-decomposable group is preferably a cumyl ester group, an enol ester group, an acetal ester group, a tertiary alkyl ester group or the like. More preferably, it is a tertiary alkyl ester group.
樹脂(A)は、下記一般式(pI)〜一般式(pV)で示される部分構造を有する繰り返し単位及び下記一般式(II-AB)で示される繰り返し単位の群から選択される少なくとも1種を含有する樹脂であることが好ましい。 The resin (A) is at least one selected from the group consisting of repeating units having a partial structure represented by the following general formula (pI) to general formula (pV) and repeating units represented by the following general formula (II-AB). It is preferable that it is resin containing.
一般式(pI)〜(pV)中、
R11は、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基又はsec−ブチル基を表し、Zは、炭素原子とともにシクロアルキル基を形成するのに必要な原子団を表す。
R12〜R16は、各々独立に、炭素数1〜4個の、直鎖もしくは分岐のアルキル基又はシクロアルキル基を表す。但し、R12〜R14のうち少なくとも1つ、もしくはR15、R16のいずれかはシクロアルキル基を表す。
R17〜R21は、各々独立に、水素原子、炭素数1〜4個の、直鎖もしくは分岐のアルキル基又はシクロアルキル基を表す。但し、R17〜R21のうち少なくとも1つはシクロアルキル基を表す。また、R19、R21のいずれかは炭素数1〜4個の、直鎖もしくは分岐のアルキル基又はシクロアルキル基を表す。
R22〜R25は、各々独立に、水素原子、炭素数1〜4個の、直鎖もしくは分岐のアルキル基又はシクロアルキル基を表す。但し、R22〜R25のうち少なくとも1つはシクロアルキル基を表す。また、R23とR24は、互いに結合して環を形成していてもよい。
In general formulas (pI) to (pV),
R 11 represents a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, an isobutyl group, or a sec-butyl group, and Z is an atom necessary for forming a cycloalkyl group together with a carbon atom. Represents a group.
R 12 to R 16 each independently represents a linear or branched alkyl group or cycloalkyl group having 1 to 4 carbon atoms. However, at least one of R 12 to R 14 , or any of R 15 and R 16 represents a cycloalkyl group.
R 17 to R 21 each independently represents a hydrogen atom, a linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, or a cycloalkyl group. However, at least one of R 17 to R 21 represents a cycloalkyl group. Further, any one of R 19 and R 21 represents a linear or branched alkyl group or cycloalkyl group having 1 to 4 carbon atoms.
R 22 to R 25 each independently represents a hydrogen atom, a linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, or a cycloalkyl group. However, at least one of R 22 to R 25 represents a cycloalkyl group. R 23 and R 24 may be bonded to each other to form a ring.
一般式(II−AB)中、
R11´及びR12´は、各々独立に、水素原子、シアノ基、ハロゲン原子又はアルキル基を表す。
Z´は、結合した2つの炭素原子(C−C)を含み、脂環式構造を形成するための原子団を表す。
In general formula (II-AB),
R 11 ′ and R 12 ′ each independently represents a hydrogen atom, a cyano group, a halogen atom or an alkyl group.
Z ′ represents an atomic group for forming an alicyclic structure containing two bonded carbon atoms (C—C).
また、上記一般式(II−AB)は、下記一般式(II−AB1)又は一般式(II−AB2)であることが更に好ましい。 The general formula (II-AB) is more preferably the following general formula (II-AB1) or general formula (II-AB2).
式(II−AB1)及び(II−AB2)中、
R13´〜R16´は、各々独立に、水素原子、ハロゲン原子、シアノ基、−COOH、−COOR5、酸の作用により分解する基、−C(=O)−X−A´−R17´、アルキル基あるいはシクロアルキル基を表す。Rl3´〜R16´のうち少なくとも2つが結合して環を形成してもよい。
ここで、R5は、アルキル基、シクロアルキル基又はラクトン構造を有する基を表す。
Xは、酸素原子、硫黄原子、−NH−、−NHSO2−又は−NHSO2NH−を表す。
A´は、単結合又は2価の連結基を表す。
R17´は、−COOH、−COOR5、−CN、水酸基、アルコキシ基、−CO−NH−R6、−CO−NH−SO2−R6又はラクトン構造を有する基を表す。
R6は、アルキル基又はシクロアルキル基を表す。
nは、0又は1を表す。
In the formulas (II-AB1) and (II-AB2),
R 13 ′ to R 16 ′ each independently represents a hydrogen atom, a halogen atom, a cyano group, —COOH, —COOR 5 , a group that decomposes by the action of an acid, —C (═O) —X—A′—R. 17 ′ represents an alkyl group or a cycloalkyl group. R l3'~R 16 may form a ring of at least two members to one of '.
Here, R 5 represents an alkyl group, a cycloalkyl group, or a group having a lactone structure.
X represents an oxygen atom, a sulfur atom, -NH -, - NHSO 2 - or an -NHSO 2 NH-.
A ′ represents a single bond or a divalent linking group.
R 17 ′ represents —COOH, —COOR 5 , —CN, a hydroxyl group, an alkoxy group, —CO—NH—R 6 , —CO—NH—SO 2 —R 6 or a group having a lactone structure.
R 6 represents an alkyl group or a cycloalkyl group.
n represents 0 or 1.
一般式(pI)〜(pV)において、R12〜R25におけるアルキル基としては、1〜4個の炭素原子を有する直鎖もしくは分岐のアルキル基を表す。 In the general formulas (pI) to (pV), the alkyl group in R 12 to R 25 represents a linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms.
R11〜R25におけるシクロアルキル基或いはZと炭素原子が形成するシクロアルキル基は、単環式でも、多環式でもよい。具体的には、炭素数5以上のモノシクロ、ビシクロ、トリシクロ、テトラシクロ構造等を有する基を挙げることができる。その炭素数は6〜30個が好ましく、特に炭素数7〜25個が好ましい。これらのシクロアルキル基は置換基を有していてもよい。 The cycloalkyl group in R 11 to R 25 or the cycloalkyl group formed by Z and the carbon atom may be monocyclic or polycyclic. Specific examples include groups having a monocyclo, bicyclo, tricyclo, tetracyclo structure or the like having 5 or more carbon atoms. The carbon number is preferably 6-30, and particularly preferably 7-25. These cycloalkyl groups may have a substituent.
好ましいシクロアルキル基としては、アダマンチル基、ノルアダマンチル基、デカリン残基、トリシクロデカニル基、テトラシクロドデカニル基、ノルボルニル基、セドロール基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基、シクロデカニル基、シクロドデカニル基を挙げることができる。より好ましくは、アダマンチル基、ノルボルニル基、シクロヘキシル基、シクロペンチル基、テトラシクロドデカニル基、トリシクロデカニル基を挙げることができる。 Preferred cycloalkyl groups include adamantyl group, noradamantyl group, decalin residue, tricyclodecanyl group, tetracyclododecanyl group, norbornyl group, cedrol group, cyclopentyl group, cyclohexyl group, cycloheptyl group, cyclooctyl group, A cyclodecanyl group and a cyclododecanyl group can be mentioned. More preferable examples include an adamantyl group, norbornyl group, cyclohexyl group, cyclopentyl group, tetracyclododecanyl group, and tricyclodecanyl group.
これらのアルキル基、シクロアルキル基の更なる置換基としては、アルキル基(炭素数1〜4)、ハロゲン原子、水酸基、アルコキシ基(炭素数1〜4)、カルボキシル基、アルコキシカルボニル基(炭素数2〜6)が挙げられる。上記のアルキル基、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基等が、更に有していてもよい置換基としては、水酸基、ハロゲン原子、アルコキシ基を挙げることができる。 As further substituents of these alkyl groups and cycloalkyl groups, alkyl groups (1 to 4 carbon atoms), halogen atoms, hydroxyl groups, alkoxy groups (1 to 4 carbon atoms), carboxyl groups, alkoxycarbonyl groups (carbon numbers) 2-6). Examples of the substituent that the alkyl group, alkoxy group, alkoxycarbonyl group and the like may further have include a hydroxyl group, a halogen atom, and an alkoxy group.
上記樹脂における一般式(pI)〜(pV)で示される構造は、極性基の保護に使用することができる。極性基としては、この技術分野において公知の種々の基が挙げられる。 The structures represented by the general formulas (pI) to (pV) in the resin can be used for protecting polar groups. Examples of the polar group include various groups known in this technical field.
具体的には、カルボン酸基、スルホン酸基、フェノール基、チオール基の水素原子が一般式(pI)〜(pV)で表される構造で置換された構造などが挙げられ、好ましくはカルボン酸基、スルホン酸基の水素原子が一般式(pI)〜(pV)で表される構造で置換された構造である。 Specific examples include a structure in which a hydrogen atom of a carboxylic acid group, a sulfonic acid group, a phenol group, or a thiol group is substituted with a structure represented by the general formulas (pI) to (pV), preferably a carboxylic acid Group, a hydrogen atom of a sulfonic acid group is substituted with a structure represented by general formulas (pI) to (pV).
一般式(pI)〜(pV)で示される構造で保護された極性基を有する繰り返し単位としては、下記一般式(pA)で示される繰り返し単位が好ましい。 As the repeating unit having a polar group protected by the structure represented by the general formulas (pI) to (pV), a repeating unit represented by the following general formula (pA) is preferable.
ここで、Rは、水素原子、ハロゲン原子又は1〜4個の炭素原子を有する直鎖もしくは分岐のアルキル基を表す。複数のRは、各々同じでも異なっていてもよい。
Aは、単結合、アルキレン基、エーテル基、チオエーテル基、カルボニル基、エステル基、アミド基、スルホンアミド基、ウレタン基、又はウレア基よりなる群から選択される単独あるいは2つ以上の基の組み合わせを表す。好ましくは単結合である。
Rp1は、上記式(pI)〜(pV)のいずれかの基を表す。
Here, R represents a hydrogen atom, a halogen atom, or a linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms. A plurality of R may be the same or different.
A is a single bond, an alkylene group, an ether group, a thioether group, a carbonyl group, an ester group, an amide group, a sulfonamide group, a urethane group, or a urea group, or a combination of two or more groups Represents. A single bond is preferable.
Rp 1 represents any group of the above formulas (pI) to (pV).
一般式(pA)で表される繰り返し単位は、特に好ましくは、2−アルキル−2−アダマンチル(メタ)アクリレート、ジアルキル(1−アダマンチル)メチル(メタ)アクリレートによる繰り返し単位である。 The repeating unit represented by the general formula (pA) is particularly preferably a repeating unit composed of 2-alkyl-2-adamantyl (meth) acrylate and dialkyl (1-adamantyl) methyl (meth) acrylate.
一般式(pA)で示される繰り返し単位の具体例としては、国際公開2016/136596号の段落〔0313〕及び〔0314〕に記載のものが挙げられる。 Specific examples of the repeating unit represented by the general formula (pA) include those described in paragraphs [0313] and [0314] of International Publication No. 2016/136596.
上記一般式(II−AB)、R11´、R12´におけるハロゲン原子としては、塩素原子、臭素原子、フッ素原子、沃素原子等を挙げることができる。 Examples of the halogen atom in the general formula (II-AB), R 11 ′, and R 12 ′ include a chlorine atom, a bromine atom, a fluorine atom, and an iodine atom.
上記R11´、R12´におけるアルキル基としては、炭素数1〜10個の直鎖状あるいは分岐状アルキル基が挙げられる。 Examples of the alkyl group in R 11 ′ and R 12 ′ include a linear or branched alkyl group having 1 to 10 carbon atoms.
上記Z'の脂環式構造を形成するための原子団は、置換基を有していてもよい脂環式炭化水素の繰り返し単位を樹脂に形成する原子団であり、中でも有橋式の脂環式炭化水素の繰り返し単位を形成する有橋式脂環式構造を形成するための原子団が好ましい。 The atomic group for forming the alicyclic structure of Z ′ is an atomic group that forms a repeating unit of an alicyclic hydrocarbon which may have a substituent in a resin, and among them, a bridged type alicyclic group. An atomic group for forming a bridged alicyclic structure forming a cyclic hydrocarbon repeating unit is preferred.
形成される脂環式炭化水素の骨格としては、一般式(pI)〜(pV)におけるR12〜R25の脂環式炭化水素基と同様のものが挙げられる。 Examples of the skeleton of the alicyclic hydrocarbon formed include the same alicyclic hydrocarbon groups as R 12 to R 25 in the general formulas (pI) to (pV).
上記脂環式炭化水素の骨格には置換基を有していてもよい。そのような置換基としては、上記一般式(II−AB1)あるいは(II−AB2)中のR13´〜R16´を挙げることができる。 The alicyclic hydrocarbon skeleton may have a substituent. Examples of such a substituent include R 13 ′ to R 16 ′ in the general formula (II-AB1) or (II-AB2).
樹脂(A)は、酸分解性基を有する繰り返し単位を有する樹脂であることが好ましく、酸分解性基は、例えば、上記一般式(pI)〜一般式(pV)で示される部分構造を有する繰り返し単位、一般式(II−AB)で表される繰り返し単位、及び後記共重合成分の繰り返し単位のうち少なくとも1種の繰り返し単位に含まれる。酸分解性基は、一般式(pI)〜一般式(pV)で示される部分構造を有する繰り返し単位に含まれることが好ましい。 The resin (A) is preferably a resin having a repeating unit having an acid-decomposable group, and the acid-decomposable group has, for example, a partial structure represented by the above general formula (pI) to general formula (pV). It is contained in at least one type of repeating unit among the repeating unit, the repeating unit represented by formula (II-AB), and the repeating unit of the copolymerization component described below. The acid-decomposable group is preferably contained in a repeating unit having a partial structure represented by general formula (pI) to general formula (pV).
樹脂(A)が含有する酸分解性基を有する繰り返し単位は、1種であってもよいし2種以上を併用していてもよい。 One type of repeating unit having an acid-decomposable group contained in the resin (A) may be used, or two or more types may be used in combination.
樹脂(A)は、ラクトン構造又はスルトン(環状スルホン酸エステル)構造を有する繰り返し単位を含有することが好ましい。
ラクトン基又はスルトン基としては、ラクトン構造又はスルトン構造を有していればいずれでも用いることができるが、好ましくは5〜7員環のラクトン構造又はスルトン構造であり、5〜7員環のラクトン構造又はスルトン構造にビシクロ構造、スピロ構造を形成する形で他の環構造が縮環しているものが好ましい。下記一般式(LC1−1)〜(LC1−17)、(SL1−1)及び(SL1−2)のいずれかで表されるラクトン構造又はスルトン構造を有する繰り返し単位を有することがより好ましい。また、ラクトン構造又はスルトン構造が主鎖に直接結合していてもよい。好ましいラクトン構造又はスルトン構造としては(LC1−1)、(LC1−4)、(LC1−5)、(LC1−8)であり、(LC1−4)であることがより好ましい。特定のラクトン構造又はスルトン構造を用いることでLWR、現像欠陥が良好になる。
The resin (A) preferably contains a repeating unit having a lactone structure or a sultone (cyclic sulfonate ester) structure.
Any lactone group or sultone group can be used as long as it has a lactone structure or a sultone structure, but it is preferably a 5- to 7-membered lactone structure or a sultone structure, and a 5- to 7-membered lactone A structure in which another ring structure is condensed to form a bicyclo structure or a spiro structure in the structure or sultone structure is preferable. It is more preferable to have a repeating unit having a lactone structure or a sultone structure represented by any of the following general formulas (LC1-1) to (LC1-17), (SL1-1) and (SL1-2). A lactone structure or a sultone structure may be directly bonded to the main chain. Preferred lactone structures or sultone structures are (LC1-1), (LC1-4), (LC1-5), (LC1-8), and more preferably (LC1-4). By using a specific lactone structure or sultone structure, LWR and development defects are improved.
ラクトン構造部分又はスルトン構造部分は、置換基(Rb2)を有していても有していなくてもよい。好ましい置換基(Rb2)としては、炭素数1〜8のアルキル基、炭素数4〜7のシクロアルキル基、炭素数1〜8のアルコキシ基、炭素数2〜8のアルコキシカルボニル基、カルボキシル基、ハロゲン原子、水酸基、シアノ基、酸分解性基などが挙げられる。より好ましくは炭素数1〜4のアルキル基、シアノ基、酸分解性基である。n2は、0〜4の整数を表す。n2が2以上の時、複数存在する置換基(Rb2)は、同一でも異なっていてもよく、また、複数存在する置換基(Rb2)同士が結合して環を形成してもよい。 The lactone structure portion or the sultone structure portion may or may not have a substituent (Rb 2 ). Preferred substituents (Rb 2 ) include an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, a cycloalkyl group having 4 to 7 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 8 carbon atoms, an alkoxycarbonyl group having 2 to 8 carbon atoms, and a carboxyl group. , Halogen atom, hydroxyl group, cyano group, acid-decomposable group and the like. More preferably, they are a C1-C4 alkyl group, a cyano group, and an acid-decomposable group. n 2 represents an integer of 0-4. When n 2 is 2 or more, a plurality of substituents (Rb 2 ) may be the same or different, and a plurality of substituents (Rb 2 ) may be bonded to form a ring. .
樹脂(A)は、極性基を有する有機基を含有する繰り返し単位、特に、極性基で置換された脂環炭化水素構造を有する繰り返し単位を有していることが好ましい。これにより基板密着性、現像液親和性が向上する。極性基で置換された脂環炭化水素構造の脂環炭化水素構造としてはアダマンチル基、ジアマンチル基、ノルボルナン基が好ましい。極性基としては水酸基、シアノ基が好ましい。
極性基で置換された脂環炭化水素構造としては、下記一般式(VIIa)〜(VIId)で表される部分構造が好ましい。
The resin (A) preferably has a repeating unit containing an organic group having a polar group, particularly a repeating unit having an alicyclic hydrocarbon structure substituted with a polar group. This improves the substrate adhesion and developer compatibility. The alicyclic hydrocarbon structure of the alicyclic hydrocarbon structure substituted with a polar group is preferably an adamantyl group, a diamantyl group, or a norbornane group. The polar group is preferably a hydroxyl group or a cyano group.
As the alicyclic hydrocarbon structure substituted with a polar group, partial structures represented by the following general formulas (VIIa) to (VIId) are preferable.
一般式(VIIa)〜(VIIc)中、
R2c〜R4cは、各々独立に、水素原子又は水酸基、シアノ基を表す。ただし、R2c〜R4cのうち少なくとも1つは水酸基、シアノ基を表す。好ましくはR2c〜R4cのうち1つまたは2つが水酸基で残りが水素原子である。
一般式(VIIa)において、更に好ましくはR2c〜R4cのうち2つが水酸基で残りが水素原子である。
In general formulas (VIIa) to (VIIc),
R 2c to R 4c each independently represents a hydrogen atom, a hydroxyl group, or a cyano group. However, at least one of R 2c to R 4c represents a hydroxyl group or a cyano group. Preferably, one or two of R 2c to R 4c are a hydroxyl group and the remainder is a hydrogen atom.
In general formula (VIIa), it is more preferable that two of R 2c to R 4c are a hydroxyl group and the remaining is a hydrogen atom.
一般式(VIIa)〜(VIId)で表される基を有する繰り返し単位としては、上記一般式(II−AB1)又は(II−AB2)中のR13´〜R16´のうち少なくとも1つが上記一般式(VII)で表される基を有するもの(例えば、−COOR5におけるR5が一般式(VIIa)〜(VIId)で表される基を表す)、又は下記一般式(AIIa)〜(AIId)で表される繰り返し単位等を挙げることができる。 As the repeating unit having a group represented by the general formulas (VIIa) to (VIId), at least one of R 13 ′ to R 16 ′ in the general formula (II-AB1) or (II-AB2) is the above. has a group represented by the general formula (VII) (e.g., represents a group R 5 in -COOR 5 is a represented by the general formula (VIIa) ~ (VIId)) , or the following general formula (AIIa) ~ ( A repeating unit represented by AId) can be mentioned.
一般式(AIIa)〜(AIId)中、
R1cは、水素原子、メチル基、トリフロロメチル基、ヒドロキメチル基を表す。
R2c〜R4cは、一般式(VIIa)〜(VIIc)におけるR2c〜R4cと同義である。
In general formulas (AIIa) to (AIId),
R 1c represents a hydrogen atom, a methyl group, a trifluoromethyl group, or a hydroxymethyl group.
R <2c > -R < 4c > is synonymous with R < 2c > -R < 4c > in general formula (VIIa)-(VIIc).
一般式(AIIa)〜(AIId)で表される構造を有する繰り返し単位の具体例を以下に挙げるが、本発明はこれらに限定されない。 Although the specific example of the repeating unit which has a structure represented by general formula (AIIa)-(AIId) is given to the following, this invention is not limited to these.
樹脂(A)の重量平均分子量は、GPC法によりポリスチレン換算値として、好ましくは1,000〜200,000であり、より好ましくは1,000〜20,000、さらに好ましくは1,000〜15,000である。重量平均分子量を、1,000〜200,000とすることにより、耐熱性やドライエッチング耐性の劣化を防ぐことができ、且つ現像性が劣化したり、粘度が高くなって成膜性が劣化したりすることを防ぐことができる。
分散度(分子量分布)は、通常1〜5であり、好ましくは1〜3、更に好ましくは1.2〜3.0、特に好ましくは1.2〜2.0の範囲のものが使用される。分散度の小さいものほど、解像度、レジスト形状が優れ、且つレジストパターンの側壁がスムーズであり、ラフネス性に優れる。
The weight average molecular weight of the resin (A) is preferably 1,000 to 200,000, more preferably 1,000 to 20,000, and still more preferably 1,000 to 15, as a polystyrene-converted value by the GPC method. 000. By setting the weight average molecular weight to 1,000 to 200,000, deterioration of heat resistance and dry etching resistance can be prevented, and developability is deteriorated, and viscosity is increased and film formability is deteriorated. Can be prevented.
The degree of dispersion (molecular weight distribution) is usually 1 to 5, preferably 1 to 3, more preferably 1.2 to 3.0, particularly preferably 1.2 to 2.0. . The smaller the degree of dispersion, the better the resolution and the resist shape, the smoother the side wall of the resist pattern, and the better the roughness.
樹脂(A)の含有量は、レジスト組成物の全固形分中50〜99.9質量%が好ましく、より好ましくは60〜99.0質量%である。
また、本発明において、樹脂(A)は、1種で使用してもよいし、複数併用してもよい。
The content of the resin (A) is preferably 50 to 99.9% by mass, more preferably 60 to 99.0% by mass, based on the total solid content of the resist composition.
In the present invention, the resin (A) may be used alone or in combination.
樹脂(A)、好ましくは本発明のレジスト組成物は、トップコート組成物との相溶性の観点から、フッ素原子および珪素原子を含有しないことが好ましい。 The resin (A), preferably the resist composition of the present invention, preferably contains no fluorine atom and no silicon atom from the viewpoint of compatibility with the topcoat composition.
(B)活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物
本発明におけるレジスト組成物は、典型的には、活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物(「光酸発生剤」又は「化合物(B)」ともいう)を含有する。
化合物(B)は、低分子化合物の形態であっても良く、重合体の一部に組み込まれた形態であっても良い。また、低分子化合物の形態と重合体の一部に組み込まれた形態を併用しても良い。
化合物(B)が、低分子化合物の形態である場合、分子量が3000以下であることが好ましく、2000以下であることがより好ましく、1000以下であることが更に好ましい。
化合物(B)が、重合体の一部に組み込まれた形態である場合、前述した酸分解性樹脂の一部に組み込まれても良く、酸分解性樹脂とは異なる樹脂に組み込まれても良い。
本発明において、化合物(B)は、低分子化合物の形態であることが好ましい。
化合物(B)としては、光カチオン重合の光開始剤、光ラジカル重合の光開始剤、色素類の光消色剤、光変色剤、あるいはマイクロレジスト等に使用されている活性光線又は放射線の照射により酸を発生する公知の化合物及びそれらの混合物を適宜に選択して使用することができる。
(B) Compound that generates acid upon irradiation with actinic ray or radiation Typically, the resist composition in the present invention is a compound that generates acid upon irradiation with actinic ray or radiation ("photoacid generator" or "compound (B) ").
The compound (B) may be in the form of a low molecular compound or may be incorporated in a part of the polymer. Moreover, you may use together the form incorporated in a part of polymer and the form of a low molecular compound.
When the compound (B) is in the form of a low molecular compound, the molecular weight is preferably 3000 or less, more preferably 2000 or less, and even more preferably 1000 or less.
When the compound (B) is in a form incorporated in a part of the polymer, it may be incorporated in a part of the acid-decomposable resin described above, or may be incorporated in a resin different from the acid-decomposable resin. .
In the present invention, the compound (B) is preferably in the form of a low molecular compound.
As compound (B), photoinitiator of photocationic polymerization, photoinitiator of radical photopolymerization, photodecoloring agent of dyes, photochromic agent, irradiation of actinic ray or radiation used for micro resist, etc. The known compounds that generate an acid and mixtures thereof can be appropriately selected and used.
たとえば、ジアゾニウム塩、ホスホニウム塩、スルホニウム塩、ヨードニウム塩、イミドスルホネート、オキシムスルホネート、ジアゾジスルホン、ジスルホン、o−ニトロベンジルスルホネートを挙げることができる。 Examples thereof include diazonium salts, phosphonium salts, sulfonium salts, iodonium salts, imide sulfonates, oxime sulfonates, diazodisulfones, disulfones, and o-nitrobenzyl sulfonates.
また、これらの活性光線又は放射線の照射により酸を発生する基、あるいは化合物をポリマーの主鎖又は側鎖に導入した化合物、たとえば、米国特許第3,849,137号、独国特許第3914407号、特開昭63−26653号、特開昭55−164824号、特開昭62−69263号、特開昭63−146038号、特開昭63−163452号、特開昭62−153853号、特開昭63−146029号等に記載の化合物を用いることができる。 Further, a group that generates an acid upon irradiation with these actinic rays or radiation, or a compound in which a compound is introduced into the main chain or side chain of the polymer, for example, US Pat. No. 3,849,137, German Patent No. 3914407. JP, 63-26653, JP, 55-164824, JP, 62-69263, JP, 63-146038, JP, 63-163452, JP, 62-153853, The compounds described in JP-A 63-146029 can be used.
さらに米国特許第3,779,778号、欧州特許第126,712号等に記載の光により酸を発生する化合物も使用することができる。 Furthermore, compounds capable of generating an acid by light described in US Pat. No. 3,779,778, European Patent 126,712 and the like can also be used.
化合物(B)としては、活性光線又は放射線の照射により環状構造を有する酸を発生する化合物であることが好ましい。環状構造としては、単環式又は多環式の脂環基が好ましく、多環式の脂環基がより好ましい。脂環基の環骨格を構成する炭素原子としては、カルボニル炭素を含まないことが好ましい。
化合物(B)としては、例えば、下記一般式(3)で表される活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物(特定酸発生剤)を好適に挙げることができる。
The compound (B) is preferably a compound that generates an acid having a cyclic structure when irradiated with actinic rays or radiation. As the cyclic structure, a monocyclic or polycyclic alicyclic group is preferable, and a polycyclic alicyclic group is more preferable. The carbon atom constituting the ring skeleton of the alicyclic group preferably does not contain a carbonyl carbon.
As the compound (B), for example, a compound (specific acid generator) that generates an acid upon irradiation with actinic rays or radiation represented by the following general formula (3) can be preferably exemplified.
(アニオン)
一般式(3)中、
Xfは、各々独立に、フッ素原子、又は、少なくとも一つのフッ素原子で置換されたアルキル基を表す。
R4及びR5は、各々独立に、水素原子、フッ素原子、アルキル基、又は、少なくとも一つのフッ素原子で置換されたアルキル基を表し、複数存在する場合のR4、R5は、それぞれ同一でも異なっていてもよい。
Lは、2価の連結基を表し、複数存在する場合のLは同一でも異なっていてもよい。
Wは、環状構造を含む有機基を表す。
oは、1〜3の整数を表す。pは、0〜10の整数を表す。qは、0〜10の整数を表す。
(Anion)
In general formula (3),
Xf each independently represents a fluorine atom or an alkyl group substituted with at least one fluorine atom.
R 4 and R 5 each independently represent a hydrogen atom, a fluorine atom, an alkyl group, or an alkyl group substituted with at least one fluorine atom, and when there are a plurality of R 4 and R 5 , R 4 and R 5 are the same But it can be different.
L represents a divalent linking group, and when there are a plurality of L, L may be the same or different.
W represents an organic group containing a cyclic structure.
o represents an integer of 1 to 3. p represents an integer of 0 to 10. q represents an integer of 0 to 10.
Xfは、フッ素原子、又は、少なくとも1つのフッ素原子で置換されたアルキル基を表す。このアルキル基の炭素数は、1〜10であることが好ましく、1〜4であることがより好ましい。また、少なくとも1つのフッ素原子で置換されたアルキル基は、パーフルオロアルキル基であることが好ましい。
Xfは、好ましくは、フッ素原子又は炭素数1〜4のパーフルオロアルキル基である。Xfは、フッ素原子又はCF3であることがより好ましい。特に、双方のXfがフッ素原子であることが好ましい。
Xf represents a fluorine atom or an alkyl group substituted with at least one fluorine atom. The alkyl group preferably has 1 to 10 carbon atoms, more preferably 1 to 4 carbon atoms. The alkyl group substituted with at least one fluorine atom is preferably a perfluoroalkyl group.
Xf is preferably a fluorine atom or a perfluoroalkyl group having 1 to 4 carbon atoms. Xf is more preferably a fluorine atom or CF 3 . In particular, it is preferable that both Xf are fluorine atoms.
R4及びR5は、各々独立に、水素原子、フッ素原子、アルキル基、又は、少なくとも一つのフッ素原子で置換されたアルキル基を表し、複数存在する場合のR4、R5は、それぞれ同一でも異なっていてもよい。
R4及びR5としてのアルキル基は、置換基を有していてもよく、炭素数1〜4のものが好ましい。R4及びR5は、好ましくは水素原子である。
少なくとも一つのフッ素原子で置換されたアルキル基の具体例および好適な態様は一般式(3)中のXfの具体例および好適な態様と同じである。
R 4 and R 5 each independently represent a hydrogen atom, a fluorine atom, an alkyl group, or an alkyl group substituted with at least one fluorine atom, and when there are a plurality of R 4 and R 5 , R 4 and R 5 are the same But it can be different.
The alkyl group as R 4 and R 5 may have a substituent, and preferably has 1 to 4 carbon atoms. R 4 and R 5 are preferably a hydrogen atom.
Specific examples and preferred embodiments of the alkyl group substituted with at least one fluorine atom are the same as the specific examples and preferred embodiments of Xf in formula (3).
Lは、2価の連結基を表し、複数存在する場合のLは同一でも異なっていてもよい。
2価の連結基としては、例えば、−COO−(−C(=O)−O−)、−OCO−、−CONH−、−NHCO−、−CO−、−O−、−S−、−SO−、−SO2−、アルキレン基(好ましくは炭素数1〜6)、シクロアルキレン基(好ましくは炭素数3〜10)、アルケニレン基(好ましくは炭素数2〜6)又はこれらの複数を組み合わせた2価の連結基などが挙げられる。これらの中でも、−COO−、−OCO−、−CONH−、−NHCO−、−CO−、−O−、−SO2−、−COO−アルキレン基−、−OCO−アルキレン基−、−CONH−アルキレン基−又は−NHCO−アルキレン基−が好ましく、−COO−、−OCO−、−CONH−、−SO2−、−COO−アルキレン基−又は−OCO−アルキレン基−がより好ましい。
L represents a divalent linking group, and when there are a plurality of L, L may be the same or different.
Examples of the divalent linking group include —COO — (— C (═O) —O—), —OCO—, —CONH—, —NHCO—, —CO—, —O—, —S—, — SO—, —SO 2 —, an alkylene group (preferably having 1 to 6 carbon atoms), a cycloalkylene group (preferably having 3 to 10 carbon atoms), an alkenylene group (preferably having 2 to 6 carbon atoms), or a combination thereof And divalent linking groups. Among them, -COO -, - OCO -, - CONH -, - NHCO -, - CO -, - O -, - SO 2 -, - COO- alkylene group -, - OCO- alkylene group -, - CONH- alkylene group - or -NHCO- alkylene group - are preferred, -COO -, - OCO -, - CONH -, - SO 2 -, - COO- alkylene group - or -OCO- alkylene group - is more preferable.
Wは、環状構造を含む有機基を表す。なかでも環状の有機基であることが好ましい。
環状の有機基としては、例えば、脂環基、アリール基、及び複素環基が挙げられる。
脂環基は、単環式であってもよく、多環式であってもよい。単環式の脂環基としては、例えば、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、及びシクロオクチル基などの単環のシクロアルキル基が挙げられる。多環式の脂環基としては、例えば、ノルボルニル基、トリシクロデカニル基、テトラシクロデカニル基、テトラシクロドデカニル基、及びアダマンチル基などの多環のシクロアルキル基が挙げられる。中でも、ノルボルニル基、トリシクロデカニル基、テトラシクロデカニル基、テトラシクロドデカニル基、ジアマンチル基及びアダマンチル基などの炭素数7以上のかさ高い構造を有する脂環基が、PEB(露光後加熱)工程での膜中拡散性の抑制及びMEEF(Mask Error Enhancement Factor)の向上の観点から好ましい。
W represents an organic group containing a cyclic structure. Of these, a cyclic organic group is preferable.
Examples of the cyclic organic group include an alicyclic group, an aryl group, and a heterocyclic group.
The alicyclic group may be monocyclic or polycyclic. Examples of the monocyclic alicyclic group include monocyclic cycloalkyl groups such as a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, and a cyclooctyl group. Examples of the polycyclic alicyclic group include polycyclic cycloalkyl groups such as a norbornyl group, a tricyclodecanyl group, a tetracyclodecanyl group, a tetracyclododecanyl group, and an adamantyl group. Among them, an alicyclic group having a bulky structure having 7 or more carbon atoms such as a norbornyl group, a tricyclodecanyl group, a tetracyclodecanyl group, a tetracyclododecanyl group, a diamantyl group, and an adamantyl group is formed by PEB (heating after exposure). ) From the viewpoint of suppressing diffusibility in the film and improving MEEF (Mask Error Enhancement Factor).
アリール基は、単環式であってもよく、多環式であってもよい。このアリール基としては、例えば、フェニル基、ナフチル基、フェナントリル基及びアントリル基が挙げられる。中でも、193nmにおける光吸光度が比較的低いナフチル基が好ましい。
複素環基は、単環式であってもよく、多環式であってもよいが、多環式の方がより酸の拡散を抑制可能である。また、複素環基は、芳香族性を有していてもよく、芳香族性を有していなくてもよい。芳香族性を有している複素環としては、例えば、フラン環、チオフェン環、ベンゾフラン環、ベンゾチオフェン環、ジベンゾフラン環、ジベンゾチオフェン環、及びピリジン環が挙げられる。芳香族性を有していない複素環としては、例えば、テトラヒドロピラン環、ラクトン環、スルトン環及びデカヒドロイソキノリン環が挙げられる。複素環基における複素環としては、フラン環、チオフェン環、ピリジン環、又はデカヒドロイソキノリン環が特に好ましい。また、ラクトン環及びスルトン環の例としては、前述の樹脂において例示したラクトン構造及びスルトン構造が挙げられる。
The aryl group may be monocyclic or polycyclic. Examples of the aryl group include a phenyl group, a naphthyl group, a phenanthryl group, and an anthryl group. Among these, a naphthyl group having a relatively low light absorbance at 193 nm is preferable.
The heterocyclic group may be monocyclic or polycyclic, but the polycyclic group can suppress acid diffusion more. Moreover, the heterocyclic group may have aromaticity or may not have aromaticity. Examples of the heterocyclic ring having aromaticity include a furan ring, a thiophene ring, a benzofuran ring, a benzothiophene ring, a dibenzofuran ring, a dibenzothiophene ring, and a pyridine ring. Examples of the heterocyclic ring that does not have aromaticity include a tetrahydropyran ring, a lactone ring, a sultone ring, and a decahydroisoquinoline ring. As the heterocyclic ring in the heterocyclic group, a furan ring, a thiophene ring, a pyridine ring, or a decahydroisoquinoline ring is particularly preferable. Examples of the lactone ring and sultone ring include the lactone structure and sultone structure exemplified in the aforementioned resin.
上記環状の有機基は、置換基を有していてもよい。この置換基としては、例えば、アルキル基(直鎖、分岐のいずれであってもよく、炭素数1〜12が好ましい)、シクロアルキル基(単環、多環、スピロ環のいずれであってもよく、炭素数3〜20が好ましい)、アリール基(炭素数6〜14が好ましい)、水酸基、アルコキシ基、エステル基、アミド基、ウレタン基、ウレイド基、チオエーテル基、スルホンアミド基、及びスルホン酸エステル基が挙げられる。なお、環状の有機基を構成する炭素(環形成に寄与する炭素)はカルボニル炭素であってもよい。 The cyclic organic group may have a substituent. Examples of the substituent include an alkyl group (which may be linear or branched, preferably 1 to 12 carbon atoms), and a cycloalkyl group (monocyclic, polycyclic or spirocyclic). Well, preferably having 3 to 20 carbon atoms), aryl group (preferably having 6 to 14 carbon atoms), hydroxyl group, alkoxy group, ester group, amide group, urethane group, ureido group, thioether group, sulfonamide group, and sulfonic acid An ester group is mentioned. The carbon constituting the cyclic organic group (carbon contributing to ring formation) may be a carbonyl carbon.
oは、1〜3の整数を表す。pは、0〜10の整数を表す。qは、0〜10の整数を表す。
一態様において、一般式(3)中のoが1〜3の整数であり、pが1〜10の整数であり、qが0であることが好ましい。Xfは、フッ素原子であることが好ましく、R4及びR5は共に水素原子であることが好ましく、Wは多環式の炭化水素基であることが好ましい。oは1又は2であることがより好ましく、1であることが更に好ましい。pが1〜3の整数であることがより好ましく、1又は2であることが更に好ましく、1が特に好ましい。Wは多環のシクロアルキル基であることがより好ましく、アダマンチル基又はジアマンチル基であることが更に好ましい。
o represents an integer of 1 to 3. p represents an integer of 0 to 10. q represents an integer of 0 to 10.
In one embodiment, o in the general formula (3) is an integer of 1 to 3, p is an integer of 1 to 10, and q is preferably 0. Xf is preferably a fluorine atom, R 4 and R 5 are preferably both hydrogen atoms, and W is preferably a polycyclic hydrocarbon group. o is more preferably 1 or 2, and still more preferably 1. p is more preferably an integer of 1 to 3, further preferably 1 or 2, and particularly preferably 1. W is more preferably a polycyclic cycloalkyl group, and further preferably an adamantyl group or a diamantyl group.
(カチオン)
一般式(3)中、X+は、カチオンを表す。
X+は、カチオンであれば特に制限されないが、好適な態様としては、例えば、後述する一般式(ZI)中のカチオン(Z−以外の部分)が挙げられる。
(Cation)
In the general formula (3), X + represents a cation.
X + is not particularly limited as long as it is a cation, but a preferable embodiment includes, for example, a cation (part other than Z − ) in the general formula (ZI) described later.
(好適な態様)
特定酸発生剤の好適な態様としては、例えば、下記一般式(ZI)で表される化合物が挙げられる。
(Preferred embodiment)
As a suitable aspect of a specific acid generator, the compound represented by the following general formula (ZI) is mentioned, for example.
上記一般式(ZI)において、
R201、R202及びR203は、各々独立に、有機基を表す。
R201、R202及びR203としての有機基の炭素数は、一般的に1〜30、好ましくは1〜20である。
また、R201〜R203のうち2つが結合して環構造を形成してもよく、環内に酸素原子、硫黄原子、エステル結合、アミド結合、カルボニル基を含んでいてもよい。R201〜R203の内の2つが結合して形成する基としては、アルキレン基(例えば、ブチレン基、ペンチレン基)を挙げることができる。
Z-は、一般式(3)中のアニオンを表し、具体的には、下記のアニオンを表す。
In the general formula (ZI),
R 201 , R 202 and R 203 each independently represents an organic group.
The carbon number of the organic group as R 201 , R 202 and R 203 is generally 1 to 30, preferably 1 to 20.
Two of R 201 to R 203 may be bonded to form a ring structure, and the ring may contain an oxygen atom, a sulfur atom, an ester bond, an amide bond, or a carbonyl group. Examples of the group formed by combining two of R 201 to R 203 include an alkylene group (eg, butylene group, pentylene group).
Z − represents an anion in the general formula (3), and specifically represents the following anion.
なお、一般式(ZI)で表される構造を複数有する化合物であってもよい。例えば、一般式(ZI)で表される化合物のR201〜R203の少なくとも1つが、一般式(ZI)で表されるもうひとつの化合物のR201〜R203の少なくとも一つと、単結合又は連結基を介して結合した構造を有する化合物であってもよい。
化合物(B)は、1種類単独又は2種類以上を組み合わせて使用することができる。
化合物(B)の組成物中の含有量(複数種存在する場合はその合計)は、組成物の全固形分を基準として、0.1〜30質量%が好ましく、より好ましくは0.5〜25質量%、更に好ましくは3〜20質量%、特に好ましくは3〜15質量%である。
In addition, the compound which has two or more structures represented by general formula (ZI) may be sufficient. For example, at least one of R 201 to R 203 of the compound represented by the general formula (ZI) is a single bond or at least one of R 201 to R 203 of another compound represented by the general formula (ZI) It may be a compound having a structure bonded through a linking group.
A compound (B) can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.
The content of the compound (B) in the composition (when there are a plurality of types) is preferably 0.1 to 30% by mass, more preferably 0.5 to 0.5% based on the total solid content of the composition. 25 mass%, More preferably, it is 3-20 mass%, Most preferably, it is 3-15 mass%.
(C)溶剤
レジスト組成物は、通常、溶剤(C)を含有する。
溶剤(C)としては、例えば、アルキレングリコールモノアルキルエーテルカルボキシレート、アルキレングリコールモノアルキルエーテル、乳酸アルキルエステル、アルコキシプロピオン酸アルキル、環状ラクトン(好ましくは炭素数4〜10)、環を有してもよいモノケトン化合物(好ましくは炭素数4〜10)、アルキレンカーボネート、アルコキシ酢酸アルキル、及びピルビン酸アルキル等の有機溶剤が挙げられる。
これらの溶剤の具体例としては、米国特許出願公開2008/0187860号明細書[0441]〜[0455]に記載のものが挙げられる。
(C) Solvent The resist composition usually contains a solvent (C).
Examples of the solvent (C) include alkylene glycol monoalkyl ether carboxylate, alkylene glycol monoalkyl ether, alkyl lactate ester, alkyl alkoxypropionate, cyclic lactone (preferably having 4 to 10 carbon atoms), and a ring. Examples thereof include organic solvents such as good monoketone compounds (preferably having 4 to 10 carbon atoms), alkylene carbonates, alkyl alkoxyacetates, and alkyl pyruvates.
Specific examples of these solvents include those described in US Patent Application Publication No. 2008/0187860 [0441] to [0455].
本発明においては、有機溶剤として構造中に水酸基を含有する溶剤と、水酸基を含有しない溶剤とを混合した混合溶剤を使用してもよい。
水酸基を含有する溶剤、及び水酸基を含有しない溶剤としては前述の例示化合物が適宜選択可能であるが、水酸基を含有する溶剤としては、アルキレングリコールモノアルキルエーテル、又は乳酸アルキル等が好ましく、プロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME、別名1−メトキシ−2−プロパノール)、2−ヒドロキシイソ酪酸メチル、又は乳酸エチルがより好ましい。また、水酸基を含有しない溶剤としては、アルキレングリコールモノアルキルエーテルアセテート、アルキルアルコキシプロピオネート、環を含有してもよいモノケトン化合物、環状ラクトン、又は酢酸アルキル等が好ましく、これらの内でもプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA、別名1−メトキシ−2−アセトキシプロパン)、エチルエトキシプロピオネート、2−ヘプタノン、γ−ブチロラクトン、シクロヘキサノン、又は酢酸ブチルがより好ましく、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、γ−ブチロラクトン、エチルエトキシプロピオネート、又は2−ヘプタノンが更に好ましい。
水酸基を含有する溶剤と水酸基を含有しない溶剤との混合比(質量比)は、1/99〜99/1、好ましくは10/90〜90/10、更に好ましくは20/80〜60/40である。水酸基を含有しない溶剤を50質量%以上含有する混合溶剤が塗布均一性の点で特に好ましい。
溶剤は、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートを含むことが好ましく、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート単独溶剤、又は、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートを含有する2種類以上の混合溶剤であることが好ましい。
In the present invention, a mixed solvent obtained by mixing a solvent containing a hydroxyl group in the structure and a solvent not containing a hydroxyl group may be used as the organic solvent.
As the solvent containing a hydroxyl group and the solvent not containing a hydroxyl group, the above-mentioned exemplary compounds can be appropriately selected. As the solvent containing a hydroxyl group, alkylene glycol monoalkyl ether, alkyl lactate or the like is preferable, and propylene glycol monomethyl Ether (PGME, also known as 1-methoxy-2-propanol), methyl 2-hydroxyisobutyrate, or ethyl lactate is more preferable. As the solvent not containing a hydroxyl group, an alkylene glycol monoalkyl ether acetate, an alkyl alkoxypropionate, a monoketone compound which may contain a ring, a cyclic lactone, an alkyl acetate or the like is preferable, and among these, propylene glycol monomethyl Ether acetate (PGMEA, also known as 1-methoxy-2-acetoxypropane), ethyl ethoxypropionate, 2-heptanone, γ-butyrolactone, cyclohexanone, or butyl acetate is more preferable, propylene glycol monomethyl ether acetate, γ-butyrolactone, ethyl More preferred is ethoxypropionate or 2-heptanone.
The mixing ratio (mass ratio) of the solvent containing a hydroxyl group and the solvent not containing a hydroxyl group is 1/99 to 99/1, preferably 10/90 to 90/10, more preferably 20/80 to 60/40. is there. A mixed solvent containing 50% by mass or more of a solvent not containing a hydroxyl group is particularly preferred from the viewpoint of coating uniformity.
The solvent preferably contains propylene glycol monomethyl ether acetate, and is preferably a propylene glycol monomethyl ether acetate single solvent or a mixed solvent of two or more containing propylene glycol monomethyl ether acetate.
(D)疎水性樹脂
本発明におけるレジスト組成物は、(D)疎水性樹脂を含有してもよい。疎水性樹脂としては、レジスト上層膜形成用組成物において説明した前述の重合体(P)を好適に使用できる。疎水性樹脂は、常温(25℃)において、固体であることが好ましい。さらに、ガラス転移温度(Tg)は50〜250℃が好ましく、70〜250℃がより好ましく、80〜250℃が更に好ましく、90〜250℃が特に好ましく、100〜250℃が最も好ましい。疎水性樹脂は、単環式又は多環式のシクロアルキル基を有する繰り返し単位を有することが好ましい。単環式又は多環式のシクロアルキル基は、繰り返し単位の主鎖及び側鎖のいずれに含まれていてもよい。
(D) Hydrophobic resin The resist composition in the present invention may contain (D) a hydrophobic resin. As the hydrophobic resin, the aforementioned polymer (P) described in the resist upper film forming composition can be preferably used. The hydrophobic resin is preferably solid at room temperature (25 ° C.). Furthermore, the glass transition temperature (Tg) is preferably 50 to 250 ° C, more preferably 70 to 250 ° C, still more preferably 80 to 250 ° C, particularly preferably 90 to 250 ° C, and most preferably 100 to 250 ° C. The hydrophobic resin preferably has a repeating unit having a monocyclic or polycyclic cycloalkyl group. The monocyclic or polycyclic cycloalkyl group may be contained in either the main chain or the side chain of the repeating unit.
疎水性樹脂(D)の標準ポリスチレン換算の重量平均分子量は、好ましくは1,000〜100,000で、より好ましくは1,000〜50,000、更により好ましくは2,000〜15,000である。
疎水性樹脂(D)は、1種で使用してもよいし、複数併用してもよい。
疎水性樹脂(D)の組成物中の含有量は、本発明のレジスト組成物中の全固形分に対し、一般的には0.01〜30質量%であり、0.01〜10質量%が好ましく、0.05〜8質量%がより好ましく、0.1〜7質量%が更に好ましい。
The weight average molecular weight of the hydrophobic resin (D) in terms of standard polystyrene is preferably 1,000 to 100,000, more preferably 1,000 to 50,000, and still more preferably 2,000 to 15,000. is there.
The hydrophobic resin (D) may be used alone or in combination.
Content in the composition of hydrophobic resin (D) is generally 0.01-30 mass% with respect to the total solid in the resist composition of this invention, 0.01-10 mass% Is preferable, 0.05-8 mass% is more preferable, 0.1-7 mass% is still more preferable.
(E)塩基性化合物
本発明におけるレジスト組成物は、露光から加熱までの経時による性能変化を低減するために、(E)塩基性化合物を含有することが好ましい。
塩基性化合物としては、好ましくは、下記式(A)〜(E)で示される構造を有する化合物を挙げることができる。
(E) Basic compound The resist composition in the present invention preferably contains (E) a basic compound in order to reduce a change in performance over time from exposure to heating.
Preferred examples of the basic compound include compounds having structures represented by the following formulas (A) to (E).
一般式(A)〜(E)中、
R200、R201及びR202は、同一でも異なってもよく、水素原子、アルキル基(好ましくは炭素数1〜20)、シクロアルキル基(好ましくは炭素数3〜20)又はアリール基(炭素数6〜20)を表し、ここで、R201とR202は、互いに結合して環を形成してもよい。
In general formulas (A) to (E),
R 200 , R 201 and R 202 may be the same or different and are a hydrogen atom, an alkyl group (preferably having 1 to 20 carbon atoms), a cycloalkyl group (preferably having 3 to 20 carbon atoms) or an aryl group (having a carbon number). 6-20), wherein R 201 and R 202 may combine with each other to form a ring.
上記アルキル基について、置換基を有するアルキル基としては、炭素数1〜20のアミノアルキル基、炭素数1〜20のヒドロキシアルキル基、または炭素数1〜20のシアノアルキル基が好ましい。
R203、R204、R205及びR206は、同一でも異なってもよく、炭素数1〜20個のアルキル基を表す。
これら一般式(A)〜(E)中のアルキル基は、無置換であることがより好ましい。
About the said alkyl group, as an alkyl group which has a substituent, a C1-C20 aminoalkyl group, a C1-C20 hydroxyalkyl group, or a C1-C20 cyanoalkyl group is preferable.
R 203 , R 204 , R 205 and R 206 may be the same or different and each represents an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms.
The alkyl groups in these general formulas (A) to (E) are more preferably unsubstituted.
好ましい化合物として、グアニジン、アミノピロリジン、ピラゾール、ピラゾリン、ピペラジン、アミノモルホリン、アミノアルキルモルフォリン、ピペリジン等を挙げることができ、更に好ましい化合物として、イミダゾール構造、ジアザビシクロ構造、オニウムヒドロキシド構造、オニウムカルボキシレート構造、トリアルキルアミン構造、アニリン構造又はピリジン構造を有する化合物、水酸基及び/又はエーテル結合を有するアルキルアミン誘導体、水酸基及び/又はエーテル結合を有するアニリン誘導体等を挙げることができる。 Preferred compounds include guanidine, aminopyrrolidine, pyrazole, pyrazoline, piperazine, aminomorpholine, aminoalkylmorpholine, piperidine and the like, and more preferred compounds include imidazole structure, diazabicyclo structure, onium hydroxide structure, onium carboxylate Examples thereof include a compound having a structure, a trialkylamine structure, an aniline structure or a pyridine structure, an alkylamine derivative having a hydroxyl group and / or an ether bond, and an aniline derivative having a hydroxyl group and / or an ether bond.
イミダゾール構造を有する化合物としてはイミダゾール、2、4、5−トリフェニルイミダゾール、ベンズイミダゾール等が挙げられる。ジアザビシクロ構造を有する化合物としては1、4−ジアザビシクロ[2,2,2]オクタン、1、5−ジアザビシクロ[4,3,0]ノナ−5−エン、1、8−ジアザビシクロ[5,4,0]ウンデカ−7−エン等が挙げられる。オニウムヒドロキシド構造を有する化合物としてはトリアリールスルホニウムヒドロキシド、フェナシルスルホニウムヒドロキシド、2−オキソアルキル基を有するスルホニウムヒドロキシド、具体的にはトリフェニルスルホニウムヒドロキシド、トリス(t−ブチルフェニル)スルホニウムヒドロキシド、ビス(t−ブチルフェニル)ヨードニウムヒドロキシド、フェナシルチオフェニウムヒドロキシド、2−オキソプロピルチオフェニウムヒドロキシド等が挙げられる。オニウムカルボキシレート構造を有する化合物としてはオニウムヒドロキシド構造を有する化合物のアニオン部がカルボキシレートになったものであり、例えばアセテート、アダマンタン−1−カルボキシレート、パーフロロアルキルカルボキシレート等が挙げられる。トリアルキルアミン構造を有する化合物としては、トリ(n−ブチル)アミン、トリ(n−オクチル)アミン等を挙げることができる。アニリン化合物としては、2,6−ジイソプロピルアニリン、N,N−ジメチルアニリン、N,N−ジブチルアニリン、N,N−ジヘキシルアニリン等を挙げることができる。水酸基及び/又はエーテル結合を有するアルキルアミン誘導体としては、エタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、トリス(メトキシエトキシエチル)アミン等を挙げることができる。水酸基及び/又はエーテル結合を有するアニリン誘導体としては、N,N−ビス(ヒドロキシエチル)アニリン等を挙げることができる。 Examples of the compound having an imidazole structure include imidazole, 2,4,5-triphenylimidazole, and benzimidazole. Examples of the compound having a diazabicyclo structure include 1,4-diazabicyclo [2,2,2] octane, 1,5-diazabicyclo [4,3,0] non-5-ene, and 1,8-diazabicyclo [5,4,0. ] Undec-7-ene etc. are mentioned. Examples of the compound having an onium hydroxide structure include triarylsulfonium hydroxide, phenacylsulfonium hydroxide, sulfonium hydroxide having a 2-oxoalkyl group, specifically triphenylsulfonium hydroxide, tris (t-butylphenyl) sulfonium. Examples thereof include hydroxide, bis (t-butylphenyl) iodonium hydroxide, phenacylthiophenium hydroxide, and 2-oxopropylthiophenium hydroxide. As the compound having an onium carboxylate structure, an anion portion of the compound having an onium hydroxide structure is converted to a carboxylate, and examples thereof include acetate, adamantane-1-carboxylate, and perfluoroalkylcarboxylate. Examples of the compound having a trialkylamine structure include tri (n-butyl) amine and tri (n-octyl) amine. Examples of the aniline compound include 2,6-diisopropylaniline, N, N-dimethylaniline, N, N-dibutylaniline, N, N-dihexylaniline and the like. Examples of the alkylamine derivative having a hydroxyl group and / or an ether bond include ethanolamine, diethanolamine, triethanolamine, and tris (methoxyethoxyethyl) amine. Examples of aniline derivatives having a hydroxyl group and / or an ether bond include N, N-bis (hydroxyethyl) aniline.
また、塩基性化合物としては、前述した上層膜形成用組成物(トップコート組成物)が含有してもよい塩基性化合物として記載するものも好適に用いることができる。 Moreover, as a basic compound, what is described as a basic compound which the composition for upper-layer film formation (topcoat composition) mentioned above may contain can be used suitably.
これらの塩基性化合物は、単独であるいは2種以上一緒に用いられる。
塩基性化合物の使用量は、本発明のレジスト組成物の固形分を基準として、通常、0.001〜10質量%、好ましくは0.01〜5質量%である。
These basic compounds are used alone or in combination of two or more.
The usage-amount of a basic compound is 0.001-10 mass% normally on the basis of solid content of the resist composition of this invention, Preferably it is 0.01-5 mass%.
レジスト組成物中の光酸発生剤と塩基性化合物との使用割合は、光酸発生剤/塩基性化合物(モル比)=2.5〜300であることが好ましい。即ち、感度、解像度の点からモル比が2.5以上であることが好ましく、露光後加熱処理までの経時でのレジストパターンの太りによる解像度の低下抑制の点から300以下が好ましい。光酸発生剤/塩基性化合物(モル比)は、より好ましくは5.0〜200、更に好ましくは7.0〜150である。 The use ratio of the photoacid generator and the basic compound in the resist composition is preferably photoacid generator / basic compound (molar ratio) = 2.5 to 300. That is, the molar ratio is preferably 2.5 or more from the viewpoints of sensitivity and resolution, and is preferably 300 or less from the viewpoint of suppressing the reduction in resolution due to the thickening of the resist pattern over time until post-exposure heat treatment. The photoacid generator / basic compound (molar ratio) is more preferably 5.0 to 200, and still more preferably 7.0 to 150.
(F)界面活性剤
本発明におけるレジスト組成物は、更に(F)界面活性剤を含有することが好ましく、フッ素系及び/又はシリコン系界面活性剤(フッ素系界面活性剤、シリコン系界面活性剤、フッ素原子と珪素原子の両方を有する界面活性剤)のいずれか、あるいは2種以上を含有することがより好ましい。
(F) Surfactant The resist composition in the present invention preferably further contains (F) a surfactant, and is a fluorine-based and / or silicon-based surfactant (fluorine-based surfactant, silicon-based surfactant). , A surfactant having both a fluorine atom and a silicon atom), or more preferably two or more.
本発明のレジスト組成物が上記(F)界面活性剤を含有することにより、250nm以下、特に220nm以下の露光光源の使用時に、良好な感度及び解像度で、密着性及び現像欠陥の少ないレジストパターンを与えることが可能となる。
フッ素系及び/又はシリコン系界面活性剤としては、例えば特開昭62−36663号公報、特開昭61−226746号公報、特開昭61−226745号公報、特開昭62−170950号公報、特開昭63−34540号公報、特開平7−230165号公報、特開平8−62834号公報、特開平9−54432号公報、特開平9−5988号公報、特開2002−277862号公報、米国特許第5405720号明細書、同5360692号明細書、同5529881号明細書、同5296330号明細書、同5436098号明細書、同5576143号明細書、同5294511号明細書、同5824451号明細書記載の界面活性剤を挙げることができ、下記市販の界面活性剤をそのまま用いることもできる。
When the resist composition of the present invention contains the surfactant (F), when using an exposure light source of 250 nm or less, particularly 220 nm or less, a resist pattern with good sensitivity and resolution and less adhesion and development defects can be obtained. It becomes possible to give.
Examples of the fluorine-based and / or silicon-based surfactant include, for example, JP-A No. 62-36663, JP-A No. 61-226746, JP-A No. 61-226745, JP-A No. 62-170950, JP 63-34540 A, JP 7-230165 A, JP 8-62834 A, JP 9-54432 A, JP 9-5988 A, JP 2002-277862 A, US Patent Nos. 5,405,720, 5,360,692, 5,529,881, 5,296,330, 5,436,098, 5,576,143, 5,294,511, 5,824,451 Surfactant can be mentioned, The following commercially available surfactant can also be used as it is.
これらの界面活性剤は単独で使用してもよいし、また、いくつかの組み合わせで使用してもよい。 These surfactants may be used alone or in several combinations.
(F)界面活性剤の使用量は、レジスト組成物全量(溶剤を除く)に対して、好ましくは0.01〜10質量%、より好ましくは0.1〜5質量%である。 (F) The usage-amount of surfactant becomes like this. Preferably it is 0.01-10 mass% with respect to resist composition whole quantity (except a solvent), More preferably, it is 0.1-5 mass%.
(G)カルボン酸オニウム塩
本発明におけるレジスト組成物は、(G)カルボン酸オニウム塩を含有してもよい。カルボン酸オニウム塩としては、カルボン酸スルホニウム塩、カルボン酸ヨードニウム塩、カルボン酸アンモニウム塩などを挙げることができる。特に、(G)カルボン酸オニウム塩としては、ヨードニウム塩、スルホニウム塩が好ましい。更に、(G)カルボン酸オニウム塩のカルボキシレート残基が芳香族基、炭素−炭素2重結合を含有しないことが好ましい。特に好ましいアニオン部としては、炭素数1〜30の直鎖、分岐、単環または多環環状アルキルカルボン酸アニオンが好ましい。さらに好ましくはこれらのアルキル基の一部または全てがフッ素置換されたカルボン酸のアニオンが好ましい。アルキル鎖中に酸素原子を含んでいてもよい。これにより220nm以下の光に対する透明性が確保され、感度、解像力が向上し、疎密依存性、露光マージンが改良される。
(G) Carboxylic acid onium salt The resist composition in the present invention may contain (G) a carboxylic acid onium salt. Examples of the carboxylic acid onium salt include a carboxylic acid sulfonium salt, a carboxylic acid iodonium salt, and a carboxylic acid ammonium salt. In particular, the (G) carboxylic acid onium salt is preferably an iodonium salt or a sulfonium salt. Furthermore, it is preferable that the carboxylate residue of (G) carboxylic acid onium salt does not contain an aromatic group and a carbon-carbon double bond. As a particularly preferable anion moiety, a linear, branched, monocyclic or polycyclic alkylcarboxylic acid anion having 1 to 30 carbon atoms is preferable. More preferably, an anion of a carboxylic acid in which some or all of these alkyl groups are fluorine-substituted is preferable. The alkyl chain may contain an oxygen atom. This ensures transparency with respect to light of 220 nm or less, improves sensitivity and resolution, and improves density dependency and exposure margin.
フッ素置換されたカルボン酸のアニオンとしては、フロロ酢酸、ジフロロ酢酸、トリフロロ酢酸、ペンタフロロプロピオン酸、ヘプタフロロ酪酸、ノナフロロペンタン酸、パーフロロドデカン酸、パーフロロトリデカン酸、パーフロロシクロヘキサンカルボン酸、2,2−ビストリフロロメチルプロピオン酸のアニオン等が挙げられる。 Fluoro-substituted carboxylic acid anions include fluoroacetic acid, difluoroacetic acid, trifluoroacetic acid, pentafluoropropionic acid, heptafluorobutyric acid, nonafluoropentanoic acid, perfluorododecanoic acid, perfluorotridecanoic acid, perfluorocyclohexanecarboxylic acid, 2 , 2-bistrifluoromethylpropionic acid anion and the like.
これらの(G)カルボン酸オニウム塩は、スルホニウムヒドロキシド、ヨードニウムヒドロキシド、アンモニウムヒドロキシドとカルボン酸を適当な溶剤中酸化銀と反応させることによって合成できる。 These (G) carboxylic acid onium salts can be synthesized by reacting sulfonium hydroxide, iodonium hydroxide, ammonium hydroxide and carboxylic acid with silver oxide in a suitable solvent.
(G)カルボン酸オニウム塩の組成物中の含量は、レジスト組成物の全固形分に対し、一般的には0.1〜20質量%、好ましくは0.5〜10質量%、更に好ましくは1〜7質量%である。 (G) The content of the carboxylic acid onium salt in the composition is generally 0.1 to 20% by mass, preferably 0.5 to 10% by mass, more preferably, based on the total solid content of the resist composition. 1 to 7% by mass.
(H)その他の添加剤
本発明におけるレジスト組成物には、必要に応じてさらに染料、可塑剤、光増感剤、光吸収剤、アルカリ可溶性樹脂、溶解阻止剤及び現像液に対する溶解性を促進させる化合物(例えば、分子量1000以下のフェノール化合物、カルボキシル基を有する脂環族、又は脂肪族化合物)等を含有させることができる。
(H) Other additives The resist composition of the present invention further promotes solubility in dyes, plasticizers, photosensitizers, light absorbers, alkali-soluble resins, dissolution inhibitors and developers as necessary. The compound to be made (for example, a phenol compound having a molecular weight of 1000 or less, an alicyclic compound having a carboxyl group, or an aliphatic compound) and the like can be contained.
このような分子量1000以下のフェノール化合物は、例えば、特開平4−122938号公報、特開平2−28531号公報、米国特許第4,916,210、欧州特許第219294等に記載の方法を参考にして、当業者において容易に合成することができる。
カルボキシル基を有する脂環族、又は脂肪族化合物の具体例としてはコール酸、デオキシコール酸、リトコール酸などのステロイド構造を有するカルボン酸誘導体、アダマンタンカルボン酸誘導体、アダマンタンジカルボン酸、シクロヘキサンカルボン酸、シクロヘキサンジカルボン酸などが挙げられるがこれらに限定されるものではない。
Such a phenol compound having a molecular weight of 1000 or less can be obtained, for example, by referring to the methods described in JP-A-4-1222938, JP-A-2-28531, US Pat. No. 4,916,210, European Patent 219294, and the like. Can be easily synthesized by those skilled in the art.
Specific examples of alicyclic or aliphatic compounds having a carboxyl group include carboxylic acid derivatives having a steroid structure such as cholic acid, deoxycholic acid, lithocholic acid, adamantane carboxylic acid derivatives, adamantane dicarboxylic acid, cyclohexane carboxylic acid, cyclohexane Examples thereof include, but are not limited to, dicarboxylic acids.
レジスト組成物の固形分濃度は、通常1.0〜10質量%であり、好ましくは2.0〜5.7質量%、更に好ましくは2.0〜5.3質量%である。固形分濃度を上記範囲とすることで、レジスト溶液を基板上に均一に塗布することができ、更にはラインウィズスラフネスに優れたレジストパターンを形成することが可能になる。その理由は明らかではないが、恐らく、固形分濃度を10質量%以下、好ましくは5.7質量%以下とすることで、レジスト溶液中での素材、特には光酸発生剤の凝集が抑制され、その結果として、均一なレジスト膜が形成できたものと考えられる。
固形分濃度とは、レジスト組成物の総重量に対する、溶剤を除く他のレジスト成分の重量の重量百分率である。
The solid content concentration of the resist composition is usually 1.0 to 10% by mass, preferably 2.0 to 5.7% by mass, and more preferably 2.0 to 5.3% by mass. By setting the solid content concentration within the above range, the resist solution can be uniformly applied on the substrate, and further, a resist pattern having excellent line width roughness can be formed. The reason for this is not clear, but perhaps the solid content concentration is 10% by mass or less, preferably 5.7% by mass or less, which suppresses aggregation of the material in the resist solution, particularly the photoacid generator. As a result, it is considered that a uniform resist film was formed.
The solid content concentration is a weight percentage of the weight of other resist components excluding the solvent with respect to the total weight of the resist composition.
本発明におけるレジスト組成物は、上記の成分を所定の有機溶剤、好ましくは上記混合溶剤に溶解し、フィルター濾過した後、所定の支持体(基板)上に塗布して用いる。フィルター濾過に用いるフィルターのポアサイズは0.1μm以下、より好ましくは0.05μm以下、更に好ましくは0.03μm以下のポリテトラフロロエチレン製、ポリエチレン製、ナイロン製のものが好ましい。フィルター濾過においては、例えば特開2002−62667号公報のように、循環的な濾過を行ったり、複数種類のフィルターを直列又は並列に接続して濾過を行ったりしてもよい。また、組成物を複数回濾過してもよい。更に、フィルター濾過の前後で、組成物に対して脱気処理などを行ってもよい。 The resist composition of the present invention is used by dissolving the above components in a predetermined organic solvent, preferably the above mixed solvent, filtering the solution, and then applying the solution on a predetermined support (substrate). The pore size of the filter used for filter filtration is preferably 0.1 μm or less, more preferably 0.05 μm or less, and still more preferably 0.03 μm or less made of polytetrafluoroethylene, polyethylene, or nylon. In filter filtration, for example, as in JP-A-2002-62667, circulation filtration may be performed, or filtration may be performed by connecting a plurality of types of filters in series or in parallel. The composition may be filtered multiple times. Furthermore, you may perform a deaeration process etc. with respect to a composition before and behind filter filtration.
本発明は、上述した本発明のパターン形成方法を含む、電子デバイスの製造方法、及び、この製造方法により製造された電子デバイスにも関する。
本発明の電子デバイスは、電気電子機器(家電、OA・メディア関連機器、光学用機器及び通信機器等)に、好適に、搭載される。
The present invention also relates to an electronic device manufacturing method including the pattern forming method of the present invention described above, and an electronic device manufactured by the manufacturing method.
The electronic device of the present invention is suitably mounted on electrical and electronic equipment (home appliances, OA / media related equipment, optical equipment, communication equipment, and the like).
以下、本発明を実施例により詳細に説明するが、本発明の内容がこれにより限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention in detail, the content of this invention is not limited by this.
<合成例1:重合体(P−5)の合成>
シクロヘキサノン 53.4gを窒素気流下、80℃に加熱した。この液を攪拌しながら、下記構造式(M−1)で表されるモノマー 47.1g、下記構造式(M−2)で表されるモノマー 43.3g、シクロヘキサノン 97.3g、及び、2,2’−アゾビスイソ酪酸ジメチル〔V−601、和光純薬工業(株)製〕2.7gの混合溶液を6時間かけて滴下した。滴下終了後、80℃で更に2時間攪拌した。これを下記(1)及び(2)のいずれかの精製方法にて処理し、重合体(P−5)10質量%の4−メチル−2−ペンタノール溶液を調製した。
<Synthesis Example 1: Synthesis of polymer (P-5)>
53.4 g of cyclohexanone was heated to 80 ° C. under a nitrogen stream. While stirring this liquid, 47.1 g of a monomer represented by the following structural formula (M-1), 43.3 g of a monomer represented by the following structural formula (M-2), 97.3 g of cyclohexanone, and 2, A mixed solution of 2.7 g of dimethyl 2′-azobisisobutyrate [V-601, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.] was added dropwise over 6 hours. After completion of dropping, the mixture was further stirred at 80 ° C. for 2 hours. This was processed by the following purification methods (1) and (2) to prepare a 10% by mass 4-methyl-2-pentanol solution of the polymer (P-5).
(1)重合反応液から減圧留去により反応溶媒を除去し、酢酸エチル200g、酸性化合物を含有する水としての0.1Nの希塩酸200gを加えた。撹拌、分離後、上層を回収し、0.1Nの希塩酸200gを加えた。さらに撹拌、分離後、上層を回収し、水200gを加えた。再び撹拌、分離後、上層を回収し、重合体溶液における溶媒を4−メチル−2−ペンタノールに置換した。
(2)重合反応液に多量のメタノールを接触させることで重合体を再沈殿させた後、反応釜(重合装置)から溶媒を除去し(留去ではない)、さらに酢酸エチル200g、酸性化合物を含有する水としての0.1Nの希塩酸200gを加えた。撹拌、分離後、上層を回収し、0.1Nの希塩酸200gを加えた。さらに撹拌、分離後、上層を回収し、水200gを加えた。再び撹拌、分離後、上層を回収し、重合体溶液における溶媒を4−メチル−2−ペンタノールに置換した。
(1) The reaction solvent was removed from the polymerization reaction solution by distillation under reduced pressure, and 200 g of ethyl acetate and 200 g of 0.1N dilute hydrochloric acid as water containing an acidic compound were added. After stirring and separation, the upper layer was recovered, and 200 g of 0.1N diluted hydrochloric acid was added. After further stirring and separation, the upper layer was recovered and 200 g of water was added. After stirring and separation again, the upper layer was recovered, and the solvent in the polymer solution was replaced with 4-methyl-2-pentanol.
(2) After reprecipitation of the polymer by bringing a large amount of methanol into contact with the polymerization reaction solution, the solvent is removed from the reaction kettle (polymerization apparatus) (not distilled off), and 200 g of ethyl acetate and acidic compound are added. 200 g of 0.1N dilute hydrochloric acid as water to be added was added. After stirring and separation, the upper layer was recovered, and 200 g of 0.1N diluted hydrochloric acid was added. After further stirring and separation, the upper layer was recovered and 200 g of water was added. After stirring and separation again, the upper layer was recovered, and the solvent in the polymer solution was replaced with 4-methyl-2-pentanol.
重合体(P−5)と同様に、重合体(P−1)〜(P−4)、及び(P−6)〜(P−8)を、上記(1)及び(2)のそれぞれの精製方法を経由して合成した。 Similarly to the polymer (P-5), the polymers (P-1) to (P-4), and (P-6) to (P-8) are converted into the respective (1) and (2). Synthesized via purification method.
以下、各重合体における繰り返し単位の構造、及び、繰り返し単位のモル比率について示す。また、重量平均分子量(Mw)、及び、分散度(Mw/Mn)については、上記(1)及び(2)のどちらを採用したかにより異なるため、それぞれの場合について示す。 Hereinafter, it shows about the structure of the repeating unit in each polymer, and the molar ratio of a repeating unit. In addition, the weight average molecular weight (Mw) and the dispersity (Mw / Mn) are different depending on which one of the above (1) and (2) is adopted, and are shown for each case.
<合成例2:重合体(P’−1)の合成>
2−ブタノン 268g、下記構造式M−1で表されるモノマー 160g、下記構造式M−2で表されるモノマー 95.3gを窒素気流下、75℃に加熱した。この液を攪拌しながら、ジメチル2,2−アゾビス(2−メチルプロピオネート)12.1gを2−ブタノン18.3gに溶解させた溶液を5分間かけて滴下し、6時間熟成した。
次いで、得られた重合反応液に2−ブタノンを加えて222gに希釈した後、分液漏斗に移した。この分液漏斗にメタノール222g及びn−ヘキサン1,111gを投入し、分液精製を実施した。分離後、下層液を168g回収した。回収した下層液にメタノール168g及びn−ヘキサン842gを投入し、分液精製を実施した。分離後、下層液を219g回収した。回収した下層液に2−ブタノン109g及びn−ヘキサン656gを投入し、分液精製を実施した。分離後、上層液を806g回収した。回収した上層液を4−メチル−2−ペンタノールに置換し、フッ素原子含有重合体を含む溶液を400g得た。次いで、得られた溶液を分液漏斗に移し、この分液漏斗に水400gを投入し、分液精製を実施した後、上層液を440g回収した。回収した上層液を4−メチル−2−ペンタノールに置換し、フッ素原子含有重合体(P’−1)を含む溶液を得た。この精製方法を後の表では「(3)」と記す。
<Synthesis Example 2: Synthesis of polymer (P'-1)>
268 g of 2-butanone, 160 g of a monomer represented by the following structural formula M-1, and 95.3 g of a monomer represented by the following structural formula M-2 were heated to 75 ° C. under a nitrogen stream. While stirring this solution, a solution prepared by dissolving 12.1 g of dimethyl 2,2-azobis (2-methylpropionate) in 18.3 g of 2-butanone was added dropwise over 5 minutes and aged for 6 hours.
Subsequently, 2-butanone was added to the resulting polymerization reaction solution to dilute to 222 g, and then transferred to a separatory funnel. The separatory funnel was charged with 222 g of methanol and 1,111 g of n-hexane to carry out separation purification. After separation, 168 g of the lower layer liquid was recovered. 168 g of methanol and 842 g of n-hexane were added to the recovered lower layer liquid, and liquid separation purification was performed. After separation, 219 g of the lower layer liquid was recovered. 109 g of 2-butanone and 656 g of n-hexane were added to the recovered lower layer liquid, and liquid separation purification was performed. After separation, 806 g of the upper layer liquid was recovered. The recovered upper layer liquid was replaced with 4-methyl-2-pentanol to obtain 400 g of a solution containing a fluorine atom-containing polymer. Next, the obtained solution was transferred to a separatory funnel, and 400 g of water was added to the separatory funnel, and after separation purification, 440 g of the upper layer liquid was recovered. The recovered upper layer liquid was replaced with 4-methyl-2-pentanol to obtain a solution containing a fluorine atom-containing polymer (P′-1). This purification method is referred to as “(3)” in the following table.
<合成例3:重合体(P’−2)の合成>
シクロヘキサノン 268gを窒素気流下、80℃に加熱した。この液を攪拌しながら、下記構造式M−1で表されるモノマー 160g、下記構造式M−2で表されるモノマー 95.3g、シクロヘキサノン 498g、及び、2,2’−アゾビスイソ酪酸ジメチル〔V−601、和光純薬工業(株)製〕5.54g)の混合溶液を6時間かけて滴下した。滴下終了後、80℃で更に2時間攪拌した。反応液を放冷後、多量メタノールで再沈殿、ろ過し、得られたウェット個体を4−メチル−2−プロパノールに再溶解し、減圧下で加熱しながら残存しているメタノールとシクロヘキサノンを追い出した後に、重合体溶液を0.05μmのポアサイズを有するポリエチレンフィルターでろ過して、重合体(P’−1)10質量%の4−メチル−2−ペンタノール溶液 2210gを調製した。この精製方法を後の表では「(4)」と記す。
<Synthesis Example 3: Synthesis of polymer (P'-2)>
268 g of cyclohexanone was heated to 80 ° C. under a nitrogen stream. While stirring this liquid, 160 g of a monomer represented by the following structural formula M-1, 95.3 g of a monomer represented by the following structural formula M-2, 498 g of cyclohexanone, and dimethyl 2,2′-azobisisobutyrate [V -601, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.] was added dropwise over 6 hours. After completion of dropping, the mixture was further stirred at 80 ° C. for 2 hours. The reaction solution was allowed to cool, then reprecipitated with a large amount of methanol and filtered. The resulting wet solid was redissolved in 4-methyl-2-propanol, and the remaining methanol and cyclohexanone were driven off while heating under reduced pressure. Thereafter, the polymer solution was filtered through a polyethylene filter having a pore size of 0.05 μm to prepare 2210 g of a 4-methyl-2-pentanol solution containing 10% by mass of the polymer (P′-1). This purification method is described as “(4)” in the following table.
<レジスト上層膜形成用組成物の調製>
下記表に示す成分を下記に示す溶剤に溶解させ、固形分濃度2.7質量%の溶液を調製し、これを0.03μmのポアサイズを有するポリエチレンフィルターでろ過して、上層膜形成用組成物(1)〜(10)を調製した。下表1の表中、添加剤(AD)の含有量(質量%)は、上層膜形成用組成物の全固形分を基準とするものである。
<Preparation of composition for resist upper layer film formation>
The components shown in the following table are dissolved in the solvent shown below to prepare a solution having a solid content concentration of 2.7% by mass, and this is filtered through a polyethylene filter having a pore size of 0.03 μm to form a composition for forming an upper layer film (1) to (10) were prepared. In the table of Table 1 below, the content (mass%) of the additive (AD) is based on the total solid content of the composition for forming an upper layer film.
表中の各略号は、以下の通りである。 Each abbreviation in the table is as follows.
<溶剤(S)>
S−1:4−メチル−2−ペンタノール
S−2:3−ペンテン−2−オン
S−3:2−ノナノン
S−4:デカン
S−5:2−ノナノン
S−6:イソアミルエーテル
S−7:イソ酪酸イソブチル
<Solvent (S)>
S-1: 4-methyl-2-pentanol S-2: 3-penten-2-one S-3: 2-nonanone S-4: decane S-5: 2-nonanone S-6: isoamyl ether S- 7: Isobutyl isobutyrate
<添加剤(AD)> <Additive (AD)>
〔実施例1−A〜24−A、比較例1−A’(ArF液浸露光、アルカリ現像液によるポジ型現像)〕 [Examples 1-A to 24-A, Comparative Example 1-A ′ (ArF immersion exposure, positive development with an alkaline developer)]
<レジスト組成物の調製>
表2に記載の各成分を溶剤に溶解させ、固形分濃度4質量%の溶液を調製し、これを0.05μmのポアサイズを有するポリエチレンフィルターで濾過することで、レジスト組成物を調製した。
<Preparation of resist composition>
Each component shown in Table 2 was dissolved in a solvent to prepare a solution having a solid content concentration of 4% by mass, and this was filtered through a polyethylene filter having a pore size of 0.05 μm to prepare a resist composition.
表2における樹脂(A)、光酸発生剤、塩基性化合物、界面活性剤、及び溶剤は下記の通りである。 The resin (A), photoacid generator, basic compound, surfactant and solvent in Table 2 are as follows.
〔樹脂(A)〕
以下、樹脂(A)の構造を以下に示す。また、下記表3に、各樹脂における繰り返し単位のモル比率(構造式における左から順)、重量平均分子量(Mw)、分散度(Mw/Mn)を示す。
[Resin (A)]
Hereinafter, the structure of the resin (A) is shown below. Table 3 below shows the molar ratio of repeating units in each resin (in order from the left in the structural formula), weight average molecular weight (Mw), and dispersity (Mw / Mn).
〔光酸発生剤〕 [Photoacid generator]
〔塩基性化合物〕 [Basic compounds]
〔界面活性剤〕
W−1:メガファックF176(大日本インキ化学工業(株)製、フッ素系)
W−2:メガファックR08(大日本インキ化学工業(株)製、フッ素及びシリコン系)
W−3:ポリシロキサンポリマーKP−341(信越化学工業(株)製、シリコン系)
W−4:トロイゾルS−366(トロイケミカル(株)製)
W−5:PF656(OMNOVA社製、フッ素系)
W−6:PF6320(OMNOVA社製、フッ素系)
[Surfactant]
W-1: Megafac F176 (Dainippon Ink Chemical Co., Ltd., fluorine-based)
W-2: Megafuck R08 (Dainippon Ink Chemical Co., Ltd., fluorine and silicon)
W-3: Polysiloxane polymer KP-341 (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., silicon-based)
W-4: Troisol S-366 (manufactured by Troy Chemical Co., Ltd.)
W-5: PF656 (manufactured by OMNOVA, fluorine-based)
W-6: PF6320 (manufactured by OMNOVA, fluorine-based)
〔溶剤〕
SL−1’: シクロヘキサノン
SL−2’: プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA:1−メトキシ−2−アセトキシプロパン)
SL−3’: 乳酸エチル
SL−4’: プロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME:1−メトキシ−2−プロパノール)
SL−5’: γ−ブチロラクトン
SL−6’: プロピレンカーボネート
〔solvent〕
SL-1 ′: cyclohexanone SL-2 ′: propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA: 1-methoxy-2-acetoxypropane)
SL-3 ′: ethyl lactate SL-4 ′: propylene glycol monomethyl ether (PGME: 1-methoxy-2-propanol)
SL-5 ′: γ-butyrolactone SL-6 ′: propylene carbonate
<パターン形成>
シリコンウエハ上に有機反射防止膜形成用組成物ARC29SR(Brewer Science社製)を塗布し、205℃で60秒間ベークして、膜厚98nmの反射防止膜を形成した。その上に、表2に示すレジスト組成物を塗布し、100℃で60秒間ベークして、膜厚90nmのレジスト膜を形成した。次いで、レジスト膜の上層に、表1に記載の上層膜形成用組成物を塗布し、90℃で60秒間ベークして、膜厚100nmのレジスト上層膜を形成した。
レジスト膜に対して、ArFエキシマレーザー液浸スキャナー(ASML社製;XT1700i、NA1.20、C−Quad、アウターシグマ0.730、インナーシグマ0.630、XY偏向)を用いて、線幅75nmの1:1ラインアンドスペースパターンの6%ハーフトーンマスクを介して露光した。液浸液は、超純水を使用した。
露光後のレジスト膜を120℃で60秒間ベークした後、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド水溶液(2.38質量%)で30秒間現像し、次いで純水で30秒間リンスした。その後、これをスピン乾燥してポジ型のレジストパターンを得た。
<Pattern formation>
An organic antireflection film-forming composition ARC29SR (manufactured by Brewer Science) was applied onto a silicon wafer and baked at 205 ° C. for 60 seconds to form an antireflection film having a thickness of 98 nm. A resist composition shown in Table 2 was applied thereon and baked at 100 ° C. for 60 seconds to form a resist film having a thickness of 90 nm. Next, the upper film forming composition shown in Table 1 was applied to the upper layer of the resist film, and baked at 90 ° C. for 60 seconds to form a resist upper film having a thickness of 100 nm.
Using a ArF excimer laser immersion scanner (manufactured by ASML; XT1700i, NA1.20, C-Quad, outer sigma 0.730, inner sigma 0.630, XY deflection) on the resist film, the line width is 75 nm. Exposure was through a 6% halftone mask with a 1: 1 line and space pattern. As the immersion liquid, ultrapure water was used.
The resist film after exposure was baked at 120 ° C. for 60 seconds, developed with an aqueous tetramethylammonium hydroxide solution (2.38 mass%) for 30 seconds, and then rinsed with pure water for 30 seconds. Thereafter, this was spin-dried to obtain a positive resist pattern.
<レジストパターンの評価>
走査型電子顕微鏡((株)日立製作所製S−9220)を用いて、得られたレジストパターンを下記の方法で、金属含有量、エッチング後欠陥、エッチング後ラインウィズスラフネス(Line Width Roughness;LWR)について、下記の方法に基づき、評価した。結果を下表4に示す。
<Evaluation of resist pattern>
Using a scanning electron microscope (S-9220, manufactured by Hitachi, Ltd.), the obtained resist pattern was subjected to the following methods in the following manner: metal content, post-etching defects, post-etching line width roughness (Line Width Roughness; LWR). ) Was evaluated based on the following method. The results are shown in Table 4 below.
〔金属含有量〕
各上層膜形成用組成物を全固形分濃度が0.27質量%となるようにN−メチルピロリドン(N−methylpyrrolidone;NMP)にて希釈し、ICP−質量分析計(PerkinElmer社製の「NexION 2000」)を用いて、各組成物に含まれる金属(Na原子、K原子、Mg原子、Al原子、Ca原子、Cr原子、Mn原子、Fe原子、Ni原子、Cu原子、Zn原子、Pb原子、Sn原子、Co原子、Li原子、Ti原子、Ag原子、W原子、V原子、Ba原子、Au原子、As原子、Cd原子、Mo原子、Zr原子)について含有量を測定した。その各含有量の測定値から金属の合計含有量を算出した。
[Metal content]
Each composition for forming an upper layer film was diluted with N-methylpyrrolidone (NMP) so that the total solid content concentration was 0.27% by mass, and an ICP-mass spectrometer (“NexION” manufactured by PerkinElmer) was used. 2000 ”), the metals (Na atom, K atom, Mg atom, Al atom, Ca atom, Cr atom, Mn atom, Fe atom, Ni atom, Cu atom, Zn atom, Pb atom contained in each composition) , Sn atom, Co atom, Li atom, Ti atom, Ag atom, W atom, V atom, Ba atom, Au atom, As atom, Cd atom, Mo atom, Zr atom). The total content of the metal was calculated from the measured value of each content.
〔エッチング後欠陥〕
上記のようにして形成したパターンを加工マスクとして、HITACHI U−621でAr/C4F6/O2ガス(体積比率100/4/2の混合ガス)を用い、シリコンウエハを60秒間ドライエッチング処理した。ドライエッチング処理を行った後に、得られたパターンに対して、ケー・エル・エー・テンコール社製の欠陥検査装置KLA2360(商品名)を用い、欠陥検査装置のピクセルサイズを0.16μmに、また閾値を20に設定して、ランダムモードで測定し、比較イメージとピクセル単位の重ね合わせによって生じる差異から抽出される欠陥を検出して、単位面積あたりの欠陥数(個/cm2)を算出した。値が0.3未満のものをA、0.3以上0.8未満のものをB、0.8以上のものをCとした。値が小さいほど良好な性能であることを示す。
[Defect after etching]
Using the pattern formed as described above as a processing mask, a silicon wafer is dry-etched for 60 seconds using Ar / C 4 F 6 / O 2 gas (mixed gas with a volume ratio of 100/4/2) with HITACHI U-621 Processed. After performing the dry etching process, a defect inspection apparatus KLA2360 (trade name) manufactured by KLA-Tencor is used for the obtained pattern, and the pixel size of the defect inspection apparatus is set to 0.16 μm. The threshold was set to 20, the measurement was performed in a random mode, the defects extracted from the difference caused by the overlap of the comparison image and the pixel unit were detected, and the number of defects per unit area (pieces / cm 2 ) was calculated. . A value of less than 0.3 was designated as A, 0.3 or more and less than 0.8 as B, and 0.8 or more as C. A smaller value indicates better performance.
〔エッチング後LWR〕
上記のようにして形成したパターンを加工マスクとして、HITACHI U−621でAr/C4F6/O2ガス(体積比率100/4/2の混合ガス)を用い、シリコンウエハを60秒間ドライエッチング処理した。ドライエッチング処理を行った後に、得られたパターンに対して、測長走査型電子顕微鏡(SEM((株)日立製作所S−9380II))を使用してパターン上部から観察する際、線幅を任意のポイントで観測し、ラフネスが殆ど見られないものをA、ラフネスがやや見られるものをB、ラフネスが大きいものをCで分類した。
[LWR after etching]
Using the pattern formed as described above as a processing mask, a silicon wafer is dry-etched for 60 seconds using Ar / C 4 F 6 / O 2 gas (mixed gas with a volume ratio of 100/4/2) with HITACHI U-621 Processed. After performing dry etching treatment, when the pattern obtained is observed from above the pattern using a length measurement scanning electron microscope (SEM (Hitachi, Ltd. S-9380II)), the line width can be arbitrarily set. When the roughness was observed at a point, the sample with little roughness was classified as A, the sample with slight roughness as B, and the sample with large roughness as C.
金属含有量が本発明に規定の範囲を満たすレジスト上層膜形成用組成物を用いた実施例は、これを満たさない比較例と比較して、エッチング後LWRとエッチング後欠陥とに優れることが分かった。すなわち、微細のレジストパターンを加工マスクとして下層(上記実施例においてはシリコンウエハ)をエッチングした場合において、欠陥が少なく、かつ、ラフネス性能に優れた下層パターン(上記実施例においてはシリコンウエハのパターン)を形成できることが分かった。 The example using the composition for forming a resist upper layer film whose metal content satisfies the range specified in the present invention was found to be superior in post-etching LWR and post-etching defects compared to a comparative example not satisfying this. It was. That is, when a lower layer (silicon wafer in the above embodiment) is etched using a fine resist pattern as a processing mask, the lower layer pattern (silicon wafer pattern in the above embodiment) has few defects and excellent roughness performance. It was found that can be formed.
〔実施例1−B〜24−B、比較例1−B’(ArF液浸露光、有機溶剤現像によるネガ型現像)〕 [Examples 1-B to 24-B, Comparative Example 1-B ′ (ArF immersion exposure, negative development by organic solvent development)]
<レジスト組成物の調製>
下記表5に示す成分を下記表5に示す溶剤に溶解させ、固形分濃度3.5質量%の溶液を調製し、これを0.03μmのポアサイズを有するポリエチレンフィルターでろ過して、レジスト組成物Re−1〜Re−12を調製した。
<Preparation of resist composition>
The components shown in Table 5 below are dissolved in the solvent shown in Table 5 below to prepare a solution having a solid content concentration of 3.5% by mass, and this is filtered through a polyethylene filter having a pore size of 0.03 μm. Re-1 to Re-12 were prepared.
表5における略号は次の通りである。 Abbreviations in Table 5 are as follows.
<樹脂>
以下、樹脂(1)’〜(12)’における各繰り返し単位の組成比(モル比;左から順に対応)、重量平均分子量(Mw)、分散度(Mw/Mn)を、表6にまとめて示す。
<Resin>
Hereinafter, Table 6 summarizes the composition ratio (molar ratio; corresponding in order from the left), weight average molecular weight (Mw), and dispersity (Mw / Mn) of each repeating unit in the resins (1) ′ to (12) ′. Show.
<光酸発生剤> <Photo acid generator>
<疎水性樹脂>
疎水性樹脂としては、表7に示す樹脂(B−1)〜(B−8)を使用した。
<Hydrophobic resin>
As the hydrophobic resin, resins (B-1) to (B-8) shown in Table 7 were used.
<塩基性化合物> <Basic compound>
<溶剤>
SL−1”: プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)
SL−2”: シクロヘキサノン
SL−3”: プロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME)
SL−4”: γ−ブチロラクトン
<Solvent>
SL-1 ": Propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA)
SL-2 ″: cyclohexanone SL-3 ″: propylene glycol monomethyl ether (PGME)
SL-4 ″: γ-butyrolactone
シリコンウエハ上に有機反射防止膜形成用組成物ARC29SR(Brewer Science社製)を塗布し、205℃で60秒間ベークして、膜厚98nmの反射防止膜を形成した。その上に、上記表5に示すレジスト組成物を塗布し、100℃で60秒間ベークして、膜厚90nmのレジスト膜を形成した。レジスト膜の上層に、表1に記載の上層膜形成用組成物を塗布し、90℃で60秒間ベークして、膜厚100nmのレジスト上層膜を形成した。
レジスト膜に対して、ArFエキシマレーザー液浸スキャナー(ASML社製;XT1700i、NA1.20、C−Quad、アウターシグマ0.730、インナーシグマ0.630、XY偏向)を用いて、線幅75nmの1:1ラインアンドスペースパターンの6%ハーフトーンマスクを介して露光した。液浸液は、超純水を使用した。
露光後のレジスト膜を120℃で60秒間ベークした後、表8に記載の有機系現像液で30秒間現像し、次いで表8に記載のリンス液で30秒間リンスした。その後、これをスピン乾燥してネガ型のレジストパターンを得た。
An organic antireflection film-forming composition ARC29SR (manufactured by Brewer Science) was applied onto a silicon wafer and baked at 205 ° C. for 60 seconds to form an antireflection film having a thickness of 98 nm. A resist composition shown in Table 5 was applied thereon and baked at 100 ° C. for 60 seconds to form a resist film having a thickness of 90 nm. The upper layer film-forming composition described in Table 1 was applied to the upper layer of the resist film, and baked at 90 ° C. for 60 seconds to form a resist upper layer film having a thickness of 100 nm.
Using a ArF excimer laser immersion scanner (manufactured by ASML; XT1700i, NA1.20, C-Quad, outer sigma 0.730, inner sigma 0.630, XY deflection) on the resist film, the line width is 75 nm. Exposure was through a 6% halftone mask with a 1: 1 line and space pattern. As the immersion liquid, ultrapure water was used.
The exposed resist film was baked at 120 ° C. for 60 seconds, developed with an organic developer shown in Table 8 for 30 seconds, and then rinsed with a rinse solution shown in Table 8 for 30 seconds. Thereafter, this was spin-dried to obtain a negative resist pattern.
<レジストパターンの評価>
走査型電子顕微鏡((株)日立製作所製S−9220)を用いて、得られたレジストパターンを下記の方法で、金属含有量、エッチング後欠陥、エッチング後LWRについて、上述の方法に基づき、評価した。結果を下表8に示す。
<Evaluation of resist pattern>
Using a scanning electron microscope (S-9220, manufactured by Hitachi, Ltd.), the obtained resist pattern was evaluated in the following manner for the metal content, post-etch defect, and post-etch LWR based on the above-described methods. did. The results are shown in Table 8 below.
金属含有量が本発明に規定の範囲を満たすレジスト上層膜形成用組成物を用いた実施例は、これを満たさない比較例と比較して、エッチング後LWRとエッチング後欠陥とに優れることが分かった。すなわち、微細のレジストパターンを加工マスクとして下層(上記実施例においてはシリコンウエハ)をエッチングした場合において、欠陥が少なく、かつ、ラフネス性能に優れた下層パターン(上記実施例においてはシリコンウエハのパターン)を形成できることが分かった。 The example using the composition for forming a resist upper layer film whose metal content satisfies the range specified in the present invention was found to be superior in post-etching LWR and post-etching defects compared to a comparative example not satisfying this. It was. That is, when a lower layer (silicon wafer in the above embodiment) is etched using a fine resist pattern as a processing mask, the lower layer pattern (silicon wafer pattern in the above embodiment) has few defects and excellent roughness performance. It was found that can be formed.
Claims (10)
上記一般式(1)中、Lは、単結合、−COO−、又は、−CONR−を表す。R0、R5、及び、Rは、それぞれ独立して、水素原子、又は、一価の有機基を表す。 A resist upper layer film-forming composition comprising a polymer (P) having a repeating unit represented by the following general formula (1), wherein the total metal content is 25 ppb or less.
In the general formula (1), L represents a single bond, —COO—, or —CONR—. R 0 , R 5 and R each independently represent a hydrogen atom or a monovalent organic group.
上記一般式(i)中、R1は、単結合又は二価の連結基を表す。R2及びR3は、それぞれ独立して、フッ素原子を有する一価の有機基を表す。R4は、水素原子、又は、塩基解離性基を表す。R5は一価の有機基を表す。
上記一般式(ii)中、Raは、一価の有機基を表す。Rfは、フッ素原子を有する炭化水素基を表す。 The composition for forming a resist upper layer film according to claim 1, wherein the polymer (P) is a polymer having a repeating unit represented by the following general formula (i) or (ii).
In the general formula (i), R 1 represents a single bond or a divalent linking group. R 2 and R 3 each independently represents a monovalent organic group having a fluorine atom. R 4 represents a hydrogen atom or a base dissociable group. R 5 represents a monovalent organic group.
In the general formula (ii), Ra represents a monovalent organic group. Rf represents a hydrocarbon group having a fluorine atom.
上記一般式(1)中、Lは、単結合、−COO−、又は、−CONR−を表す。R0、R5、及び、Rは、それぞれ独立して、水素原子、又は、一価の有機基を表す。 A method for producing a polymer, wherein the polymer (P) having a repeating unit represented by the following general formula (1) is purified by liquid-liquid extraction using an organic solvent and water containing an acidic compound. .
In the general formula (1), L represents a single bond, —COO—, or —CONR—. R 0 , R 5 and R each independently represent a hydrogen atom or a monovalent organic group.
(1)互いに分離可能な複数種の有機溶剤を用いた液液抽出による精製
(2)有機溶剤と水とを用いた液液抽出による精製
(3)重合装置内で重合体(P)を析出させた後に、前記重合装置内で前記重合体(P)を有機溶剤に溶解させ、粉体として重合体(P)を得ることなく、有機溶剤に溶解した状態で重合体(P)を得る方法
(4)重合装置内で重合体(P)を析出させた後に、前記重合装置内で前記重合体(P)を有機溶剤に溶解させ、更に、有機溶剤に溶解させた重合体(P)を液液抽出により精製し、粉体として重合体(P)を得ることなく、有機溶剤に溶解した状態で重合体(P)を得る方法 Furthermore, the manufacturing method of the polymer of Claim 4 which performs any of the following liquid separation refinement | purification (1)-(4) with respect to the said polymer (P).
(1) Purification by liquid-liquid extraction using a plurality of organic solvents that can be separated from each other (2) Purification by liquid-liquid extraction using an organic solvent and water (3) Precipitating the polymer (P) in the polymerization apparatus The polymer (P) is dissolved in the organic solvent in the polymerization apparatus and the polymer (P) is obtained in a state dissolved in the organic solvent without obtaining the polymer (P) as powder. (4) After depositing the polymer (P) in the polymerization apparatus, the polymer (P) is dissolved in the organic solvent in the polymerization apparatus, and the polymer (P) dissolved in the organic solvent is further dissolved. A method for obtaining a polymer (P) in a state of being dissolved in an organic solvent without being purified as a powder and obtaining the polymer (P) as a powder.
前記レジスト膜を露光する工程、及び、
前記露光されたレジスト膜を現像液により現像する工程を有するパターン形成方法。 A step of forming a resist upper layer film on the resist film with the resist upper layer film forming composition according to claim 1,
Exposing the resist film; and
A pattern forming method comprising a step of developing the exposed resist film with a developer.
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