JP4210862B2 - Pattern formation method - Google Patents

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JP4210862B2 JP2006123344A JP2006123344A JP4210862B2 JP 4210862 B2 JP4210862 B2 JP 4210862B2 JP 2006123344 A JP2006123344 A JP 2006123344A JP 2006123344 A JP2006123344 A JP 2006123344A JP 4210862 B2 JP4210862 B2 JP 4210862B2
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本発明は、微細加工技術に適したパターン形成方法、特にフッ素原子や珪素原子を含んで撥水性の高いポリマーを用いたレジスト材料における現像液の濡れ性がよく、現像後のパターン欠陥発生がないパターン形成方法に関する。   The present invention provides a pattern forming method suitable for microfabrication technology, in particular, good developer wettability in a resist material using a highly water-repellent polymer containing fluorine atoms and silicon atoms, and no pattern defects occur after development. The present invention relates to a pattern forming method.

LSIの高集積化と高速度化に伴い、パターンルールの微細化が急速に進んでいる。微細化が急速に進歩した背景には、投影レンズの高NA化、レジストの性能向上、短波長化が挙げられる。特にi線(365nm)からKrF(248nm)への短波長化は大きな変革をもたらし、0.18μmルールのデバイスの量産も可能となってきている。レジストの高解像度化、高感度化に対して、酸を触媒とした化学増幅ポジ型レジスト材料(特許文献1,2:特公平2−27660号、特開昭63−27829号公報等に記載)は、優れた特徴を有するもので、遠紫外線リソグラフィーに特に主流なレジスト材料となった。   With the high integration and high speed of LSI, pattern rule miniaturization is progressing rapidly. The background of rapid progress in miniaturization includes higher NA of projection lenses, improved resist performance, and shorter wavelengths. In particular, the shortening of the wavelength from i-line (365 nm) to KrF (248 nm) has brought about a major change, and the mass production of 0.18 μm rule devices has become possible. A chemically amplified positive resist material using acid as a catalyst for increasing the resolution and sensitivity of the resist (described in Patent Documents 1 and 2: JP-B-2-27660, JP-A-63-27829, etc.) Has excellent characteristics and has become a mainstream resist material particularly for deep ultraviolet lithography.

KrFエキシマレーザー用レジスト材料は、一般的に0.3ミクロンプロセスに使われ始め、0.25ミクロンルールを経て、現在0.18ミクロンルールの量産化への適用、更に0.15ミクロンルールの検討も始まっており、微細化の勢いはますます加速されている。KrFからArF(193nm)への波長の短波長化は、デザインルールの微細化を0.13μm以下にすることが期待されるが、従来用いられてきたノボラックやポリビニルフェノール系の樹脂が193nm付近に非常に強い吸収を持つため、レジスト用のベース樹脂として用いることができない。透明性と、必要なドライエッチング耐性の確保のため、アクリル系やシクロオレフィン系の脂環族系の樹脂が検討された(特許文献3〜6:特開平9−73173号、特開平10−10739号、特開平9−230595号公報、WO97/33198)。更に0.10μm以下の微細化が期待できるF2(157nm)に関しては、透明性の確保がますます困難になり、アクリル系では全く光を透過せず、シクロオレフィン系においてもカルボニル結合を持つものは強い吸収を持つことがわかった。これに対し、透過率の向上に対してフッ素原子やシロキサン結合を持つポリマーが比較的透過率が高く、本出願人は、先にF2エキシマレーザー用レジスト材料として、様々なフッ素や珪素を含むをポリマーを提案した(特願平11−11447号、特許文献7:特開2001−133979号公報、特許文献8:特開2001−139641号公報、特許文献9:特開2001−146505号公報、特許文献10:特開2001−163945号公報、特許文献11:特開2001−181346号公報、特願平11−256220号、特許文献12:特開2001−228605号公報、特許文献13:特開2001−302735号公報、特許文献14:特開2002−12623号公報、特許文献15:特開2001−302726号公報)。 Resist materials for KrF excimer lasers are generally used in 0.3 micron processes, passed through the 0.25 micron rule, and are now applied to mass production of the 0.18 micron rule. Has started, and the momentum of miniaturization has been accelerated. The shortening of the wavelength from KrF to ArF (193 nm) is expected to make the design rule finer to 0.13 μm or less, but novolak and polyvinylphenol resins that have been used in the past are around 193 nm. Since it has very strong absorption, it cannot be used as a base resin for resist. In order to ensure transparency and necessary dry etching resistance, acrylic and cycloolefin-based alicyclic resins have been studied (Patent Documents 3 to 6: JP-A-9-73173 and JP-A-10-10739). No. 9-230595, WO 97/33198). Furthermore, for F 2 (157 nm), which can be expected to be refined to 0.10 μm or less, it becomes increasingly difficult to ensure transparency, acrylics do not transmit light at all, and cycloolefins have carbonyl bonds. Was found to have strong absorption. On the other hand, a polymer having a fluorine atom or a siloxane bond has a relatively high transmittance for the improvement of the transmittance, and the present applicant previously contains various fluorine and silicon as a resist material for F 2 excimer laser. Proposed a polymer (Japanese Patent Application No. 11-11447, Patent Document 7: Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-133799, Patent Document 8: Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-139541, Patent Document 9: Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-146505, Patent Document 10: JP 2001-163945 A, Patent Document 11: JP 2001-181346 A, Japanese Patent Application No. 11-256220, Patent Document 12: JP 2001-228605 A, Patent Document 13: JP Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-302735, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-12623, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-30272. JP).

しかしながら、フッ素やシロキサンは撥水性の高い材料でもあり、アルカリ水の現像液をはじくという問題が表面化した。即ち、現像液に対する接触角が高いため、ウエハー全面に現像液が盛られない、あるいは現像液の浸透が悪いためにスペース部分が所々抜けない現像欠陥が発生した。特に、フッ素ポリマーの表面張力は低く、パドル現像においてウエハー全面に現像液が濡れないだけでなく、ひどい場合では玉のように弾いた現像液がウエハーから転げ落ちてしまう現象が観察された。   However, fluorine and siloxane are also materials with high water repellency, and the problem of repelling alkaline water developer has surfaced. That is, since the contact angle with respect to the developing solution is high, the developing solution is not deposited on the entire surface of the wafer, or a developing defect in which the space portion is not removed due to poor penetration of the developing solution has occurred. In particular, the surface tension of the fluoropolymer was low, and in the paddle development, not only did the developer not get wet on the entire wafer surface, but in a severe case, a phenomenon that the developer bounced like a ball fell off the wafer was observed.

特公平2−27660号公報JP-B-2-27660 特開昭63−27829号公報JP 63-27829 A 特開平9−73173号公報JP-A-9-73173 特開平10−10739号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-10739 特開平9−230595号公報Japanese Patent Laid-Open No. 9-230595 WO97/33198WO97 / 33198 特開2001−133979号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2001-133799 特開2001−139641号公報JP 2001-139441 A 特開2001−146505号公報JP 2001-146505 A 特開2001−163945号公報JP 2001-163945 A 特開2001−181346号公報JP 2001-181346 A 特開2001−228605号公報JP 2001-228605 A 特開2001−302735号公報JP 2001-302735 A 特開2002−12623号公報JP 2002-12623 A 特開2001−302726号公報JP 2001-302726 A

本発明は、上記事情を改善するためになされたもので、撥水性の高いフッ素や珪素を持つベースポリマーを含んだレジストにおいても現像液の濡れ性が良好で、現像後の欠陥発生等がないパターン形成方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in order to improve the above-mentioned circumstances, and even in a resist containing a base polymer having fluorine or silicon with high water repellency, the developer wettability is good and there is no occurrence of defects after development. An object is to provide a pattern forming method.

本発明者は、上記目的を達成するため鋭意検討を行った結果、フッ素原子又は珪素原子をベースポリマーに含むレジスト膜を露光、ポストエクスポジュアーベーク(PEB)した後、現像する前に表面張力が25dyne/cm以下(25℃)で、pHが7以下(25℃)の水溶液で処理するプリウエット処理を行うことが有効で、これによりフォトレジストを用いたフォトリソグラフィーにおいて、フッ素や珪素を含んで撥水性の高いポリマーを含んだレジスト膜の現像液の濡れ性を向上させ、現像後のパターン欠陥の発生がないレジストパターンを形成することができることを知見し、本発明をなすに至った。   As a result of intensive studies to achieve the above-mentioned object, the present inventor has exposed the surface of the resist film containing fluorine atoms or silicon atoms in the base polymer, post-exposure baking (PEB), and before developing the surface tension. It is effective to perform a pre-wet treatment in which an aqueous solution having a pH of 25 dyne / cm or less (25 ° C.) and a pH of 7 or less (25 ° C.) is contained. Thus, in photolithography using a photoresist, fluorine or silicon is contained. Thus, the inventors have found that it is possible to improve the wettability of a developing solution of a resist film containing a polymer having a high water repellency, and to form a resist pattern free from pattern defects after development, and have made the present invention.

従って、本発明は、下記パターン形成方法を提供する。   Accordingly, the present invention provides the following pattern forming method.

請求項1:
基板にフッ素原子又は珪素原子をベースポリマーに含むレジスト材料を塗布してレジスト膜を形成し、その後該レジスト膜を180nm以下の露光波長にて露光、ポストエクスポジュアーベークし、次いで、カルボン酸又はスルホン酸のアミン塩を親水性基として有するフッ素系界面活性剤を含み、25℃における表面張力が25dyne/cm以下であり、25℃におけるpHが7以下である水溶液からなるレジスト表面処理剤組成物でプリウエット処理した後、現像を行うことを特徴とするパターン形成方法。
請求項2:
フッ素系界面活性剤が、下記一般式(1)〜(18)で示されるものから選ばれる1種又は2種以上である請求項1記載のパターン形成方法。

Figure 0004210862

Figure 0004210862
(式中、a,bは1〜20の整数、c,d,e,f,g,h,i,j,k,l,m,nは0〜15の整数、o,tは0〜100、p,uは1〜100、q,r,sは0〜15の整数である。v,wは0<v<1、0<w<1、v+w=1である。R1は、互いに同一であっても異なっていてもよく、水素原子、又は炭素数1〜4のアルキル基もしくはフッ素化されたアルキル基を示す。R2は炭素数1〜20の直鎖状、分岐状もしくは環状のアルキル基であり、分子中に少なくとも1個以上のフッ素原子を含む。R3は水素原子、又は炭素数1〜4のアルキル基、R4は炭素数1〜8の2価のアルキレン基、Mはアミン化合物である。) Claim 1:
A resist material containing fluorine atoms or silicon atoms in a base polymer is applied to a substrate to form a resist film, and then the resist film is exposed at an exposure wavelength of 180 nm or less, post-exposure baked, and then carboxylic acid or A resist surface treating agent composition comprising an aqueous solution containing a fluorosurfactant having an amine salt of sulfonic acid as a hydrophilic group, having a surface tension at 25 ° C. of 25 dyne / cm or less and a pH at 25 ° C. of 7 or less. A pattern forming method, wherein development is performed after pre-wetting treatment in (1).
Claim 2:
The pattern forming method according to claim 1, wherein the fluorosurfactant is one or more selected from those represented by the following general formulas (1) to (18).
Figure 0004210862

Figure 0004210862
(Wherein, a and b are integers of 1 to 20, c, d, e, f, g, h, i, j, k, l, m, and n are integers of 0 to 15, and o and t are 0 to 0. 100, p, .R 1 u is 1~100, q, r, s is an integer of 0~15 .v, w is 0 <v <1,0 <w < 1, v + w = 1 is, May be the same as or different from each other, and represents a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms or a fluorinated alkyl group, and R 2 is linear, branched or 1 to 20 carbon atoms A cyclic alkyl group containing at least one fluorine atom in the molecule, R 3 is a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and R 4 is a divalent alkylene group having 1 to 8 carbon atoms. , M is an amine compound.)

本発明においては、このようにフッ素原子又は珪素原子を含むベースポリマーを用いたレジスト膜に対し、現像前にレジスト表面を親水性化するプリウエット処理を施すもので、これは現像前のレジスト表面に水溶性化合物をスピンコートやスプレーなどの方法で処理して親水化する方法である。この場合、現像前に純水でプリウエットを行うことによって現像液の濡れ性を上げることは、フッ素系ポリマーや珪素系ポリマーの場合、撥水性が非常に高いために純水処理では殆ど効果がない。即ち、現像液の濡れ性を上げるために、現像前にレジスト表面を親水化処理するのが効果的である。まんべんなく親水化するためには表面張力の低い水溶液で表面を濡らすことが効果的である。ベースポリマーにフッ素を含んでいる場合、かなり表面の撥水性が高く表面張力が低いため、レジスト表面の処理剤の表面張力を25dyne/cm以下に下げないと十分な濡れ性を発揮することができない。この場合、水の表面張力を下げるためにはフッ素系界面活性剤が効果的である。更には、このプリウエット法においては水溶液のpHを7以下の酸性にしておかなければプリウエットによってレジストが現像されてしまう。本来の現像前に現像が進行してしまうと、現像後の線幅制御や感度の安定性に問題が生じる可能性があるものである。   In the present invention, the resist film using the base polymer containing fluorine atoms or silicon atoms is subjected to a prewetting treatment for making the resist surface hydrophilic before development. This is the resist surface before development. In this method, a water-soluble compound is treated with a method such as spin coating or spraying to make it hydrophilic. In this case, increasing the wettability of the developer by pre-wetting with pure water before development is almost effective in pure water treatment because the water repellency is very high in the case of fluorine-based polymers and silicon-based polymers. Absent. That is, in order to improve the wettability of the developer, it is effective to hydrophilize the resist surface before development. It is effective to wet the surface with an aqueous solution having a low surface tension in order to make it evenly hydrophilic. When the base polymer contains fluorine, the surface water repellency is high and the surface tension is low, so that sufficient wettability cannot be exhibited unless the surface tension of the treating agent on the resist surface is lowered to 25 dyne / cm or less. . In this case, a fluorosurfactant is effective for reducing the surface tension of water. Furthermore, in this prewetting method, the resist is developed by prewetting unless the pH of the aqueous solution is set to an acidity of 7 or less. If the development proceeds before the original development, there may be a problem in the line width control and sensitivity stability after the development.

本発明によれば、フッ素原子や珪素原子を含むベースポリマーを用いたレジスト膜の現像液に対する濡れ性を良好にすることができ、現像不良による欠陥のないレジストパターンを形成することができる。   According to the present invention, it is possible to improve the wettability of a resist film using a base polymer containing a fluorine atom or a silicon atom with respect to a developing solution, and it is possible to form a resist pattern free from defects due to poor development.

以下、本発明につき更に詳しく説明する。
本発明のレジスト表面処理剤組成物(プリウエット剤)は、基板にフッ素原子又は珪素原子をベースポリマーに含むレジスト材料を塗布してレジスト膜を形成し、その後該レジスト膜を露光、ポストエクスポジュアーベーク(PEB)し、次いで現像を行うに際し、ポストエクスポジュアーベーク後、現像前にプリウエット処理するために用いるもので、25℃における表面張力が25dyne/cm以下、好ましくは24dyne/cm以下、更に好ましくは12〜23dyne/cmである。また、25℃におけるpHが7以下、好ましくは1〜7、より好ましくは1〜6、更に好ましくは2〜5である。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
The resist surface treating agent composition (pre-wetting agent) of the present invention forms a resist film by applying a resist material containing fluorine atoms or silicon atoms in a base polymer to a substrate, and then exposing the resist film to post-exposure. It is used for pre-wetting treatment after post-exposure bake and before development when performing baked (PEB) and then developing. Surface tension at 25 ° C. is 25 dyne / cm or less, preferably 24 dyne / cm or less More preferably, it is 12-23 dyne / cm. Moreover, pH at 25 degreeC is 7 or less, Preferably it is 1-7, More preferably, it is 1-6, More preferably, it is 2-5.

ここで、上述したように、レジスト表面をまんべんなく親水化するためには表面張力を25dyne/cm以下にする必要があるが、プリウエット剤の表面張力を25dyne/cm以下に下げるためにはフッ素系界面活性剤を添加することが効果的である。この場合、界面活性剤の親水性基としては、アニオン型、カチオン型、ノニオン型、ベタイン型に分けられる。プリウエット液の特性として、レジスト表面とミキシングしないこと、表面を溶解しないことが必要である。従って、レジストに添加されているノニオン型、塩基性基を含んでいるカチオン型、ベタイン型は望ましくない。アニオン型においてもアルカリ金属を含んでいるものはデバイス作成時の金属汚染につながるので好ましくない。従って、カルボン酸あるいはスルホン酸のアミン塩が最も好ましい親水性基である。このようなフッ素系界面活性剤としては、カルボン酸又はスルホン酸とアミン化合物をカウンターアニオンとして含むアニオン型パーフルオロ化合物であることがよく、下記式(1)〜(18)で示されるものが好適である。   Here, as described above, the surface tension needs to be 25 dyne / cm or less in order to make the resist surface evenly hydrophilic, but in order to reduce the surface tension of the prewetting agent to 25 dyne / cm or less, a fluorine-based material is required. It is effective to add a surfactant. In this case, the hydrophilic group of the surfactant is classified into an anionic type, a cationic type, a nonionic type, and a betaine type. As characteristics of the prewetting liquid, it is necessary not to mix with the resist surface and not to dissolve the surface. Therefore, the nonionic type added to the resist, the cationic type containing a basic group, and the betaine type are not desirable. Even in the anion type, those containing an alkali metal are not preferable because they lead to metal contamination during device fabrication. Accordingly, amine salts of carboxylic acid or sulfonic acid are the most preferred hydrophilic groups. Such a fluorosurfactant is preferably an anionic perfluoro compound containing carboxylic acid or sulfonic acid and an amine compound as a counter anion, and those represented by the following formulas (1) to (18) are preferable. It is.

Figure 0004210862
Figure 0004210862

Figure 0004210862
(式中、a,bは1〜20の整数、c,d,e,f,g,h,i,j,k,l,m,nは0〜15の整数、o,tは0〜100、p,uは1〜100、q,r,sは0〜15の整数である。v,wは0<v<1、0<w<1、v+w=1である。R1は、互いに同一であっても異なっていてもよく、水素原子、又は炭素数1〜4のアルキル基もしくはフッ素化されたアルキル基を示す。R2は炭素数1〜20の直鎖状、分岐状もしくは環状のアルキル基であり、分子中に少なくとも1個以上のフッ素原子を含む。R3は水素原子、又は炭素数1〜4のアルキル基、R4は炭素数1〜8の2価のアルキレン基、Mはアミン化合物である。)
Figure 0004210862
(Wherein, a and b are integers of 1 to 20, c, d, e, f, g, h, i, j, k, l, m, and n are integers of 0 to 15, and o and t are 0 to 0. 100, p, .R 1 u is 1~100, q, r, s is an integer of 0~15 .v, w is 0 <v <1,0 <w < 1, v + w = 1 is, May be the same as or different from each other, and represents a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms or a fluorinated alkyl group, and R 2 is linear, branched or 1 to 20 carbon atoms A cyclic alkyl group containing at least one fluorine atom in the molecule, R 3 is a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and R 4 is a divalent alkylene group having 1 to 8 carbon atoms. , M is an amine compound.)

ここで、R1及びR3のアルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基等であり、フッ素化されたアルキル基としては、これらアルキル基の水素原子の一部又は全部がフッ素原子で置換されたもの、例えばジフルオロメチル基、2,2−ジフルオロエチル基、2,2,2−トリフルオロエチル基、3,3,3−トリフルオロプロピル基、2,2,3,3−テトラフルオロプロピル基、2,2,3,3,3−ペンタフルオロプロピル基等が挙げられる。また、R2のアルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、シクロペンチル基、ヘキシル基、シクロへキシル基、オクチル基、デシル基等が挙げられる。R4のアルキレン基としては、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、トリメチレン基、テトラメチレン基等が挙げられる。 Here, the alkyl groups of R 1 and R 3 are a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an n-butyl group, an isobutyl group, a tert-butyl group, and the like. Those in which some or all of the hydrogen atoms are substituted with fluorine atoms, such as difluoromethyl, 2,2-difluoroethyl, 2,2,2-trifluoroethyl, 3,3,3-trifluoro A propyl group, 2,2,3,3-tetrafluoropropyl group, 2,2,3,3,3-pentafluoropropyl group and the like can be mentioned. Examples of the alkyl group for R 2 include methyl group, ethyl group, propyl group, n-butyl group, isobutyl group, tert-butyl group, pentyl group, cyclopentyl group, hexyl group, cyclohexyl group, octyl group, decyl group. Groups and the like. Examples of the alkylene group for R 4 include a methylene group, an ethylene group, a propylene group, a trimethylene group, and a tetramethylene group.

また、Mのアミン化合物としては、第一級、第二級、第三級の脂肪族アミン類、混成アミン類、芳香族アミン類、複素環アミン類、カルボキシ基を有する含窒素化合物、スルホニル基を有する含窒素化合物、ヒドロキシ基を有する含窒素化合物、ヒドロキシフェニル基を有する含窒素化合物、アルコール性含窒素化合物、アミド誘導体、イミド誘導体等が挙げられるが、特に脂肪族アミンが好適に用いられる。   Examples of the amine compound of M include primary, secondary, and tertiary aliphatic amines, hybrid amines, aromatic amines, heterocyclic amines, nitrogen-containing compounds having a carboxy group, and sulfonyl groups. A nitrogen-containing compound having a hydroxy group, a nitrogen-containing compound having a hydroxy group, a nitrogen-containing compound having a hydroxyphenyl group, an alcoholic nitrogen-containing compound, an amide derivative, an imide derivative, and the like. Particularly, an aliphatic amine is preferably used.

具体的には、第一級の脂肪族アミン類として、アンモニア、メチルアミン、エチルアミン、n−プロピルアミン、イソプロピルアミン、n−ブチルアミン、イソブチルアミン、sec−ブチルアミン、tert−ブチルアミン、ペンチルアミン、tert−アミルアミン、シクロペンチルアミン、ヘキシルアミン、シクロヘキシルアミン、ヘプチルアミン、オクチルアミン、ノニルアミン、デシルアミン、ドデシルアミン、セチルアミン、メチレンジアミン、エチレンジアミン、テトラエチレンペンタミン等が例示され、第二級の脂肪族アミン類として、ジメチルアミン、ジエチルアミン、ジ−n−プロピルアミン、ジイソプロピルアミン、ジ−n−ブチルアミン、ジイソブチルアミン、ジ−sec−ブチルアミン、ジペンチルアミン、ジシクロペンチルアミン、ジヘキシルアミン、ジシクロヘキシルアミン、ジヘプチルアミン、ジオクチルアミン、ジノニルアミン、ジデシルアミン、ジドデシルアミン、ジセチルアミン、N,N−ジメチルメチレンジアミン、N,N−ジメチルエチレンジアミン、N,N−ジメチルテトラエチレンペンタミン等が例示され、第三級の脂肪族アミン類として、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリ−n−プロピルアミン、トリイソプロピルアミン、トリ−n−ブチルアミン、トリイソブチルアミン、トリ−sec−ブチルアミン、トリペンチルアミン、トリシクロペンチルアミン、トリヘキシルアミン、トリシクロヘキシルアミン、トリヘプチルアミン、トリオクチルアミン、トリノニルアミン、トリデシルアミン、トリドデシルアミン、トリセチルアミン、N,N,N’,N’−テトラメチルメチレンジアミン、N,N,N’,N’−テトラメチルエチレンジアミン、N,N,N’,N’−テトラメチルテトラエチレンペンタミン、トリエチレンジアミン(DABCO)等が例示される。   Specifically, primary aliphatic amines include ammonia, methylamine, ethylamine, n-propylamine, isopropylamine, n-butylamine, isobutylamine, sec-butylamine, tert-butylamine, pentylamine, tert- Amylamine, cyclopentylamine, hexylamine, cyclohexylamine, heptylamine, octylamine, nonylamine, decylamine, dodecylamine, cetylamine, methylenediamine, ethylenediamine, tetraethylenepentamine, etc. are exemplified as secondary aliphatic amines. Dimethylamine, diethylamine, di-n-propylamine, diisopropylamine, di-n-butylamine, diisobutylamine, di-sec-butylamine, dipentylamine, disi Lopentylamine, dihexylamine, dicyclohexylamine, diheptylamine, dioctylamine, dinonylamine, didecylamine, didodecylamine, dicetylamine, N, N-dimethylmethylenediamine, N, N-dimethylethylenediamine, N, N-dimethyltetraethylenepenta Examples of tertiary aliphatic amines include trimethylamine, triethylamine, tri-n-propylamine, triisopropylamine, tri-n-butylamine, triisobutylamine, tri-sec-butylamine, and tripentylamine. , Tricyclopentylamine, trihexylamine, tricyclohexylamine, triheptylamine, trioctylamine, trinonylamine, tridecylamine, tridodecylamine, Cetylamine, N, N, N ′, N′-tetramethylmethylenediamine, N, N, N ′, N′-tetramethylethylenediamine, N, N, N ′, N′-tetramethyltetraethylenepentamine, triethylenediamine (DABCO) etc. are illustrated.

また、混成アミン類としては、例えばジメチルエチルアミン、メチルエチルプロピルアミン、ベンジルアミン、フェネチルアミン、ベンジルジメチルアミン等が例示される。芳香族アミン類及び複素環アミン類の具体例としては、アニリン誘導体(例えばアニリン、N−メチルアニリン、N−エチルアニリン、N−プロピルアニリン、N,N−ジメチルアニリン、2−メチルアニリン、3−メチルアニリン、4−メチルアニリン、エチルアニリン、プロピルアニリン、トリメチルアニリン、2−ニトロアニリン、3−ニトロアニリン、4−ニトロアニリン、2,4−ジニトロアニリン、2,6−ジニトロアニリン、3,5−ジニトロアニリン、N,N−ジメチルトルイジン等)、ジフェニル(p−トリル)アミン、メチルジフェニルアミン、トリフェニルアミン、フェニレンジアミン、ナフチルアミン、ジアミノナフタレン、ピロール誘導体(例えばピロール、2H−ピロール、1−メチルピロール、2,4−ジメチルピロール、2,5−ジメチルピロール、N−メチルピロール等)、オキサゾール誘導体(例えばオキサゾール、イソオキサゾール等)、チアゾール誘導体(例えばチアゾール、イソチアゾール等)、イミダゾール誘導体(例えばイミダゾール、4−メチルイミダゾール、4−メチル−2−フェニルイミダゾール等)、ピラゾール誘導体、フラザン誘導体、ピロリン誘導体(例えばピロリン、2−メチル−1−ピロリン等)、ピロリジン誘導体(例えばピロリジン、N−メチルピロリジン、ピロリジノン、N−メチルピロリドン等)、イミダゾリン誘導体、イミダゾリジン誘導体、ピリジン誘導体(例えばピリジン、メチルピリジン、エチルピリジン、プロピルピリジン、ブチルピリジン、4−(1−ブチルペンチル)ピリジン、ジメチルピリジン、トリメチルピリジン、トリエチルピリジン、フェニルピリジン、3−メチル−2−フェニルピリジン、4−tert−ブチルピリジン、ジフェニルピリジン、ベンジルピリジン、メトキシピリジン、ブトキシピリジン、ジメトキシピリジン、1−メチル−2−ピリジン、4−ピロリジノピリジン、1−メチル−4−フェニルピリジン、2−(1−エチルプロピル)ピリジン、アミノピリジン、ジメチルアミノピリジン等)、ピリダジン誘導体、ピリミジン誘導体、ピラジン誘導体、ピラゾリン誘導体、ピラゾリジン誘導体、ピペリジン誘導体、ピペラジン誘導体、モルホリン誘導体、インドール誘導体、イソインドール誘導体、1H−インダゾール誘導体、インドリン誘導体、キノリン誘導体(例えばキノリン、3−キノリンカルボニトリル等)、イソキノリン誘導体、シンノリン誘導体、キナゾリン誘導体、キノキサリン誘導体、フタラジン誘導体、プリン誘導体、プテリジン誘導体、カルバゾール誘導体、フェナントリジン誘導体、アクリジン誘導体、フェナジン誘導体、1,10−フェナントロリン誘導体、アデニン誘導体、アデノシン誘導体、グアニン誘導体、グアノシン誘導体、ウラシル誘導体、ウリジン誘導体等が例示される。   Examples of hybrid amines include dimethylethylamine, methylethylpropylamine, benzylamine, phenethylamine, and benzyldimethylamine. Specific examples of aromatic amines and heterocyclic amines include aniline derivatives (eg, aniline, N-methylaniline, N-ethylaniline, N-propylaniline, N, N-dimethylaniline, 2-methylaniline, 3- Methylaniline, 4-methylaniline, ethylaniline, propylaniline, trimethylaniline, 2-nitroaniline, 3-nitroaniline, 4-nitroaniline, 2,4-dinitroaniline, 2,6-dinitroaniline, 3,5- Dinitroaniline, N, N-dimethyltoluidine, etc.), diphenyl (p-tolyl) amine, methyldiphenylamine, triphenylamine, phenylenediamine, naphthylamine, diaminonaphthalene, pyrrole derivatives (eg pyrrole, 2H-pyrrole, 1-methylpyrrole, 2,4-dim Lupyrrole, 2,5-dimethylpyrrole, N-methylpyrrole, etc.), oxazole derivatives (eg oxazole, isoxazole etc.), thiazole derivatives (eg thiazole, isothiazole etc.), imidazole derivatives (eg imidazole, 4-methylimidazole, 4 -Methyl-2-phenylimidazole, etc.), pyrazole derivatives, furazane derivatives, pyrroline derivatives (eg pyrroline, 2-methyl-1-pyrroline etc.), pyrrolidine derivatives (eg pyrrolidine, N-methylpyrrolidine, pyrrolidinone, N-methylpyrrolidone etc.) ), Imidazoline derivatives, imidazolidine derivatives, pyridine derivatives (eg pyridine, methylpyridine, ethylpyridine, propylpyridine, butylpyridine, 4- (1-butylpentyl) pyridine, dimethyl) Lysine, trimethylpyridine, triethylpyridine, phenylpyridine, 3-methyl-2-phenylpyridine, 4-tert-butylpyridine, diphenylpyridine, benzylpyridine, methoxypyridine, butoxypyridine, dimethoxypyridine, 1-methyl-2-pyridine, 4-pyrrolidinopyridine, 1-methyl-4-phenylpyridine, 2- (1-ethylpropyl) pyridine, aminopyridine, dimethylaminopyridine, etc.), pyridazine derivatives, pyrimidine derivatives, pyrazine derivatives, pyrazoline derivatives, pyrazolidine derivatives, piperidine Derivatives, piperazine derivatives, morpholine derivatives, indole derivatives, isoindole derivatives, 1H-indazole derivatives, indoline derivatives, quinoline derivatives (eg quinoline, 3-quinoline carbo Nitriles), isoquinoline derivatives, cinnoline derivatives, quinazoline derivatives, quinoxaline derivatives, phthalazine derivatives, purine derivatives, pteridine derivatives, carbazole derivatives, phenanthridine derivatives, acridine derivatives, phenazine derivatives, 1,10-phenanthroline derivatives, adenine derivatives, adenosine Examples include derivatives, guanine derivatives, guanosine derivatives, uracil derivatives, uridine derivatives and the like.

更に、カルボキシ基を有する含窒素化合物としては、例えばアミノ安息香酸、インドールカルボン酸、アミノ酸誘導体(例えばニコチン酸、アラニン、アルギニン、アスパラギン酸、グルタミン酸、グリシン、ヒスチジン、イソロイシン、グリシルロイシン、ロイシン、メチオニン、フェニルアラニン、スレオニン、リジン、3−アミノピラジン−2−カルボン酸、メトキシアラニン等)等が例示され、スルホニル基を有する含窒素化合物として3−ピリジンスルホン酸、p−トルエンスルホン酸ピリジニウム等が例示され、ヒドロキシ基を有する含窒素化合物、ヒドロキシフェニル基を有する含窒素化合物、アルコール性含窒素化合物としては、2−ヒドロキシピリジン、アミノクレゾール、2,4−キノリンジオール、3−インドールメタノールヒドレート、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、N−エチルジエタノールアミン、N,N−ジエチルエタノールアミン、トリイソプロパノールアミン、2,2’−イミノジエタノール、2−アミノエタノ−ル、3−アミノ−1−プロパノール、4−アミノ−1−ブタノール、4−(2−ヒドロキシエチル)モルホリン、2−(2−ヒドロキシエチル)ピリジン、1−(2−ヒドロキシエチル)ピペラジン、1−[2−(2−ヒドロキシエトキシ)エチル]ピペラジン、ピペリジンエタノール、1−(2−ヒドロキシエチル)ピロリジン、1−(2−ヒドロキシエチル)−2−ピロリジノン、3−ピペリジノ−1,2−プロパンジオール、3−ピロリジノ−1,2−プロパンジオール、8−ヒドロキシユロリジン、3−クイヌクリジノール、3−トロパノール、1−メチル−2−ピロリジンエタノール、1−アジリジンエタノール、N−(2−ヒドロキシエチル)フタルイミド、N−(2−ヒドロキシエチル)イソニコチンアミド等が例示される。アミド誘導体としては、ホルムアミド、N−メチルホルムアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、アセトアミド、N−メチルアセトアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、プロピオンアミド、ベンズアミド等が例示される。イミド誘導体としては、フタルイミド、サクシンイミド、マレイミド等が例示される。   Furthermore, examples of the nitrogen-containing compound having a carboxy group include aminobenzoic acid, indolecarboxylic acid, amino acid derivatives (for example, nicotinic acid, alanine, arginine, aspartic acid, glutamic acid, glycine, histidine, isoleucine, glycylleucine, leucine, methionine. , Phenylalanine, threonine, lysine, 3-aminopyrazine-2-carboxylic acid, methoxyalanine and the like) and nitrogen-containing compounds having a sulfonyl group include 3-pyridinesulfonic acid, pyridinium p-toluenesulfonate, and the like. , Nitrogen-containing compounds having a hydroxy group, nitrogen-containing compounds having a hydroxyphenyl group, and alcoholic nitrogen-containing compounds include 2-hydroxypyridine, aminocresol, 2,4-quinolinediol, 3-indoleme Nord hydrate, monoethanolamine, diethanolamine, triethanolamine, N-ethyldiethanolamine, N, N-diethylethanolamine, triisopropanolamine, 2,2'-iminodiethanol, 2-aminoethanol, 3-amino-1 -Propanol, 4-amino-1-butanol, 4- (2-hydroxyethyl) morpholine, 2- (2-hydroxyethyl) pyridine, 1- (2-hydroxyethyl) piperazine, 1- [2- (2-hydroxy) Ethoxy) ethyl] piperazine, piperidine ethanol, 1- (2-hydroxyethyl) pyrrolidine, 1- (2-hydroxyethyl) -2-pyrrolidinone, 3-piperidino-1,2-propanediol, 3-pyrrolidino-1,2 -Propanediol, 8-hydroxy Yurolidine, 3-cuincridinol, 3-tropanol, 1-methyl-2-pyrrolidine ethanol, 1-aziridine ethanol, N- (2-hydroxyethyl) phthalimide, N- (2-hydroxyethyl) isonicotinamide, etc. Illustrated. Examples of amide derivatives include formamide, N-methylformamide, N, N-dimethylformamide, acetamide, N-methylacetamide, N, N-dimethylacetamide, propionamide, benzamide and the like. Examples of imide derivatives include phthalimide, succinimide, maleimide and the like.

更に、下記一般式(19)及び(20)で示される塩基性化合物とすることもできる。   Furthermore, it can also be set as the basic compound shown by the following general formula (19) and (20).

Figure 0004210862
(式中、R41、R42、R43、R47、R48はそれぞれ独立して直鎖状、分岐鎖状又は環状の炭素数1〜20のアルキレン基、R44、R45、R46、R49、R50は水素原子、炭素数1〜20のアルキル基又はアミノ基を示し、R44とR45、R45とR46、R44とR46、R44とR45とR46、R49とR50はそれぞれ結合して環を形成してもよい。S、T、Uはそれぞれ0〜20の整数を示す。但し、S、T、U=0のとき、R44、R45、R46、R49、R50は水素原子を含まない。)
Figure 0004210862
Wherein R 41 , R 42 , R 43 , R 47 and R 48 are each independently a linear, branched or cyclic alkylene group having 1 to 20 carbon atoms, R 44 , R 45 , R 46 , R 49 and R 50 represent a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms or an amino group, R 44 and R 45 , R 45 and R 46 , R 44 and R 46 , R 44 and R 45 and R 46 , R 49 and R 50 may be bonded to each other to form a ring, and S, T and U each represent an integer of 0 to 20, provided that when S, T and U = 0, R 44 , R 45 , R 46 , R 49 and R 50 do not contain a hydrogen atom.)

ここで、R41、R42、R43、R47、R48のアルキレン基としては、炭素数1〜20、好ましくは1〜10、更に好ましくは1〜8のものであり、具体的には、メチレン基、エチレン基、n−プロピレン基、イソプロピレン基、n−ブチレン基、イソブチレン基、n−ペンチレン基、イソペンチレン基、ヘキシレン基、ノニレン基、デシレン基、シクロペンチレン基、シクロへキシレン基等が挙げられる。 Here, the alkylene group for R 41 , R 42 , R 43 , R 47 and R 48 has 1 to 20 carbon atoms, preferably 1 to 10 carbon atoms, more preferably 1 to 8 carbon atoms. Specifically, , Methylene group, ethylene group, n-propylene group, isopropylene group, n-butylene group, isobutylene group, n-pentylene group, isopentylene group, hexylene group, nonylene group, decylene group, cyclopentylene group, cyclohexylene group Etc.

また、R44、R45、R46、R49、R50のアルキル基としては、炭素数1〜20、好ましくは1〜8、更に好ましくは1〜6のものであり、これらは直鎖状、分岐状、環状のいずれであってもよい。具体的には、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、tert−ブチル基、n−ペンチル基、イソペンチル基、ヘキシル基、ノニル基、デシル基、ドデシル基、トリデシル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等が挙げられる。 The alkyl group for R 44 , R 45 , R 46 , R 49 , and R 50 has 1 to 20 carbon atoms, preferably 1 to 8 carbon atoms, more preferably 1 to 6 carbon atoms, and these are linear. , Branched or annular. Specifically, methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, n-butyl group, isobutyl group, tert-butyl group, n-pentyl group, isopentyl group, hexyl group, nonyl group, decyl group, dodecyl Group, tridecyl group, cyclopentyl group, cyclohexyl group and the like.

更に、R44とR45、R45とR46、R44とR46、R44とR45とR46、R49とR50が環を形成する場合、その環の炭素数は1〜20、より好ましくは1〜8、更に好ましくは1〜6であり、またこれらの環は炭素数1〜6、特に1〜4のアルキル基が分岐していてもよい。 Further, when R 44 and R 45 , R 45 and R 46 , R 44 and R 46 , R 44 and R 45 and R 46 , and R 49 and R 50 form a ring, the number of carbon atoms in the ring is 1 to 20 More preferably, it is 1-8, More preferably, it is 1-6, Moreover, the C1-C6, especially 1-4 alkyl group may branch these rings.

S、T、Uはそれぞれ0〜20の整数であり、より好ましくは1〜10、更に好ましくは1〜8の整数である。   S, T, and U are each an integer of 0 to 20, more preferably 1 to 10, and still more preferably an integer of 1 to 8.

上記式(19)、(20)の化合物として具体的には、トリス{2−(メトキシメトキシ)エチル}アミン、トリス{2−(メトキシエトキシ)エチル}アミン、トリス[2−{(2−メトキシエトキシ)メトキシ}エチル]アミン、トリス{2−(2−メトキシエトキシ)エチル}アミン、トリス{2−(1−メトキシエトキシ)エチル}アミン、トリス{2−(1−エトキシエトキシ)エチル}アミン、トリス{2−(1−エトキシプロポキシ)エチル}アミン、トリス[2−{(2−ヒドロキシエトキシ)エトキシ}エチル]アミン、4,7,13,16,21,24−ヘキサオキサ−1,10−ジアザビシクロ[8.8.8]ヘキサコサン、4,7,13,18−テトラオキサ−1,10−ジアザビシクロ[8.5.5]エイコサン、1,4,10,13−テトラオキサ−7,16−ジアザビシクロオクタデカン、1−アザ−12−クラウン−4、1−アザ−15−クラウン−5、1−アザ−18−クラウン−6等が挙げられる。特に第三級アミン、アニリン誘導体、ピロリジン誘導体、ピリジン誘導体、キノリン誘導体、アミノ酸誘導体、ヒドロキシ基を有する含窒素化合物、ヒドロキシフェニル基を有する含窒素化合物、アルコール性含窒素化合物、アミド誘導体、イミド誘導体、トリス{2−(メトキシメトキシ)エチル}アミン、トリス{2−(2−メトキシエトキシ)エチル}アミン、トリス[2−{(2−メトキシエトキシ)メチル}エチル]アミン、1−アザ−15−クラウン−5等が好ましい。   Specific examples of the compounds of the above formulas (19) and (20) include tris {2- (methoxymethoxy) ethyl} amine, tris {2- (methoxyethoxy) ethyl} amine, tris [2-{(2-methoxy Ethoxy) methoxy} ethyl] amine, tris {2- (2-methoxyethoxy) ethyl} amine, tris {2- (1-methoxyethoxy) ethyl} amine, tris {2- (1-ethoxyethoxy) ethyl} amine, Tris {2- (1-ethoxypropoxy) ethyl} amine, tris [2-{(2-hydroxyethoxy) ethoxy} ethyl] amine, 4,7,13,16,21,24-hexaoxa-1,10-diazabicyclo [8.8.8] hexacosane, 4,7,13,18-tetraoxa-1,10-diazabicyclo [8.5.5] eicosane 1,4,10,13-tetraoxa-7,16-diazabicyclooctadecane, 1-aza-12-crown-4, 1-aza-15-crown-5, 1-aza-18-crown-6, etc. Can be mentioned. Especially tertiary amines, aniline derivatives, pyrrolidine derivatives, pyridine derivatives, quinoline derivatives, amino acid derivatives, nitrogen-containing compounds having a hydroxy group, nitrogen-containing compounds having a hydroxyphenyl group, alcoholic nitrogen-containing compounds, amide derivatives, imide derivatives, Tris {2- (methoxymethoxy) ethyl} amine, tris {2- (2-methoxyethoxy) ethyl} amine, tris [2-{(2-methoxyethoxy) methyl} ethyl] amine, 1-aza-15-crown -5 etc. are preferred.

ここで、本発明のプリウエット剤のpH調整は、酸又はアルカリを添加することによって行ってもよいが、パーフルオロアルキルカルボン酸あるいはスルホン酸と、アミンの混合比率によってpHをコントロールすることができる。パーフルオロアルキルカルボン酸あるいはスルホン酸に対するアミンの比率を高くすると、pHが高くなり塩基性が高くなる。なお、塩基性が高すぎると、ウエット処理後のレジストの露光部が溶解し、現像前にレジストが溶解すると、現像時の溶解コントロールが困難になり、ウエハー内のパターン寸法のばらつき、感度の変化が起きる。   Here, the pH of the prewetting agent of the present invention may be adjusted by adding an acid or an alkali, but the pH can be controlled by the mixing ratio of perfluoroalkylcarboxylic acid or sulfonic acid and amine. . Increasing the ratio of amine to perfluoroalkylcarboxylic acid or sulfonic acid increases the pH and increases the basicity. If the basicity is too high, the exposed portion of the resist after wet processing will dissolve, and if the resist dissolves before development, it will be difficult to control dissolution during development, resulting in variations in pattern dimensions within the wafer and changes in sensitivity. Happens.

一方、アミンの比率が少ないとpHが低くなり、酸性水溶液になる。ウエット処理水溶液が酸性であればレジストの露光部が溶解することがなく、現像でのみ溶解が進行する。しかしながら、アミン添加量が少なすぎるとフッ素系界面活性剤が水に不溶化する。   On the other hand, when the ratio of amine is small, the pH is lowered and an acidic aqueous solution is obtained. If the wet processing aqueous solution is acidic, the exposed portion of the resist is not dissolved, and dissolution proceeds only by development. However, if the amount of amine added is too small, the fluorosurfactant becomes insoluble in water.

本発明のプリウエット剤中のフッ素系界面活性剤の添加量は、25℃における表面張力が25dyne/cm以下となるように用いればよいが、通常0.0001〜10重量%、特に0.001〜5重量%の濃度となるように使用される。フッ素系界面活性剤量が少なすぎると濡れ性が不十分になる場合があり、多すぎるとレジスト表面を溶解しあるいはレジスト層とミキシングしてパターン形状が膜減りあるいはT−トップとなる場合がある。   The addition amount of the fluorosurfactant in the prewetting agent of the present invention may be used so that the surface tension at 25 ° C. is 25 dyne / cm or less, but is usually 0.0001 to 10% by weight, particularly 0.001. Used to a concentration of ˜5% by weight. If the amount of the fluorosurfactant is too small, the wettability may be insufficient. If the amount is too large, the resist surface may be dissolved or mixed with the resist layer and the pattern shape may be reduced or the T-top may be formed. .

なお、プリウエット剤には、成膜性を向上させるために各種の水溶性ポリマー、即ちポリビニルアルコール、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、ポリビニルピロリドン、ポリエチレンオキシド、アミロース、デキストラン、セルロース、プルラン等をフッ素系界面活性剤100重量部に対して0〜1,000重量部添加することは任意である。   In order to improve the film-forming property, the prewetting agent includes various water-soluble polymers such as polyvinyl alcohol, polyacrylic acid, polymethacrylic acid, polyvinylpyrrolidone, polyethylene oxide, amylose, dextran, cellulose, and pullulan. It is optional to add 0 to 1,000 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the surfactant.

水溶性材料は、泡を発生し易く(Matthew et al.,J. of Coating Technology,27,Vol.66,No.83 March(1994))、マイクロバブルと呼ばれるミクロン単位の微細な泡がパタ−ン欠陥を発生させるという報告がある(第42回応用物理学講演会29P−S−5、第43回応用物理学講演会27P−2W−7、27P−2W−9)。マイクロバブルを低減させるためには、消泡剤を添加する方法が一般的である。一般的に水溶液用の消泡剤は大豆油、コーン油、オリーブ油、アマニ油、ヒマシ油、ラード油などの天然油脂類、アミルアルコール、オクチルアルコール、などの長鎖アルコール類、シリコーン樹脂類などが一般的に知られているが、これらのものは、水和性が低い、あるいは全く水和しない材料である。前記材料は、消泡性に優れるが、水溶性材料に添加して、スピンコーティングで成膜するときに、塗りムラが生じ、均一に成膜できない。スピンコーティングにより均一に成膜するためには、水和性が高い消泡剤が必要である。水和性の高い消泡剤としては、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、n−ブチルアルコール、n−ヘキシルアルコール、エチレングリコールなどのアルコール類、又は下記一般式(21)、(22)に挙げられるアセチレン系消泡剤を用いることができる。   The water-soluble material easily generates bubbles (Matthew et al., J. of Coating Technology, 27, Vol. 66, No. 83 March (1994)). Have been reported (42th Applied Physics Lecture 29P-S-5, 43rd Applied Physics Lecture 27P-2W-7, 27P-2W-9). In order to reduce microbubbles, a method of adding an antifoaming agent is common. In general, antifoaming agents for aqueous solutions include soybean oil, corn oil, olive oil, linseed oil, castor oil, lard oil and other natural fats and oils, long-chain alcohols such as amyl alcohol and octyl alcohol, and silicone resins. Although generally known, these are materials that have low or no hydration. The material is excellent in defoaming properties, but when it is added to a water-soluble material and film formation is performed by spin coating, uneven coating occurs and film formation cannot be performed uniformly. In order to form a film uniformly by spin coating, an antifoaming agent having high hydration properties is required. Examples of highly dehydrating antifoaming agents include alcohols such as methanol, ethanol, isopropyl alcohol, n-butyl alcohol, n-hexyl alcohol, and ethylene glycol, or acetylenes represented by the following general formulas (21) and (22) An antifoaming agent can be used.

Figure 0004210862
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ここでR11、R12、R13、R14、R17、R18、R19はそれぞれ同一又は異種の水素原子あるいは炭素数1〜20のアルキル基、R15、R16、R20は炭素数1〜10のアルキレン基、M,N,Oは0〜20の整数である。これら消泡剤の配合量は、プリウエット剤中の界面活性剤100重量部に対して0〜1,000重量部が好ましい。 Here, R 11 , R 12 , R 13 , R 14 , R 17 , R 18 and R 19 are the same or different hydrogen atoms or alkyl groups having 1 to 20 carbon atoms, and R 15 , R 16 and R 20 are carbon atoms. The alkylene group of number 1-10, M, N, and O are integers of 0-20. The blending amount of these antifoaming agents is preferably 0 to 1,000 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the surfactant in the prewetting agent.

本発明のパターン形成方法は、ウエハー等の基板上にフッ素原子又は珪素原子をベースポリマーに含むレジスト材料を塗布し、その後、露光、ポストエクスポジュアーベーク(PEB)を行った後、上記プリウエット剤にてレジスト膜を処理する親水性処理を行い、現像するものである。   In the pattern forming method of the present invention, a resist material containing a fluorine atom or a silicon atom in a base polymer is applied onto a substrate such as a wafer, followed by exposure and post-exposure baking (PEB). A hydrophilic treatment for treating the resist film with an agent is performed and developed.

ここで、レジスト材料としては、ポジ型でもネガ型でもよく、化学増幅型でも非化学増幅型でもよいが、化学増幅型、特に化学増幅ポジ型が好ましい。レジスト材料の組成は、その種類等に応じた通常の組成とすることができるが、本発明においては、レジスト材料のベースポリマーとしてフッ素原子又は珪素原子を含むものを使用する。   Here, the resist material may be a positive type or a negative type, and may be a chemical amplification type or a non-chemical amplification type, but a chemical amplification type, particularly a chemical amplification positive type is preferable. The composition of the resist material can be a normal composition corresponding to the type of the resist material. In the present invention, a resist polymer containing a fluorine atom or a silicon atom is used as the base polymer of the resist material.

かかるベースポリマーとしては、WO 00/17712A、US4963471、特開2001−133979号公報、特開2001−139641号公報、特開2001−146505号公報、特開2001−163945号公報、特開2001−181346号公報、特願平11−256220号、特開2001−228605号公報、特開2001−302735号公報、特開2002−12623号公報、特開2001−302726号公報に記載されたものを使用することができ、ポリヒドロキシスチレン単位、(メタ)アクリル単位、シクロオレフィン単位等の水素原子の一部又は全部をフッ素原子、フッ素化されたアルキル基等のフッ素含有基で置換した単位を含む高分子化合物、RSiO3/2単位(Rは有機基)あるいは該R基の水素原子の一部又は全部がフッ素原子、フッ素化されたアルキル基等のフッ素含有基で置換された単位を含む高分子化合物などが挙げられるが、これに限定されるものではない。 Examples of such a base polymer include WO 00 / 17712A, US Pat. No. 4,963,471, JP-A No. 2001-133799, JP-A No. 2001-139541, JP-A No. 2001-146505, JP-A No. 2001-163945, and JP-A No. 2001-181346. Japanese Patent Application No. 11-256220, JP-A No. 2001-228605, JP-A No. 2001-302735, JP-A No. 2002-12623, and JP-A No. 2001-302726 are used. A polymer comprising a unit in which a part or all of hydrogen atoms such as a polyhydroxystyrene unit, a (meth) acryl unit and a cycloolefin unit are substituted with a fluorine-containing group such as a fluorine atom or a fluorinated alkyl group compounds, RSiO 3/2 units (R is an organic group) or the Some or all fluorine atoms of the hydrogen atom of the group, but a polymer compound containing a unit substituted with a fluorine-containing group such as a fluorinated alkyl group, and the like, but is not limited thereto.

なお、化学増幅ポジ型レジスト材料の場合、上記フッ素原子又は珪素原子を含む単位を有すると共に、酸不安定基を有し、露光前はアルカリ難溶又は不溶性であり、露光により酸発生剤から発生する酸によって酸不安定基が脱離してアルカリ可溶となる高分子化合物をベースポリマーとし、これに酸発生剤、塩基性化合物等を配合したものが使用される。   In the case of a chemically amplified positive resist material, it has a unit containing the above fluorine atom or silicon atom, has an acid labile group, is hardly soluble or insoluble in alkali before exposure, and is generated from an acid generator by exposure. A polymer compound in which an acid labile group is eliminated by an acid and becomes alkali-soluble is used as a base polymer, and an acid generator, a basic compound, and the like are blended therein.

また、本発明のレジスト材料には、塗布性を向上させるために慣用されている界面活性剤を添加することができる。なお、その添加量は、本発明の効果を妨げない範囲で通常量とすることができる。   In addition, a surfactant conventionally used for improving the coating property can be added to the resist material of the present invention. In addition, the addition amount can be made into a normal amount in the range which does not prevent the effect of this invention.

ここで、界面活性剤としては、パーフルオロアルキルポリオキシエチレンエタノール、フッ素化アルキルエステル、パーフルオロアルキルアミンオキサイド、含フッ素オルガノシロキサン系化合物等が挙げられる。例えばフロラード「FC−430」、「FC−431」(いずれも住友スリーエム(株)製)、サーフロン「S−141」、「S−145」、「S−381」、「S−383」(いずれも旭硝子(株)製)、ユニダイン「DS−401」、「DS−403」、「DS−451」(いずれもダイキン工業(株)製)、メガファック「F−8151」、「F−171」、「F−172」、「F−173」、「F−177」(いずれも大日本インキ工業(株)製)、「X−70−092」、「X−70−093」(いずれも信越化学工業(株)製)等を挙げることができる。好ましくは、フロラード「FC−430」(住友スリーエム(株)製)、「X−70−093」(信越化学工業(株)製)が挙げられる。   Examples of the surfactant include perfluoroalkyl polyoxyethylene ethanol, fluorinated alkyl ester, perfluoroalkylamine oxide, and fluorine-containing organosiloxane compound. For example, Florard “FC-430”, “FC-431” (all manufactured by Sumitomo 3M Limited), Surflon “S-141”, “S-145”, “S-381”, “S-383” (any Manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.), Unidyne "DS-401", "DS-403", "DS-451" (all manufactured by Daikin Industries, Ltd.), MegaFuck "F-8151", "F-171" , “F-172”, “F-173”, “F-177” (all manufactured by Dainippon Ink and Co., Ltd.), “X-70-092”, “X-70-093” (all Shin-Etsu) Chemical Industry Co., Ltd.). Preferably, Florard “FC-430” (manufactured by Sumitomo 3M Co., Ltd.), “X-70-093” (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) can be used.

本発明のパターン形成方法は、PEBまでの工程はレジスト材料の種類等に応じた常法にて行うことができるが、露光は波長が180nm以下のF2、Kr2、Ar2エキシマレーザー光、1〜20nmの軟X線で行うことが好ましい。上記プリウエット剤によるプリウエット処理としては、特に制限されるものではないが、プリウエット剤(水溶液をスピンコート又はスプレーによるスキャン塗布し、親水性処理する方法が採用される。この場合、処理温度は室温でよく、処理時間は通常0.1〜60秒、特に0.5〜30秒である。 In the pattern forming method of the present invention, the steps up to PEB can be carried out by a conventional method according to the type of resist material, etc., but the exposure is F 2 , Kr 2 , Ar 2 excimer laser light having a wavelength of 180 nm or less, It is preferable to carry out with 1-20 nm soft X-rays. The prewetting treatment with the prewetting agent is not particularly limited, but a prewetting agent (a method of applying a hydrophilic treatment by spin coating or spraying an aqueous solution and applying a hydrophilic treatment is employed. May be at room temperature, and the treatment time is usually 0.1 to 60 seconds, particularly 0.5 to 30 seconds.

このように親水性処理した後、現像液ノズルから現像液を吐出し、現像を行うことができる。この場合、現像液は、レジスト材料の種類等によって選択されるが、通常アルカリ現像液が使用され、特にテトラメチルアンモニウムヒドロキシド、あるいはコリンヒドロキシド0.001〜10重量%水溶液が用いられるが、2.38重量%水溶液が一般に用いられる。界面活性剤が添加された現像液、あるいは界面活性剤が添加されていない現像液のどちらの現像液を用いることもできる。なお、現像方法、条件等については常法を採用することができる。   After such hydrophilic treatment, development can be performed by discharging the developer from the developer nozzle. In this case, the developing solution is selected depending on the type of resist material, etc., but usually an alkaline developing solution is used, and in particular, tetramethylammonium hydroxide or a choline hydroxide 0.001 to 10% by weight aqueous solution is used. A 2.38 wt% aqueous solution is generally used. Either a developer to which a surfactant is added or a developer to which a surfactant is not added can be used. Note that conventional methods can be employed for the development method and conditions.

以下、実施例と比較例を示して本発明を具体的に説明するが、本発明は下記例に制限されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example and a comparative example are shown and this invention is demonstrated concretely, this invention is not restrict | limited to the following example.

[実施例]
下記に表されるF1〜F17のフッ素化合物1g、フッ素化合物のカルボン酸あるいはスルホン酸1モルに対して0.7モルのエタノールアミンを添加し、純水200gに十分に溶解させ、0.1μmサイズのフィルターで濾過してプリウエット水溶液を作成した。25℃の環境下において、pHメーターでプリウエット水溶液のpH値を測定し、表面張力計で表面張力を測定した。結果を表1に示す。
[Example]
0.7 mol of ethanolamine is added to 1 g of the fluorine compound of F1 to F17 shown below and 1 mol of the carboxylic acid or sulfonic acid of the fluorine compound, and sufficiently dissolved in 200 g of pure water, 0.1 μm size A pre-wet aqueous solution was prepared by filtration through a filter. Under an environment of 25 ° C., the pH value of the pre-wet aqueous solution was measured with a pH meter, and the surface tension was measured with a surface tension meter. The results are shown in Table 1.

下記一般式に示すポリマー100重量部、酸発生剤2重量部、塩基性化合物としてトリブチルアミン0.1重量部を1000重量部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(PGMEA)に十分に溶解させ、0.1μmサイズのフィルターで濾過してレジスト溶液を作成した。   100 parts by weight of a polymer represented by the following general formula, 2 parts by weight of an acid generator, 0.1 part by weight of tributylamine as a basic compound are sufficiently dissolved in 1000 parts by weight of propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA), and 0.1 μm. A resist solution was prepared by filtering through a size filter.

8インチウエハー上にブリュ−ワーサイエンス社製反射防止膜(DUV−30)、55nmを作成し、その上に上記レジスト溶液をスピンコートして、ホットプレート上で100℃、90秒間プリベークし、膜厚200nmのレジスト膜を作成した。ニコン社製KrFエキシマレーザースキャナー(S203A、NA0.68)でレジスト基板を露光し、110℃、90秒間ベーク(PEB)した後、上記プリウエット水溶液をレジスト膜上にディスペンスし、はじめに300rpmで3秒間、その後4000rpmで5秒間回転させて、レジスト表面を親水性処理した。   An antireflection film (DUV-30) manufactured by Brewer Science Co., Ltd. (55 nm) is prepared on an 8-inch wafer, the resist solution is spin-coated thereon, and prebaked at 100 ° C. for 90 seconds on a hot plate. A resist film having a thickness of 200 nm was prepared. The resist substrate was exposed with a Nikon KrF excimer laser scanner (S203A, NA 0.68), baked at 110 ° C. for 90 seconds (PEB), and then the above pre-wet aqueous solution was dispensed onto the resist film, first at 300 rpm for 3 seconds. Thereafter, the resist surface was subjected to hydrophilic treatment by rotating at 4000 rpm for 5 seconds.

次いで2.38重量%のテトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)水溶液(界面活性剤無添加)で60秒間現像を行った。この時の現像液のはじき状況を目視観察した。また、現像後のレジストパターン形状(0.15μmラインアンドスペースパターンの断面形状)をSEM観察した。   Subsequently, development was performed for 60 seconds with a 2.38 wt% aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide (TMAH) (no surfactant added). The repelling state of the developer at this time was visually observed. Further, the resist pattern shape after development (cross-sectional shape of a 0.15 μm line and space pattern) was observed by SEM.

[比較例]
比較例として、実施例と同じレジスト膜を形成し、全くプリウエットをしないで現像した場合、C−1に示す炭化水素系界面活性剤(スルホン酸1モルに対するエタノールアミンの添加量を0.7モルに調整)を含むプリウエット水溶液で処理、現像した場合、F−1、F−2のフッ素化合物を用いて、カルボン酸1モルに対するエタノールアミンの添加量を2モルにしたプリウエット水溶液で処理、現像した場合の結果を表2示す。なお、プリウエット水溶液の作成、pH、表面張力の測定は実施例と同様である。
[Comparative example]
As a comparative example, when the same resist film as in the example was formed and developed without prewetting, the hydrocarbon surfactant shown in C-1 (the amount of ethanolamine added to 1 mol of sulfonic acid was 0.7 When processed and developed with a prewet aqueous solution containing 2 moles), treated with a prewet aqueous solution in which the amount of ethanolamine added to 1 mole of carboxylic acid is 2 moles using fluorine compounds F-1 and F-2. Table 2 shows the results of development. The preparation of the prewetting aqueous solution and the measurement of pH and surface tension are the same as in the examples.

Figure 0004210862
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Claims (2)

基板にフッ素原子又は珪素原子をベースポリマーに含むレジスト材料を塗布してレジスト膜を形成し、その後該レジスト膜を180nm以下の露光波長にて露光、ポストエクスポジュアーベークし、次いで、カルボン酸又はスルホン酸のアミン塩を親水性基として有するフッ素系界面活性剤を含み、25℃における表面張力が25dyne/cm以下であり、25℃におけるpHが7以下である水溶液からなるレジスト表面処理剤組成物でプリウエット処理した後、現像を行うことを特徴とするパターン形成方法。   A resist material containing fluorine atoms or silicon atoms in a base polymer is applied to a substrate to form a resist film, and then the resist film is exposed at an exposure wavelength of 180 nm or less, post-exposure baked, and then carboxylic acid or A resist surface treating agent composition comprising an aqueous solution containing a fluorosurfactant having an amine salt of sulfonic acid as a hydrophilic group, having a surface tension at 25 ° C. of 25 dyne / cm or less and a pH at 25 ° C. of 7 or less. A pattern forming method, wherein development is performed after pre-wetting treatment in (1). フッ素系界面活性剤が、下記一般式(1)〜(18)で示されるものから選ばれる1種又は2種以上である請求項1記載のパターン形成方法。
Figure 0004210862

Figure 0004210862

(式中、a,bは1〜20の整数、c,d,e,f,g,h,i,j,k,l,m,nは0〜15の整数、o,tは0〜100、p,uは1〜100、q,r,sは0〜15の整数である。v,wは0<v<1、0<w<1、v+w=1である。R1は、互いに同一であっても異なっていてもよく、水素原子、又は炭素数1〜4のアルキル基もしくはフッ素化されたアルキル基を示す。R2は炭素数1〜20の直鎖状、分岐状もしくは環状のアルキル基であり、分子中に少なくとも1個以上のフッ素原子を含む。R3は水素原子、又は炭素数1〜4のアルキル基、R4は炭素数1〜8の2価のアルキレン基、Mはアミン化合物である。)
The pattern forming method according to claim 1, wherein the fluorosurfactant is one or more selected from those represented by the following general formulas (1) to (18).
Figure 0004210862

Figure 0004210862

(Wherein, a and b are integers of 1 to 20, c, d, e, f, g, h, i, j, k, l, m, and n are integers of 0 to 15, and o and t are 0 to 0. 100, p, .R 1 u is 1~100, q, r, s is an integer of 0~15 .v, w is 0 <v <1,0 <w < 1, v + w = 1 is, May be the same as or different from each other, and represents a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms or a fluorinated alkyl group, and R 2 is linear, branched or 1 to 20 carbon atoms A cyclic alkyl group containing at least one fluorine atom in the molecule, R 3 is a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and R 4 is a divalent alkylene group having 1 to 8 carbon atoms. , M is an amine compound.)
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