JP5270839B2 - COATING FORMING AGENT FOR PATTERN REFINEMENT AND METHOD FOR FORMING FINE PATTERN USING THE - Google Patents

COATING FORMING AGENT FOR PATTERN REFINEMENT AND METHOD FOR FORMING FINE PATTERN USING THE Download PDF

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Abstract

This invention provides a coating forming agent for pattern fining, which does not cause any defect after fining treatment, can suppress and control a variation in the level of fining even in fining treatment of an ultrafine resist pattern, particularly having a size of not more than 120 nm with an enhanced aspect ratio, can maintain a good resist pattern shape after the fining treatment while maintaining the desired fining level, and, at the same time, can eliminate troubles caused by the occurrence of bacteria and the like within a wafer plane after the coating of a coating forming agent for pattern fining, and a method for fine pattern formation using the coating forming agent. The coating forming agent for pattern fining is a coating forming agent for use in the formation of a fine pattern covered on a substrate having a photoresist pattern and is characterized by comprising (a) a water soluble polymer and (b) at least one compound selected from carboxyl-containing compounds or their salts or esterification products, peroxides, and peracids.

Description

本発明は、ホトリソグラフィ技術分野におけるパターン微細化用被覆形成剤及びそれを用いた微細パターンの形成方法に関する。さらに詳しくは、近年の半導体デバイスの高集積化、微小化に対応し得るパターン微細化用被覆形成剤及びそれを用いた微細パターンの形成方法に関する。   The present invention relates to a coating forming agent for pattern miniaturization in the field of photolithography and a method for forming a fine pattern using the same. More specifically, the present invention relates to a coating forming agent for pattern miniaturization that can cope with high integration and miniaturization of semiconductor devices in recent years, and a micropattern forming method using the same.

半導体デバイス、液晶デバイス等の電子部品の製造においては、基板にエッチング等の処理を施す際にホトリソグラフィ技術が用いられている。このホトリソグラフィ技術では、活性放射線に感応するいわゆるホトレジスト材料を用いて基板上に被膜(ホトレジスト層)を設け、次いでこれを活性放射線で選択的に照射して露光し、現像処理を行った後、ホトレジスト層を選択的に溶解除去して、基板上に画像パターン(ホトレジストパターン)を形成する。そして、このホトレジストパターンを保護層(マスクパターン)としてエッチング処理を行うことにより、基板に配線パターンを形成する。   In the manufacture of electronic components such as semiconductor devices and liquid crystal devices, a photolithography technique is used when processing such as etching is performed on a substrate. In this photolithography technique, a coating (photoresist layer) is provided on a substrate using a so-called photoresist material that is sensitive to actinic radiation, then this is selectively irradiated with actinic radiation, exposed, and developed. The photoresist layer is selectively dissolved and removed to form an image pattern (photoresist pattern) on the substrate. Then, an etching process is performed using this photoresist pattern as a protective layer (mask pattern) to form a wiring pattern on the substrate.

近年、半導体デバイスの高集積化、微小化の傾向が高まり、これらホトレジストパターンの形成についても微細化が進み、現在パターン幅120nm以下の超微細加工が要求されている。また、ホトレジストパターン形成に用いられる活性光線も、KrF、ArFエキシマレーザー光、EB、EUV、軟X線等の短波長の照射光が利用され、ホトレジストパターン形成材料としてのホトレジスト材料についても、これらの照射光に対応した物性を持つ材料系の研究・開発が行われている。   In recent years, the trend toward higher integration and miniaturization of semiconductor devices has increased, and the formation of these photoresist patterns has progressed, and ultrafine processing with a pattern width of 120 nm or less is currently required. In addition, actinic rays used for forming a photoresist pattern are also irradiated with short-wavelength light such as KrF, ArF excimer laser light, EB, EUV, and soft X-rays. Research and development of material systems with physical properties corresponding to irradiation light are being conducted.

このようなホトレジスト材料の改良からの超微細化対応策に加え、パターン形成方法の面からも、ホトレジスト材料の持つ解像度の限界を超えるパターン微細化技術の研究・開発が行われている。   In addition to countermeasures for ultra-miniaturization due to such improvements in photoresist materials, research and development of pattern miniaturization techniques that exceed the resolution limits of photoresist materials are also being conducted from the aspect of pattern formation methods.

例えば、特許文献1(特開平5−166717号公報)では、基板上に塗布したパターン形成用レジストに抜きパターンを形成した後、該パターン形成用レジストとミキシングするミキシング生成用レジストを基板全面に塗布した後、ベークして、ミキシング層をパターン形成用レジストの側壁〜表面に形成し、このミキシング生成用レジストの非ミキシング部分を除去して、上記ミキシング層寸法分の微細化を図った抜きパターン形成方法が開示されている。また、特許文献2(特開平5−241348号公報)では、酸発生剤を含有するレジストパターンを形成した基板上に、酸の存在下で不溶化する樹脂を含むレジストを被着した後、熱処理し、レジストパターンから酸を拡散させてレジストパターンの界面付近に一定厚さのレジスト膜を形成した後、現像して、酸の拡散がされていない樹脂部分を除去することにより、上記一定の厚さ寸法分の微細化を図ったパターン形成方法が開示されている。さらに、特許文献3(特開平10−073927号公報)では、酸発生剤を含むレジストパターンの上を、酸の存在で架橋する材料を含む材料で覆い、続く加熱又は露光処理によりレジストパターン中に酸を発生させ、界面に生じた架橋層をレジストパターンの被覆層として形成し、レジストパターンを太らせることによりレジストパターンのホール径や分離幅を縮小する方法が開示されている。   For example, in Patent Document 1 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-166717), after a pattern is formed on a pattern forming resist applied on a substrate, a mixing generation resist that is mixed with the pattern forming resist is applied to the entire surface of the substrate. Then, baking is performed to form a mixing layer on the side wall to the surface of the resist for pattern formation, and a non-mixing portion of the resist for generating the mixing is removed to form a pattern that is miniaturized by the size of the mixing layer. A method is disclosed. In Patent Document 2 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-241348), a resist containing a resin that is insolubilized in the presence of an acid is deposited on a substrate on which a resist pattern containing an acid generator is formed, and then heat treatment is performed. Then, after the acid is diffused from the resist pattern to form a resist film having a constant thickness near the interface of the resist pattern, development is performed to remove the resin portion where the acid is not diffused, thereby removing the constant thickness. A pattern forming method in which the size is reduced is disclosed. Further, in Patent Document 3 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-073927), a resist pattern containing an acid generator is covered with a material containing a material that crosslinks in the presence of an acid, and the resist pattern is formed by subsequent heating or exposure treatment. A method for reducing the hole diameter and separation width of a resist pattern by generating an acid, forming a crosslinked layer formed at the interface as a coating layer of the resist pattern, and thickening the resist pattern is disclosed.

しかしながら、これらの方法では、ウェーハ面内の熱依存性が十数nm/℃程度と大きく、大口径化したウェーハ面内において、レジストパターン上に形成される被膜の膜厚を均一に制御することが非常に困難であることから、微細化処理後のレジストパターン寸法のバラツキが顕著にみられるという問題がある。また、微細化処理後のディフェクト(パターン欠陥)発生を抑止することが困難であり、さらには、レジストパターンの形成をやり直す場合のリワーク処理(一度レジストパターン自体をウェーハ上から取り除く処理)が困難であるという問題がある。   However, in these methods, the thermal dependence in the wafer surface is as large as about 10 nm / ° C., and the film thickness of the coating film formed on the resist pattern can be uniformly controlled in the wafer surface having a large diameter. Therefore, there is a problem that the variation of the resist pattern dimension after the miniaturization process is noticeable. In addition, it is difficult to suppress the occurrence of defects (pattern defects) after miniaturization processing, and it is also difficult to perform rework processing (processing to remove the resist pattern itself from the wafer once) when re-forming the resist pattern. There is a problem that there is.

一方、レジストパターンを熱処理等で流動化させ、パターン寸法を微細化する方法も知られている。例えば、特許文献4(特開平1−307228号公報)では、基板上にレジストパターンを形成した後、熱処理を行って、レジストパターンの断面形状を変形させることにより、微細なパターンを形成する方法が開示されている。また、特許文献5(特開平4−364021号公報)では、レジストパターンを形成した後、その軟化温度の前後に加熱し、レジストの流動化によりそのパターン寸法を変化させて微細なパターンを形成する方法が開示されている。   On the other hand, a method is also known in which a resist pattern is fluidized by heat treatment or the like to reduce the pattern dimensions. For example, Patent Document 4 (Japanese Laid-Open Patent Publication No. 1-307228) discloses a method of forming a fine pattern by forming a resist pattern on a substrate and then performing heat treatment to deform the cross-sectional shape of the resist pattern. It is disclosed. In Patent Document 5 (Japanese Patent Laid-Open No. 4-340221), after forming a resist pattern, it is heated before and after the softening temperature, and the pattern dimension is changed by fluidizing the resist to form a fine pattern. A method is disclosed.

しかしながら、これらの方法は、熱流動による微細化量の制御が困難であり、微細化処理後に、良好な矩形形状を維持したレジストパターンを得ることが難しく、また、ウェーハ面内に混在する疎密パターンの微細化量を一定に制御することが困難であるという問題がある。   However, in these methods, it is difficult to control the amount of miniaturization by thermal flow, it is difficult to obtain a resist pattern that maintains a good rectangular shape after the miniaturization process, and the dense pattern mixed in the wafer surface There is a problem that it is difficult to control the amount of micronization to be constant.

上記方法をさらに発展させた方法として、例えば特許文献6(特開平7−45510号公報)では、基板上にレジストパターンを形成した基板上に、レジストパターンの流動のしすぎを防止するための樹脂膜を形成し、次いで熱処理し、レジストを流動化させてパターン寸法を変化させた後、樹脂を除去して微細化レジストパターンを形成する方法が開示されている。   As a method obtained by further developing the above method, for example, in Patent Document 6 (Japanese Patent Laid-Open No. 7-45510), a resin for preventing excessive flow of a resist pattern on a substrate in which a resist pattern is formed on the substrate. A method is disclosed in which a film is formed, followed by heat treatment, the resist is fluidized to change the pattern dimensions, and then the resin is removed to form a finer resist pattern.

しかしながら、この方法では、微細化処理後に、良好な矩形形状を維持したレジストパターンを得ることが難しく、また、ウェーハ面内に混在する疎密パターンの微細化量を一定に制御することが困難であり、さらには、加熱温度の変動に対するホトレジストパターンの微細化量の変動を抑制することが困難であるという問題がある。   However, with this method, it is difficult to obtain a resist pattern that maintains a good rectangular shape after the miniaturization process, and it is difficult to control the miniaturization amount of the dense pattern mixed in the wafer surface uniformly. Furthermore, there is a problem that it is difficult to suppress the variation in the fineness of the photoresist pattern with respect to the variation in the heating temperature.

さらに、本出願人は、特許文献7〜12(特開2003-084459号公報、特開2003-084460号公報、特開2003-107752号公報、特開2003-142381号公報、特開2003-195527号公報、特開2003-202679号公報)等において、パターン微細化用被覆形成剤及び微細パターンの形成方法に関する技術を提案している。これら特許文献7〜12等に示す技術により、パターン寸法の制御性を向上し、微細化処理後のレジストパターンを良好な矩形形状とするなど、半導体デバイスにおける要求特性を備えた微細パターンを得ることが可能となった。   Furthermore, the present applicants have disclosed Patent Documents 7 to 12 (JP 2003-084459 A, JP 2003-084460 A, JP 2003-107752 A, JP 2003-142381 A, JP 2003-195527 A). (Patent Publication No. JP-A-2003-202679) and the like have proposed a technique relating to a pattern forming coating forming agent and a method for forming a fine pattern. With the techniques shown in Patent Documents 7 to 12 and the like, a fine pattern having required characteristics in a semiconductor device, such as improving the controllability of pattern dimensions and making the resist pattern after the miniaturization process into a good rectangular shape, etc. Became possible.

これらのパターン微細化用被覆形成剤を用いた微細パターン形成技術では、まず、基板上にホトレジスト層を設け、これを露光・現像してホトレジストパターンを形成する。次いで、基板全面に亘ってパターン微細化用被覆形成剤を被覆した後、加熱し、該パターン微細化用被覆形成剤の熱収縮作用を利用して、ホトレジストパターンを幅広とする。これにより、ホトレジストパターン間隔が狭められ、該ホトレジストパターン間隔により画定されるパターン幅も狭められ、微細化したパターンが得られる。   In the fine pattern formation technique using these pattern refinement coating forming agents, first, a photoresist layer is provided on a substrate, and this is exposed and developed to form a photoresist pattern. Next, the entire surface of the substrate is coated with a pattern-miniaturizing coating-forming agent, and then heated to make the photoresist pattern wider by utilizing the heat shrinking action of the pattern-miniaturizing coating-forming agent. As a result, the photoresist pattern interval is narrowed, the pattern width defined by the photoresist pattern interval is also narrowed, and a miniaturized pattern is obtained.

すなわち上記パターン微細化では、ホトレジストパターン形成段階(第1段階)と、パターン微細化用被覆形成剤の熱収縮段階(第2段階)の、2つの段階でのレジストパターン寸法制御の影響を受ける。このような手法を用いたレジストパターンの形成においては、第1段階で形成したレジストパターン形状を、第2段階の熱収縮工程において、その形状を維持したまま均一な熱収縮率で収縮させることが必要である。   That is, the pattern miniaturization is affected by resist pattern dimension control in two stages, that is, a photoresist pattern formation stage (first stage) and a thermal shrinkage stage (second stage) of the pattern miniaturization coating forming agent. In forming a resist pattern using such a technique, the resist pattern shape formed in the first stage can be shrunk at a uniform heat shrinkage rate while maintaining the shape in the second stage heat shrinking process. is necessary.

しかしながら、パターンサイズが120nm以下というオーダーの超微細化、高アスペクト比化したレジストパターンの微細化処理においては、微細化処理後のレジストパターン形状のより厳密な制御、及び微細化量のより厳密な管理が求められており、こうした状況下では、これらのパターン微細化用被覆形成剤を用いた微細パターン形成技術を用いた場合であっても、微細化処理後に、レジストパターンのトップ部とボトム部の形状が僅かにラウンディングする(丸まる)等の形状の劣化が発生し、また、ウェーハ面内での加熱温度の変動によって微細化量が変動する等の問題や、ウェーハ面内に混在する疎密パターンの微細化量が変動する等の問題が発生し、これらを厳密にナノメートルオーダーで制御することが困難であるという問題がある。これらの問題を所望とする微細化量を維持しながら解消することが必要であり、さらには、このようなパターン微細化用被覆形成剤を塗布した後のウェーハ面内においてバクテリア等の発生による不具合も解消する必要がある。本願発明はかかる課題の解決のためのものである。   However, in the ultra-miniaturization of the order of pattern size of 120 nm or less and the miniaturization process of the resist pattern with a high aspect ratio, the resist pattern shape after the miniaturization process is more strictly controlled, and the miniaturization amount is more exacting. Under these circumstances, the top and bottom portions of the resist pattern are formed after the miniaturization process even when using the fine pattern formation technology using these coating forming agents for pattern miniaturization. Deterioration of the shape such as rounding of the shape of the wafer slightly occurs, problems such as fluctuations in the amount of miniaturization due to fluctuations in the heating temperature within the wafer surface, and the density that is mixed in the wafer surface Problems such as variations in the amount of pattern miniaturization occur, and it is difficult to strictly control these in the nanometer order. There is. It is necessary to eliminate these problems while maintaining the desired amount of miniaturization, and furthermore, defects due to the occurrence of bacteria etc. in the wafer surface after applying such a coating forming agent for pattern miniaturization Need to be resolved. The present invention is for solving this problem.

なお、特許文献13(特開2001−281886号公報)には、水溶性樹脂を含有するレジストパターン縮小化材料からなる酸性被膜をレジストパターン表面に被覆した後、レジストパターン表面層をアルカリ可溶性に転換し、次いで該表面層と酸性被膜とをアルカリ性溶液で除去して、レジストパターンを縮小させる方法が開示され、また、特許文献14(特開2002−184673号公報)には、基板上にレジストパターンと、該レジストパターン上に水溶性膜形成成分を含む塗膜を形成し、これらレジストパターンと塗膜とを熱処理した後、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液に浸漬させて、ドライエッチング工程を経ることなく微細化レジストパターンを形成する方法が開示されているが、これらはいずれもレジストパターン自体を微細化する方法であり、本願発明とその目的が全く異なる。
特開平5−166717号公報 特開平5−241348号公報 特開平10−073927号公報 特開平1−307228号公報 特開平4−364021号公報 特開平7−45510号公報 特開2003−084459号公報 特開2003−084460号公報 特開2003−107752号公報 特開2003−142381号公報 特開2003−195527号公報 特開2003−202679号公報 特開2001−281886号公報 特開2002−184673号公報
In Patent Document 13 (Japanese Patent Laid-Open No. 2001-281886), an acid film made of a resist pattern reducing material containing a water-soluble resin is coated on the resist pattern surface, and then the resist pattern surface layer is converted to alkali-soluble. Then, a method of reducing the resist pattern by removing the surface layer and the acidic film with an alkaline solution is disclosed, and Patent Document 14 (Japanese Patent Laid-Open No. 2002-184673) discloses a resist pattern on a substrate. And forming a coating film containing a water-soluble film-forming component on the resist pattern, heat-treating the resist pattern and the coating film, and then immersing them in an aqueous tetramethylammonium hydroxide solution without going through a dry etching process. Although a method for forming a miniaturized resist pattern has been disclosed, all of these are resists. A method of refining the turn itself, quite different from the present invention and its purpose.
JP-A-5-166717 JP-A-5-241348 Japanese Patent Laid-Open No. 10-073927 JP-A-1-307228 Japanese Patent Laid-Open No. 4-364221 JP 7-45510 A JP 2003-084459 A JP 2003-084460 A JP 2003-107752 A JP 2003-142381 A JP 2003-195527 A JP 2003-202679 A JP 2001-281886 A JP 2002-184673 A

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、微細化処理後にディフェクトが発生することなく、特に120nm以下の超微細化、高アスペクト比化したレジストパターンの微細化処理においても微細化量の変動を抑制、管理可能であり、所望とする微細化量を維持しながら、微細化処理後のレジストパターン形状を良好に維持することができ、さらには、パターン微細化用被覆形成剤を塗布した後のウェーハ面内においてバクテリア等の発生による不具合も解消することが可能なパターン微細化用被覆形成剤及びこれを用いた微細パターン形成方法を提供することを目的とするものである。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and does not cause defects after the miniaturization process. In particular, even in the miniaturization process of a resist pattern with an ultra-fine size of 120 nm or less and a high aspect ratio. The resist pattern shape after the miniaturization process can be satisfactorily maintained while the desired miniaturization amount is maintained, and further, a coating forming agent for pattern miniaturization is applied. It is an object of the present invention to provide a coating forming agent for pattern miniaturization that can eliminate defects due to the generation of bacteria or the like in the wafer surface after the process and a fine pattern forming method using the same.

上記課題を解決するために本発明は、ホトレジストパターンを有する基板上に被覆され、微細パターンを形成するために使用されるパターン微細化用被覆形成剤であって、(a)水溶性ポリマーと、(b)カルボキシル基含有化合物又はその塩類若しくはエステル化物、過酸化物、及び過酸の中から選ばれる少なくとも1種とを含有することを特徴とするパターン微細化用被覆形成剤を提供する。   In order to solve the above-mentioned problems, the present invention is a coating forming agent for pattern miniaturization which is coated on a substrate having a photoresist pattern and is used for forming a fine pattern, comprising: (a) a water-soluble polymer; (B) A coating forming agent for pattern miniaturization comprising a carboxyl group-containing compound or a salt or esterified product thereof, a peroxide, and at least one selected from peracids.

また本発明は、ホトレジストパターンを有する基板上に、上記パターン微細化用被覆形成剤を被覆した後、加熱処理により該パターン微細化用被覆形成剤を熱収縮させ、次いで上記パターン微細化用被覆形成剤を除去する工程を含むことを特徴とする微細パターンの形成方法を提供する。   In the present invention, the pattern refinement coating forming agent is coated on a substrate having a photoresist pattern, and then the pattern refinement coating forming agent is thermally contracted by heat treatment, and then the pattern refinement coating formation is performed. There is provided a method for forming a fine pattern comprising a step of removing an agent.

ホトレジストパターンを有する基板上にパターン微細化用被覆形成剤からなる塗膜を設け、微細パターンを形成する技術において、微細化処理後にディフェクトが発生することなく、特に120nm以下の超微細化、高アスペクト比化したレジストパターンの微細化処理においても、ウェーハ面内での加熱処理温度の変動や、ウェーハ面内に混在する疎密パターンの存在や、その他、製造ロット間誤差や製造日間誤差等による微細化量の変動を抑制、管理可能である。また、所望とする微細化量を維持しながら、微細化処理後のレジストパターン形状を良好に維持、制御することが可能である。さらには、被覆形成剤を塗布した後のウェーハ面内においてバクテリア等の発生による不具合も解消することができる。   In a technique for forming a fine pattern by providing a coating film forming agent for pattern miniaturization on a substrate having a photoresist pattern, there is no defect after the miniaturization process, and in particular, ultra-fine, high aspect ratio of 120 nm or less Even in the miniaturization process of the resist pattern that has been compared, miniaturization due to fluctuations in the heat treatment temperature within the wafer surface, the presence of dense patterns mixed within the wafer surface, and other errors between production lots and production day errors. It is possible to suppress and manage fluctuations in quantity. In addition, it is possible to maintain and control the resist pattern shape after the miniaturization process well while maintaining the desired miniaturization amount. Furthermore, problems due to the generation of bacteria or the like can be eliminated within the wafer surface after the coating forming agent is applied.

≪パターン微細化用被覆形成剤≫
本発明のパターン微細化用被覆形成剤(以下、単に「被覆形成剤」という。)は、(a)水溶性ポリマーと、(b)カルボキシル基含有化合物又はその塩類若しくはエステル化物、過酸化物、及び過酸の中から選ばれる少なくとも1種とを含有してなる水溶液から構成されるものである。
≪Coating forming agent for pattern refinement≫
The pattern refining coating forming agent (hereinafter simply referred to as “coating forming agent”) of the present invention includes (a) a water-soluble polymer, (b) a carboxyl group-containing compound or a salt or esterified product thereof, a peroxide, And an aqueous solution containing at least one selected from peracids.

<(a)水溶性ポリマー>
(a)成分の水溶性ポリマーとしては、室温で水に溶解し得るポリマーであればよく、特に制限されるものでない。本発明では、例えば、アクリル酸、アクリル酸メチル、メタクリル酸、N−アクリロイルモルホリン、及びN−ビニルピロリドン、酢酸ビニル、及びN−ビニルイミダゾリジノンの中から選ばれる少なくとも1種のモノマーで構成される重合体若しくは共重合体、又はこれらの混合ポリマーを用いることができる。
<(A) Water-soluble polymer>
The water-soluble polymer of component (a) is not particularly limited as long as it is a polymer that can be dissolved in water at room temperature. In the present invention, for example, it is composed of at least one monomer selected from acrylic acid, methyl acrylate, methacrylic acid , N -acryloylmorpholine, and N-vinylpyrrolidone, vinyl acetate, and N-vinylimidazolidinone. A polymer or copolymer, or a mixed polymer thereof can be used.

その他にも、本発明では、セルロース系樹脂として、例えば、ヒドロキシプロピルメチルセルロースフタレート、ヒドロキシプロピルメチルセルロースアセテートフタレート、ヒドロキシプロピルメチルセルロースヘキサヒドロフタレート、ヒドロキシプロピルメチルセルロースアセテートサクシネート、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシエチルセルロール、セルロールアセテートヘキサヒドロフタレート、カルボキシメチルセルロース、エチルセルロース、メチルセルロース等を用いることができる。   In addition, in the present invention, as the cellulose-based resin, for example, hydroxypropylmethylcellulose phthalate, hydroxypropylmethylcellulose acetate phthalate, hydroxypropylmethylcellulose hexahydrophthalate, hydroxypropylmethylcellulose acetate succinate, hydroxypropylmethylcellulose, hydroxypropylcellulose, hydroxyethyl Cellulose, cellulose acetate hexahydrophthalate, carboxymethylcellulose, ethylcellulose, methylcellulose and the like can be used.

中でも、本発明に用いる(a)成分としては、N−ビニルピロリドン及びビニルアルコールの中から選ばれる少なくとも1種のモノマーの重合体及び/又は共重合体が好ましく、特には、ポリビニルピロリドンの重合体であることが好ましい。   Among them, as the component (a) used in the present invention, a polymer and / or copolymer of at least one monomer selected from N-vinylpyrrolidone and vinyl alcohol is preferable, and in particular, a polymer of polyvinylpyrrolidone. It is preferable that

さらに、このような(a)成分の質量平均分子量は、50000〜300000とすることが好ましい。   Furthermore, it is preferable that the mass average molecular weight of such (a) component shall be 50000-300000.

本発明における(a)成分の配合量は、レジストパターン上に被覆膜を設ける際、使用上必要十分な膜厚を得ることができる範囲で適宜調整されるが、被覆形成剤の全固形分中、1〜99質量%程度とするのが好ましく、より好ましくは40〜99質量%程度であり、さらに好ましくは65〜99質量%程度である。   The blending amount of the component (a) in the present invention is appropriately adjusted within a range in which a necessary and sufficient film thickness can be obtained when a coating film is provided on the resist pattern. Among them, the content is preferably about 1 to 99% by mass, more preferably about 40 to 99% by mass, and still more preferably about 65 to 99% by mass.

<(b)カルボキシル基含有化合物又はその塩類若しくはエステル化物、過酸化物、及び過酸の中から選ばれる少なくとも1種>
上記カルボキシル基含有化合物としては、酢酸、フマル酸、アジピン酸、ソルビン酸、安息香酸、ヒドロキシ安息香酸、カプロン酸、カプリル酸、カプリン酸、ラウリン酸等が挙げられる。また、カルボキシル基含有化合物の塩類としては、ソルビン酸、及び安息香酸のナトリウム塩、カリウム塩等が挙げられる。さらに、カルボキシル基含有化合物のエステル化物としては、カプロン酸、カプリル酸、カプリン酸、ラウリン酸等とグリセリンとのエステル、メチル−4−ヒドロキシ安息香酸、エチル−4−ヒドロキシ安息香酸、プロピル−4−ヒドロキシ安息香酸、イソプロピル−4−ヒドロキシ安息香酸、ブチル−4−ヒドロキシ安息香酸、イソブチル−4−ヒドロキシ安息香酸、ベンジル−4−ヒドロキシ安息香酸等が挙げられる。
<(B) At least one selected from carboxyl group-containing compounds or salts or esterified products thereof, peroxides, and peracids>
Examples of the carboxyl group-containing compound include acetic acid, fumaric acid, adipic acid, sorbic acid, benzoic acid, hydroxybenzoic acid, caproic acid, caprylic acid, capric acid, lauric acid and the like. Examples of the salt of the carboxyl group-containing compound include sorbic acid and benzoic acid sodium salt and potassium salt. Furthermore, as esterified products of carboxyl group-containing compounds, caproic acid, caprylic acid, capric acid, lauric acid and the like and esters of glycerin, methyl-4-hydroxybenzoic acid, ethyl-4-hydroxybenzoic acid, propyl-4- Examples thereof include hydroxybenzoic acid, isopropyl-4-hydroxybenzoic acid, butyl-4-hydroxybenzoic acid, isobutyl-4-hydroxybenzoic acid, and benzyl-4-hydroxybenzoic acid.

上記過酸化物としては、過酸化水素、エチルヒドロキシペルオキシド、tert−ブチルペルオキシド、過酸化ジエチル、過酸化ジ−tert−ブチル、過酸化ジアセチル等が挙げられる。   Examples of the peroxide include hydrogen peroxide, ethyl hydroxy peroxide, tert-butyl peroxide, diethyl peroxide, di-tert-butyl peroxide, and diacetyl peroxide.

上記過酸としては、過蟻酸、過酢酸、過プロピオン酸等が挙げられる。   Examples of the peracid include formic acid, peracetic acid, perpropionic acid, and the like.

上記例示した(b)成分の中でも、特には過酸化水素及び/又は過酢酸が最も好ましい。また、このような(b)成分は、前述した(a)成分100質量部に対して、0.001〜3質量部配合することが好ましく、特には、0.01〜1質量部配合することが好ましい。   Among the above-exemplified components (b), hydrogen peroxide and / or peracetic acid are most preferable. Moreover, it is preferable to mix | blend 0.001-3 mass parts of such (b) component with respect to 100 mass parts of (a) component mentioned above, Especially, blending 0.01-1 mass part. Is preferred.

本発明の被覆形成剤は、上記(a)成分及び(b)成分を含有してなる水溶液として通常用いられる。この被覆形成剤は、その固形分質量濃度を3〜50質量%として用いるのが好ましく、5〜20質量%の水溶液として用いるのがより好ましい。   The coating forming agent of the present invention is usually used as an aqueous solution containing the above components (a) and (b). This coating forming agent is preferably used as a solid content mass concentration of 3 to 50 mass%, more preferably 5 to 20 mass%.

なお、水溶液として用いることが好ましいが、本発明の効果を損なわない範囲であれば、水とアルコール系溶媒との混合溶媒としてもよい。このようなアルコール系溶媒としては、例えば、メチルアルコール、エチルアルコール、プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、グリセリン、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,2−ブチレングリコール、1,3−ブチレングリコール、2,3−ブチレングリコール等が挙げられる。これらのアルコール系溶媒は、水100質量部に対して30質量部を上限として混合して用いられる。   In addition, although using as aqueous solution is preferable, as long as the effect of this invention is not impaired, it is good also as a mixed solvent of water and an alcohol solvent. Examples of such alcohol solvents include methyl alcohol, ethyl alcohol, propyl alcohol, isopropyl alcohol, glycerin, ethylene glycol, propylene glycol, 1,2-butylene glycol, 1,3-butylene glycol, and 2,3-butylene. Glycol and the like. These alcohol solvents are used by mixing 30 parts by mass with respect to 100 parts by mass of water.

本発明の被覆形成剤は、上記(a)成分と(b)成分とを含有することにより、微細化処理後にディフェクトが発生することなく、特に120nm以下の超微細化、高アスペクト比化したレジストパターンの微細化処理においても、ウェーハ面内での加熱処理温度の変動や、ウェーハ面内に混在する疎密パターンの存在や、その他、製造ロット間誤差や製造日間誤差等による微細化量の変動を抑制、管理可能である。また、所望とする微細化量を維持しながら、微細化処理後のレジストパターン形状を良好に維持、制御することが可能である。さらには、被覆形成剤を塗布した後のウェーハ面内においてバクテリア等の発生による不具合も解消することができる。   The coating forming agent of the present invention contains the above components (a) and (b), so that no defects occur after the miniaturization treatment, and in particular, a resist having an ultrafine size of 120 nm or less and a high aspect ratio. Also in pattern miniaturization processing, fluctuations in the amount of miniaturization due to fluctuations in the heat treatment temperature within the wafer surface, the presence of sparse and dense patterns mixed in the wafer surface, and other errors between manufacturing lots and manufacturing day errors, etc. It can be controlled and managed. In addition, it is possible to maintain and control the resist pattern shape after the miniaturization process well while maintaining the desired miniaturization amount. Furthermore, problems due to the generation of bacteria or the like can be eliminated within the wafer surface after the coating forming agent is applied.

また、本発明では、被覆形成剤に対して、必要に応じて、本発明の効果を損なわない範囲で、以下の水溶性架橋剤、界面活性剤、水溶性フッ素化合物、アミド基含有モノマー、少なくとも酸素原子及び/又は窒素原子を有する複素環式化合物、少なくとも同一環内に2個以上の窒素原子を有する複素環式化合物、水溶性アミン化合物、非アミン系水溶性有機溶媒等を配合してもよい。このような任意に添加される成分としては、例えば以下のようなものが挙げられる。   Further, in the present invention, the following water-soluble crosslinking agent, surfactant, water-soluble fluorine compound, amide group-containing monomer, at least as long as the effect of the present invention is not impaired, as necessary, with respect to the coating forming agent. A heterocyclic compound having an oxygen atom and / or a nitrogen atom, a heterocyclic compound having at least two nitrogen atoms in the same ring, a water-soluble amine compound, a non-amine water-soluble organic solvent, etc. Good. Examples of such optionally added components include the following.

・水溶性架橋剤
水溶性架橋剤としては、少なくとも2個の水素原子がヒドロキシアルキル基及び/又はアルコキシアルキル基で置換された、アミノ基及び/又はイミノ基を有する含窒素化合物が好ましく用いられる。これら含窒素化合物としては、例えば、アミノ基の水素原子がメチロール基又はアルコシキメチル基、あるいはその両方で置換された、メラミン系誘導体、尿素系誘導体、グアナミン系誘導体、アセトグアナミン系誘導体、ベンゾグアナミン系誘導体、スクシニルアミド系誘導体や、イミノ基の水素原子が置換されたグリコールウリル系誘導体、エチレン尿素系誘導体等を挙げることができる。
-Water-soluble crosslinking agent As the water-soluble crosslinking agent, a nitrogen-containing compound having an amino group and / or an imino group in which at least two hydrogen atoms are substituted with a hydroxyalkyl group and / or an alkoxyalkyl group is preferably used. Examples of these nitrogen-containing compounds include melamine derivatives, urea derivatives, guanamine derivatives, acetoguanamine derivatives, benzoguanamine derivatives in which a hydrogen atom of an amino group is substituted with a methylol group, an alkoxymethyl group, or both. Derivatives, succinylamide derivatives, glycoluril derivatives in which a hydrogen atom of an imino group is substituted, ethyleneurea derivatives, and the like.

これら含窒素化合物の中でも、架橋反応性の点から、少なくとも2個の水素原子がメチロール基、又は炭素原子数1〜6の低級アルコキシメチル基、あるいはその両方で置換された、アミノ基及び/又はイミノ基を有する、ベンゾグアナミン系誘導体、グアナミン系誘導体、メラミン系誘導体等のトリアジン誘導体、グリコールウリル系誘導体、及び尿素系誘導体のうちの1種以上が好ましい。   Among these nitrogen-containing compounds, from the viewpoint of crosslinking reactivity, at least two hydrogen atoms are substituted with a methylol group, a lower alkoxymethyl group having 1 to 6 carbon atoms, or both, an amino group and / or One or more of triazine derivatives such as benzoguanamine derivatives, guanamine derivatives, melamine derivatives, glycoluril derivatives, and urea derivatives having an imino group are preferred.

このような水溶性架橋剤を添加する場合の添加量は、被覆形成剤の固形分中、1〜35質量%程度に調整することが好ましい。   When such a water-soluble crosslinking agent is added, the addition amount is preferably adjusted to about 1 to 35% by mass in the solid content of the coating forming agent.

・界面活性剤
界面活性剤としては、上記(a)水溶性ポリマーに対し溶解性が高く、懸濁を発生しない等の特性が必要である。このような特性を満たす界面活性剤を用いることにより、特に被覆形成剤を塗布する際の気泡(マイクロフォーム)発生を抑えることができ、このマイクロフォーム発生と関係があるとされるディフェクトの発生をより効果的に防止することができる。上記の点から、N−アルキルピロリドン系界面活性剤、第4級アンモニウム塩系界面活性剤、ポリオキシエチレンのリン酸エステル系界面活性剤、ノニオン性界面活性剤のうちの1種以上が好ましく用いられる。
-Surfactant As a surfactant, the above-mentioned (a) water-soluble polymer has high solubility and does not generate suspension. By using a surfactant that satisfies these characteristics, it is possible to suppress the generation of bubbles (microfoam), particularly when applying a coating forming agent, and to prevent the occurrence of defects that are related to the occurrence of microfoam. It can prevent more effectively. From the above points, one or more of N-alkylpyrrolidone surfactants, quaternary ammonium salt surfactants, polyoxyethylene phosphate ester surfactants, and nonionic surfactants are preferably used. It is done.

上記N−アルキルピロリドン系界面活性剤としては、下記一般式(1)で表されるものが好ましい。   As said N-alkyl pyrrolidone type-surfactant, what is represented by following General formula (1) is preferable.

Figure 0005270839
Figure 0005270839

上記一般式(1)中、R20は、炭素原子数6以上のアルキル基を示す。 In the general formula (1), R 20 represents an alkyl group having 6 or more carbon atoms.

かかるN−アルキルピロリドン系界面活性剤として、具体的には、N−ヘキシル−2−ピロリドン、N−ヘプチル−2−ピロリドン、N−オクチル−2−ピロリドン、N−ノニル−2−ピロリドン、N−デシル−2−ピロリドン、N−デシル−2−ピロリドン、N−ウンデシル−2−ピロリドン、N−ドデシル−2−ピロリドン、N−トリデシル−2−ピロリドン、N−テトラデシル−2−ピロリドン、N−ペンタデシル−2−ピロリドン、N−ヘキサデシル−2−ピロリドン、N−ヘプタデシル−2−ピロリドン、N−オクタデシル−2−ピロリドン等が挙げられる。中でも、N−オクチル−2−ピロリドン(「SURFADONE LP100」;ISP社製)が好ましく用いられる。   Specific examples of such N-alkylpyrrolidone surfactants include N-hexyl-2-pyrrolidone, N-heptyl-2-pyrrolidone, N-octyl-2-pyrrolidone, N-nonyl-2-pyrrolidone, N- Decyl-2-pyrrolidone, N-decyl-2-pyrrolidone, N-undecyl-2-pyrrolidone, N-dodecyl-2-pyrrolidone, N-tridecyl-2-pyrrolidone, N-tetradecyl-2-pyrrolidone, N-pentadecyl- Examples include 2-pyrrolidone, N-hexadecyl-2-pyrrolidone, N-heptadecyl-2-pyrrolidone, and N-octadecyl-2-pyrrolidone. Among these, N-octyl-2-pyrrolidone (“SURFADONE LP100”; manufactured by ISP) is preferably used.

上記第4級アンモニウム系界面活性剤としては、下記一般式(2)で表されるものが好ましい。   As said quaternary ammonium type surfactant, what is represented by following General formula (2) is preferable.

Figure 0005270839
Figure 0005270839

上記一般式(2)中、R21、R22、R23、R24は、それぞれ独立に、アルキル基又はヒドロキシアルキル基を示し(ただし、そのうちの少なくとも1つは炭素原子数6以上のアルキル基又はヒドロキシアルキル基を示す)、Xは水酸化物イオン又はハロゲンイオンを示す。 In the general formula (2), R 21 , R 22 , R 23 and R 24 each independently represent an alkyl group or a hydroxyalkyl group (however, at least one of them is an alkyl group having 6 or more carbon atoms) Or a hydroxyalkyl group), X represents a hydroxide ion or a halogen ion.

かかる第4級アンモニウム系界面活性剤として、具体的には、ドデシルトリメチルアンモニウムヒドロキシド、トリデシルトリメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラデシルトリメチルアンモニウムヒドロキシド、ペンタデシルトリメチルアンモニウムヒドロキシド、ヘキサデシルトリメチルアンモニウムヒドロキシド、ヘプタデシルトリメチルアンモニウムヒドロキシド、オクタデシルトリメチルアンモニウムヒドロキシド等が挙げられる。中でも、ヘキサデシルトリメチルアンモニウムヒドロキシドが好ましく用いられる。   Specific examples of the quaternary ammonium surfactant include dodecyltrimethylammonium hydroxide, tridecyltrimethylammonium hydroxide, tetradecyltrimethylammonium hydroxide, pentadecyltrimethylammonium hydroxide, hexadecyltrimethylammonium hydroxide, Examples include heptadecyltrimethylammonium hydroxide and octadecyltrimethylammonium hydroxide. Of these, hexadecyltrimethylammonium hydroxide is preferably used.

上記ポリオキシエチレンのリン酸エステル系界面活性剤としては、下記一般式(3)で表されるものが好ましい。   As the polyoxyethylene phosphate ester surfactant, one represented by the following general formula (3) is preferable.

Figure 0005270839
Figure 0005270839

上記一般式(3)中、R25は、炭素原子数1〜10のアルキル基又はアルキルアリル基を示し、R26は、水素原子又は(CHCHO)R25(R25は上記で定義したとおり)を示し、xは1〜20の整数を示す。 In the general formula (3), R 25 represents an alkyl group or an alkyl aryl group having 1 to 10 carbon atoms, R 26 is a hydrogen atom or a (CH 2 CH 2 O) R 25 (R 25 in the above And x represents an integer of 1 to 20.

かかるポリオキシエチレンのリン酸エステル系界面活性剤としては、具体的には「プライサーフA212E」、「プライサーフA210G」(以上、いずれも第一工業製薬(株)製)等として市販されているものを好適に用いることができる。   Specifically, such polyoxyethylene phosphate ester surfactants are commercially available as "Plisurf A212E", "Plysurf A210G" (all of which are manufactured by Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.). A thing can be used suitably.

上記ノニオン性界面活性剤としては、ポリオキシアルキレンのアルキルエーテル化物又はアルキルアミンオキシド化合物であることが好ましい。   The nonionic surfactant is preferably a polyoxyalkylene alkyl ether or an alkylamine oxide compound.

上記ポリオキシアルキレンのアルキルエーテル化物としては、下記一般式(4)又は(5)で表される化合物が好ましく用いられる。   As the polyoxyalkylene alkyl ether compound, a compound represented by the following general formula (4) or (5) is preferably used.

Figure 0005270839
Figure 0005270839

上記一般式(4)、(5)において、R27及びR28は、炭素原子数1〜22の直鎖状、分岐鎖状、若しくは環状のアルキル基、水酸基を有するアルキル基、又はアルキルフェニル基を示す。Aは、オキシアルキレン基であり、オキシエチレン、オキシプロピレン、及びオキシブチレン基の中から選ばれる少なくとも1種であることが好ましい。yは整数である。 In the general formulas (4) and (5), R 27 and R 28 are each a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 22 carbon atoms, an alkyl group having a hydroxyl group, or an alkylphenyl group. Indicates. A 0 is an oxyalkylene group, and is preferably at least one selected from oxyethylene, oxypropylene, and oxybutylene groups. y is an integer.

アルキルアミンオキシド化合物としては、下記一般式(6)又は(7)で表される化合物が好ましく用いられる。

Figure 0005270839
As the alkylamine oxide compound, a compound represented by the following general formula (6) or (7) is preferably used.
Figure 0005270839

上記一般式(6)、(7)において、R29は、酸素原子で中断されていてもよい炭素原子数8〜20のアルキル基又はヒドロキシアルキル基を示し、p及びqは1〜5の整数を示す。 In the general formulas (6) and (7), R 29 represents an alkyl group or hydroxyalkyl group having 8 to 20 carbon atoms which may be interrupted by an oxygen atom, and p and q are integers of 1 to 5. Indicates.

上記一般式(6)、(7)で表されるアルキルアミンオキシド化合物としては、オクチルジメチルアミンオキシド、ドデシルジメチルアミンオキシド、デシルジメチルアミンオキシド、ラウリルジメチルアミンオキシド、セチルジメチルアミンオキシド、ステアリルジメチルアミンオキシド、イソヘキシルジエチルアミンオキシド、ノニルジエチルアミンオキシド、ラウリルジエチルアミンオキシド、イソペンタデシルメチルエチルアミンオキシド、ステアリルメチルプロピルアミンオキシド、ラウリルジ(ヒドロキシエチル)アミンオキシド、セチルジエタノールアミンオキシド、ステアリルジ(ヒドロキシエチル)アミンオキシド、ドデシルオキシエトキシエトキシエチルジ(メチル)アミンオキシド、ステアリルオキシエチルジ(メチル)アミンオキシド等が挙げられる。   Examples of the alkylamine oxide compounds represented by the general formulas (6) and (7) include octyldimethylamine oxide, dodecyldimethylamine oxide, decyldimethylamine oxide, lauryldimethylamine oxide, cetyldimethylamine oxide, stearyldimethylamine oxide. , Isohexyl diethylamine oxide, nonyl diethylamine oxide, lauryl diethylamine oxide, isopentadecylmethylethylamine oxide, stearylmethylpropylamine oxide, lauryldi (hydroxyethyl) amine oxide, cetyldiethanolamine oxide, stearyldi (hydroxyethyl) amine oxide, dodecyloxy Ethoxyethoxyethyl di (methyl) amine oxide, stearyloxyethyl di (methyl) ) Amine oxides, and the like.

これらの界面活性剤の中でも、特にディフェクト低減の点からは、ノニオン性界面活性剤が好ましく用いられる。   Among these surfactants, nonionic surfactants are preferably used particularly from the viewpoint of reducing defects.

このような界面活性剤を添加する場合の添加量は、被覆形成剤の固形分中、1ppm〜10質量%程度とするのが好ましく、より好ましくは100ppm〜2質量%程度に調整することが好ましい。   In the case of adding such a surfactant, the amount added is preferably about 1 ppm to 10% by mass, more preferably about 100 ppm to 2% by mass in the solid content of the coating forming agent. .

・水溶性フッ素化合物
水溶性フッ素化合物としては、上記(a)水溶性ポリマーに対し溶解性が高く、懸濁を発生しない等の特性が必要である。このような特性を満たす水溶性フッ素化合物を用いることにより、さらにレベリング性(被覆形成剤の広がり度合い)を向上させることができる。このレベリング性は、界面活性剤の過剰量添加による接触角の引き下げにより達成することも可能であるが、界面活性剤添加量を過剰にした場合、ある一定以上の塗布向上性が認められないばかりか、過剰量とすることにより、塗布した際に被覆膜上に気泡(マイクロフォーム)が発生し、ディフェクトの原因となり得るという問題がある。この水溶性フッ素化合物を配合することにより、そのような発泡を抑制しつつ、接触角を下げ、レベリング性を向上させることができる。
-Water-soluble fluorine compound As a water-soluble fluorine compound, the property which is highly soluble with respect to said (a) water-soluble polymer, and a suspension does not generate | occur | produce is required. By using a water-soluble fluorine compound that satisfies such characteristics, the leveling property (the degree of spread of the coating forming agent) can be further improved. This leveling property can be achieved by lowering the contact angle by adding an excessive amount of surfactant. However, when the surfactant addition amount is excessive, a certain level of coating improvement is not observed. However, if the amount is excessive, bubbles (microfoam) are generated on the coating film when applied, which may cause defects. By blending this water-soluble fluorine compound, the contact angle can be lowered and the leveling property can be improved while suppressing such foaming.

かかる水溶性フッ素化合物としては、フルオロアルキルアルコール類、フルオロアルキルカルボン酸類等が好ましく用いられる。フルオロアルキルアルコール類としては、2−フルオロ−1−エタノール、2,2−ジフルオロ−1−エタノール、トリフルオロエタノール、テトラフルオロプロパノール、オクタフルオロアミルアルコール等が挙げられる。フルオロアルキルカルボン酸類としては、トリフルオロ酢酸等が挙げられる。ただし、これら例示に限定されるものではなく、水溶性を有するフッ素化物であって、上述の効果を奏するものであれば限定されない。特には、炭素原子数6以下のフルオロアルキルアルコール類が好ましく用いられる。中でも入手しやすさ等の点から、トリフルオロエタノールが特に好ましい。   As such a water-soluble fluorine compound, fluoroalkyl alcohols, fluoroalkylcarboxylic acids and the like are preferably used. Examples of fluoroalkyl alcohols include 2-fluoro-1-ethanol, 2,2-difluoro-1-ethanol, trifluoroethanol, tetrafluoropropanol, and octafluoroamyl alcohol. Examples of the fluoroalkylcarboxylic acids include trifluoroacetic acid. However, it is not limited to these examples, and is not limited as long as it is a fluorinated material having water solubility and exhibits the above-described effects. In particular, fluoroalkyl alcohols having 6 or less carbon atoms are preferably used. Of these, trifluoroethanol is particularly preferable from the viewpoint of availability.

このような水溶性フッ素化合物を添加する場合の添加量は、被覆形成剤の固形分中、0.1〜30質量%程度とするのが好ましく、特には0.1〜15質量%程度に調整することが好ましい。   In the case of adding such a water-soluble fluorine compound, the addition amount is preferably about 0.1 to 30% by mass in the solid content of the coating forming agent, and particularly adjusted to about 0.1 to 15% by mass. It is preferable to do.

・アミド基含有モノマー
アミド基含有モノマーとしては、特に限定されるものではないが、上記(a)水溶性ポリマーに対し溶解性が高く、懸濁を発生しない等の特性が必要である。
Amide group-containing monomer The amide group-containing monomer is not particularly limited, but it must have characteristics such as high solubility in the water-soluble polymer (a) and no suspension.

かかるアミド基含有モノマーとしては、下記一般式(8)で表されるアミド化合物が好ましく用いられる。   As such an amide group-containing monomer, an amide compound represented by the following general formula (8) is preferably used.

Figure 0005270839
Figure 0005270839

上記一般式(8)において、R30は、水素原子、炭素原子数1〜5のアルキル基、又はヒドロキシアルキル基を示し、R31は、炭素原子数1〜5のアルキル基を示し、R32は、水素原子又はメチル基を示し、zは0〜5の整数を示す。上記においてアルキル基、ヒドロキシアルキル基は直鎖、分岐鎖のいずれも含む。 In the general formula (8), R 30 represents a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, or a hydroxyalkyl group, R 31 represents an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, and R 32 Represents a hydrogen atom or a methyl group, and z represents an integer of 0 to 5. In the above, the alkyl group and the hydroxyalkyl group include both linear and branched chains.

上記一般式(8)中、R30が水素原子、メチル基、又はエチル基を示し、zが0であるアミド基含有モノマーがより好ましく用いられる。このようなアミド基含有モノマーとしては、具体的には、アクリルアミド、メタクリルアミド、N,N−ジメチルアクリルアミド、N,N−ジメチルメタクリルアミド、N,N−ジエチルアクリルアミド、N,N−ジエチルメタクリルアミド、N−メチルアクリルアミド、N−メチルメタクリルアミド、N−エチルアクリルアミド、N−エチルメタクリルアミド等が挙げられる。中でも、アクリルアミド、メタクリルアミドが特に好ましい。 In the general formula (8), an amide group-containing monomer in which R 30 represents a hydrogen atom, a methyl group, or an ethyl group and z is 0 is more preferably used. Specific examples of the amide group-containing monomer include acrylamide, methacrylamide, N, N-dimethylacrylamide, N, N-dimethylmethacrylamide, N, N-diethylacrylamide, N, N-diethylmethacrylamide, N-methyl acrylamide, N-methyl methacrylamide, N-ethyl acrylamide, N-ethyl methacrylamide, etc. are mentioned. Of these, acrylamide and methacrylamide are particularly preferable.

このようなアミド基含有モノマーを添加する場合の添加量は、被覆形成剤の固形分中、0.1〜30質量%程度とするのが好ましく、特には1〜15質量%程度に調整することが好ましい。   The addition amount in the case of adding such an amide group-containing monomer is preferably about 0.1 to 30% by mass, particularly about 1 to 15% by mass in the solid content of the coating forming agent. Is preferred.

・少なくとも酸素原子及び/又は窒素原子を有する複素環式化合物
少なくとも酸素原子及び/又は窒素原子を有する複素環式化合物を配合してもよい。このような複素環式化合物としては、オキサゾリジン骨格を有する化合物、オキサゾリン骨格を有する化合物、オキサゾリドン骨格を有する化合物、及びオキサゾリジノン骨格を有する化合物の中から選ばれる少なくとも1種が好ましく用いられる。
-Heterocyclic compound having at least an oxygen atom and / or a nitrogen atom A heterocyclic compound having at least an oxygen atom and / or a nitrogen atom may be blended. As such a heterocyclic compound, at least one selected from a compound having an oxazolidine skeleton, a compound having an oxazoline skeleton, a compound having an oxazolidone skeleton, and a compound having an oxazolidinone skeleton is preferably used.

上記オキサゾリジン骨格を有する化合物としては、下記化学式(9)で表されるオキサゾリンのほか、その置換体が挙げられる。   Examples of the compound having an oxazolidine skeleton include oxazoline represented by the following chemical formula (9), and substituted products thereof.

Figure 0005270839
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該置換体としては、上記化学式(9)で表されるオキサゾリンの炭素原子あるいは窒素原子に結合する水素原子が、炭素原子数1〜6の置換若しくは未置換の低級アルキル基、カルボキシル基、水酸基、ハロゲン基で置換された化合物が挙げられる。上記置換された低級アルキル基としては、ヒドロキシアルキル基、低級アルコキシアルキル基等が挙げられるが、これら例示に限定されるものではない。   As the substituent, the hydrogen atom bonded to the carbon atom or nitrogen atom of the oxazoline represented by the chemical formula (9) is a substituted or unsubstituted lower alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, a carboxyl group, a hydroxyl group, Examples thereof include compounds substituted with a halogen group. Examples of the substituted lower alkyl group include a hydroxyalkyl group and a lower alkoxyalkyl group, but are not limited to these examples.

上記オキサゾリン骨格を有する化合物としては、下記化学式(8−1)で表される2−オキサゾリン、化学式(8−2)で表される3−オキサゾリン、化学式(8−3)で表される4−オキサゾリンのほか、それらの置換体が挙げられる。   Examples of the compound having an oxazoline skeleton include 2-oxazoline represented by the following chemical formula (8-1), 3-oxazoline represented by the chemical formula (8-2), and 4- represented by the chemical formula (8-3). In addition to oxazoline, those substitution products are exemplified.

Figure 0005270839
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該置換体としては、上記化学式(8−1)〜(8−3)で表されるオキサゾリン骨格を有する化合物の炭素原子あるいは窒素原子に結合する水素原子が、炭素原子数1〜6の置換若しくは未置換の低級アルキル基、カルボキシル基、水酸基、ハロゲン基で置換された化合物が挙げられる。上記置換された低級アルキル基としては、ヒドロキシアルキル基、低級アルコキシアルキル基等が挙げられるが、これら例示に限定されるものではない。   As the substituent, a hydrogen atom bonded to a carbon atom or a nitrogen atom of the compound having an oxazoline skeleton represented by the above chemical formulas (8-1) to (8-3) is substituted or substituted with 1 to 6 carbon atoms. Examples thereof include compounds substituted with an unsubstituted lower alkyl group, a carboxyl group, a hydroxyl group, and a halogen group. Examples of the substituted lower alkyl group include a hydroxyalkyl group and a lower alkoxyalkyl group, but are not limited to these examples.

上記オキサゾリン骨格を有する化合物の中でも、下記化学式(8−1−A)で表される2−メチル−2−オキサゾリンが好ましく用いられる。   Among the compounds having the oxazoline skeleton, 2-methyl-2-oxazoline represented by the following chemical formula (8-1-A) is preferably used.

Figure 0005270839
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上記オキサゾリドン骨格を有する化合物としては、下記化学式(9−1)で表される5(4)−オキサゾロン、下記化学式(9−2)で表される5(2)−オキサゾロン、下記化学式(9−3)で表される4(5)−オキサゾロン、下記化学式(9−4)で表される2(5)−オキサゾロン、下記化学式(9−5)で表される2(3)−オキサゾロンのほか、それらの置換体が挙げられる。   Examples of the compound having an oxazolidone skeleton include 5 (4) -oxazolone represented by the following chemical formula (9-1), 5 (2) -oxazolone represented by the following chemical formula (9-2), and the following chemical formula (9- In addition to 4 (5) -oxazolone represented by 3), 2 (5) -oxazolone represented by the following chemical formula (9-4), 2 (3) -oxazolone represented by the following chemical formula (9-5) , And their substitutes.

Figure 0005270839
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該置換体としては、上記化学式(9−1)〜(9−5)で表されるオキサゾリドン骨格を有する化合物の炭素原子あるいは窒素原子に結合する水素原子が、炭素原子数1〜6の置換若しくは未置換の低級アルキル基、カルボキシル基、水酸基、ハロゲン基で置換された化合物が挙げられる。上記置換された低級アルキル基としては、ヒドロキシアルキル基、低級アルコキシアルキル基等が挙げられるが、これら例示に限定されるものではない。   As the substituent, a hydrogen atom bonded to a carbon atom or a nitrogen atom of the compound having an oxazolidone skeleton represented by the above chemical formulas (9-1) to (9-5) is substituted or substituted with 1 to 6 carbon atoms. Examples thereof include compounds substituted with an unsubstituted lower alkyl group, a carboxyl group, a hydroxyl group, and a halogen group. Examples of the substituted lower alkyl group include a hydroxyalkyl group and a lower alkoxyalkyl group, but are not limited to these examples.

上記オキサゾリジノン骨格を有する化合物(又は2−オキサゾリドン骨格を有する化合物)としては、下記化学式(10)で表されるオキサゾリジノン(又は2−オキサゾリドン)のほか、その置換体が挙げられる。   Examples of the compound having an oxazolidinone skeleton (or a compound having a 2-oxazolidone skeleton) include an oxazolidinone (or 2-oxazolidone) represented by the following chemical formula (10) and a substituted product thereof.

Figure 0005270839
Figure 0005270839

該置換体としては、上記化学式(10)で表されるオキサゾリジノン(又は2−オキサゾリドン)の炭素原子あるいは窒素原子に結合する水素原子が、炭素原子数1〜6の置換若しくは未置換の低級アルキル基、カルボキシル基、水酸基、ハロゲン基で置換された化合物が挙げられる。上記置換された低級アルキル基としては、ヒドロキシアルキル基、(低級アルコキシ)アルキル基等が挙げられるが、これら例示に限定されるものではない。   Examples of the substituent include a substituted or unsubstituted lower alkyl group in which the hydrogen atom bonded to the carbon atom or nitrogen atom of the oxazolidinone (or 2-oxazolidone) represented by the chemical formula (10) is 1 to 6 carbon atoms. , A compound substituted with a carboxyl group, a hydroxyl group or a halogen group. Examples of the substituted lower alkyl group include a hydroxyalkyl group and a (lower alkoxy) alkyl group, but are not limited to these examples.

該オキサゾリジノン骨格を有する化合物の中でも、下記化学式(10−1)で表される3−メチル−2−オキサゾリドンが好ましく用いられる。   Among the compounds having the oxazolidinone skeleton, 3-methyl-2-oxazolidone represented by the following chemical formula (10-1) is preferably used.

Figure 0005270839
Figure 0005270839

このような少なくとも酸素原子及び/又は窒素原子を有する複素環式化合物を添加する場合の添加量は、上記(a)水溶性ポリマーに対し、1〜50質量%とするのが好ましく、より好ましくは3〜20質量%に調整することが好ましい。   The addition amount in the case of adding such a heterocyclic compound having at least an oxygen atom and / or a nitrogen atom is preferably 1 to 50% by mass, more preferably based on the water-soluble polymer (a). It is preferable to adjust to 3-20 mass%.

・少なくとも同一環内に2個以上の窒素原子を有する複素環式化合物
少なくとも同一環内に2個以上の窒素原子を有する複素環式化合物としては、ピラゾール、3,5−ジメチルピラゾール、2−ピラゾリン、5−ピラゾロン、3−メチル−1−フェニル−5−ピラゾロン、2,3−ジメチル−1−フェニル−5−ピラゾロン、2,3−ジメチル−4−ジメチルアミノ−1−フェニル−5−ピラゾロン、ベンゾピラゾール等のピラゾール系化合物;イミダゾール、メチルイミダゾール、2,4,5−トリフェニルイミダゾール、4−(2−アミノエチル)イミダゾール、2−アミノ−3−(4−イミダゾリル)プロピオン酸等のイミダゾール系化合物;2−イミダゾリン、2,4,5−トリフェニル−2−イミダゾリン、2−(1−ナフチルメチル)−2−イミダゾリン等のイミダゾリン系化合物;イミダゾリジン、2−イミダゾリドン、2,4−イミダゾリジンジオン、1−メチル−2,4−イミダゾリジンジオン、5−メチル−2,4−イミダゾリジンジオン、5−ヒドロキシ−2,4−イミダゾリジンジオン−5−カルボン酸、5−ウレイド−2,4−イミダゾリジンジオン、2−イミノ−1−メチル−4−イミダゾリドン、2−チオキソ−4−イミダゾリドン等のイミダゾリジン系化合物;ベンゾイミダゾール、2−フェニルベンゾイミダゾール、2−ベンゾイミダゾリノン等のベンゾイミダゾール系化合物;1,2−ジアジン、1,3−ジアジン、1,4−ジアジン、2,5−ジメチルピラジン等のジアジン系化合物;2,4(1H,3H)ピリミジンジオン、5−メチルウラシル、5−エチル−5−フェニル−4,6−パーヒドロピリミジンジオン、2−チオキソ−4(1H,3H)−ピリミジノン、4−イミノ−2(1H,3H)−ピリミジン、2,4,6(1H,3H,5H)−ピリミジントリオン等のヒドロピリミジン系化合物;シンノリン、フタラジン、キナゾリン、キノキサリン、ルミノール等のベンゾジアジン系化合物;ベンゾシノリン、フェナジン、5,10−ジヒドロフェナジン等のジベンゾジアジン系化合物;1H−1,2,3−トリアゾール、1H−1,2,4−トリアゾール、4−アミノ−1,2,4−トリアゾール等のトリアゾール系化合物;ベンゾトリアゾール、5−メチルベンゾトリアゾール等のベンゾトリアゾール系化合物;1,3,5−トリアジン、1,3,5−トリアジン−2,4,6−トリオール、2,4,6−トリメトキシ−1,3,5−トリアジン、1,3,5−トリアジン−2,4,6−トリチオール、1,3,5−トリアジン−2,4,6−トリアミン、4,6−ジアミノ−1,3,5−トリアジン−2−オール等のトリアジン系化合物、等が挙げられるが、これら例示に限定されるものではない。
A heterocyclic compound having at least two nitrogen atoms in at least the same ring At least two heterocyclic compounds having at least two nitrogen atoms in the same ring include pyrazole, 3,5-dimethylpyrazole, 2-pyrazoline 5-pyrazolone, 3-methyl-1-phenyl-5-pyrazolone, 2,3-dimethyl-1-phenyl-5-pyrazolone, 2,3-dimethyl-4-dimethylamino-1-phenyl-5-pyrazolone, Pyrazole compounds such as benzopyrazole; imidazoles such as imidazole, methylimidazole, 2,4,5-triphenylimidazole, 4- (2-aminoethyl) imidazole, 2-amino-3- (4-imidazolyl) propionic acid Compound; 2-imidazoline, 2,4,5-triphenyl-2-imidazoline, 2- (1-naphthyl) Imidazoline compounds such as methyl) -2-imidazoline; imidazolidine, 2-imidazolidone, 2,4-imidazolidinedione, 1-methyl-2,4-imidazolidinedione, 5-methyl-2,4-imidazolidinedione 5-hydroxy-2,4-imidazolidinedione-5-carboxylic acid, 5-ureido-2,4-imidazolidinedione, 2-imino-1-methyl-4-imidazolidone, 2-thioxo-4-imidazolidone, etc. An imidazolidine compound of the above; benzimidazole compounds such as benzimidazole, 2-phenylbenzimidazole, 2-benzimidazolinone; 1,2-diazine, 1,3-diazine, 1,4-diazine, 2,5-dimethyl Diazine compounds such as pyrazine; 2,4 (1H, 3H) pyrimidinedione, 5-methyl Uracil, 5-ethyl-5-phenyl-4,6-perhydropyrimidinedione, 2-thioxo-4 (1H, 3H) -pyrimidinone, 4-imino-2 (1H, 3H) -pyrimidine, 2,4,6 Hydropyrimidine compounds such as (1H, 3H, 5H) -pyrimidinetrione; benzodiazine compounds such as cinnoline, phthalazine, quinazoline, quinoxaline and luminol; dibenzodiazine compounds such as benzocinoline, phenazine and 5,10-dihydrophenazine; Triazole compounds such as 1H-1,2,3-triazole, 1H-1,2,4-triazole and 4-amino-1,2,4-triazole; benzotriazoles such as benzotriazole and 5-methylbenzotriazole Compound; 1,3,5-triazine, 1,3,5-triazi -2,4,6-triol, 2,4,6-trimethoxy-1,3,5-triazine, 1,3,5-triazine-2,4,6-trithiol, 1,3,5-triazine-2 , 4,6-triamine, triazine compounds such as 4,6-diamino-1,3,5-triazin-2-ol, and the like, but are not limited to these examples.

中でも、取り扱いが容易であり、さらには入手が容易である、等の点から、イミダゾール系化合物の単量体が好ましく用いられ、特にはイミダゾールが好ましく用いられる。   Among these, from the viewpoints of easy handling and availability, imidazole compound monomers are preferably used, and imidazole is particularly preferably used.

このような少なくとも同一環内に2個以上の窒素原子を有する複素環式化合物を添加する場合の添加量は、上記(a)水溶性ポリマーに対し、1〜15質量%程度とするのが好ましく、より好ましくは2〜10質量%程度に調整することが好ましい。   The addition amount in the case of adding a heterocyclic compound having two or more nitrogen atoms in at least the same ring is preferably about 1 to 15% by mass relative to the water-soluble polymer (a). More preferably, it is preferably adjusted to about 2 to 10% by mass.

・水溶性アミン化合物
このような水溶性アミン化合物を用いることにより、さらに不純物発生防止、pH調整等が可能となる。
-Water-soluble amine compound By using such a water-soluble amine compound, it becomes possible to further prevent the generation of impurities, adjust the pH, and the like.

かかる水溶性アミン化合物としては、25℃の水溶液におけるpKa(酸解離定数)が7.5〜13のアミン類が挙げられる。具体的には、例えば、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、2−(2−アミノエトキシ)エタノール、N,N−ジメチルエタノールアミン、N,N−ジエチルエタノールアミン、N,N−ジブチルエタノールアミン、N−メチルエタノールアミン、N−エチルエタノールアミン、N−ブチルエタノールアミン、N−メチルジエタノールアミン、モノイソプロパノールアミン、ジイソプロパノールアミン、トリイソプロパノールアミン等のアルカノールアミン類;ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、プロピレンジアミン、N,N−ジエチルエチレンジアミン、1,4−ブタンジアミン、N−エチル−エチレンジアミン、1,2−プロパンジアミン、1,3−プロパンジアミン、1,6−ヘキサンジアミン等のポリアルキレンポリアミン類;2−エチル−ヘキシルアミン、ジオクチルアミン、トリブチルアミン、トリプロピルアミン、トリアリルアミン、ヘプチルアミン、シクロヘキシルアミン等の脂肪族アミン類;ベンジルアミン、ジフェニルアミン等の芳香族アミン類;ピペラジン、N−メチル−ピペラジン、ヒドロキシエチルピペラジン等の環状アミン類等が挙げられる。中でも、沸点140℃以上(760mmHg下)のものが好ましく、例えばモノエタノールアミン、トリエタノールアミン等が好ましく用いられる。   Examples of the water-soluble amine compound include amines having a pKa (acid dissociation constant) of 7.5 to 13 in an aqueous solution at 25 ° C. Specifically, for example, monoethanolamine, diethanolamine, triethanolamine, 2- (2-aminoethoxy) ethanol, N, N-dimethylethanolamine, N, N-diethylethanolamine, N, N-dibutylethanolamine , Alkanolamines such as N-methylethanolamine, N-ethylethanolamine, N-butylethanolamine, N-methyldiethanolamine, monoisopropanolamine, diisopropanolamine, triisopropanolamine; diethylenetriamine, triethylenetetramine, propylenediamine, N, N-diethylethylenediamine, 1,4-butanediamine, N-ethyl-ethylenediamine, 1,2-propanediamine, 1,3-propanediamine, 1,6-hexane Polyalkylene polyamines such as amines; aliphatic amines such as 2-ethyl-hexylamine, dioctylamine, tributylamine, tripropylamine, triallylamine, heptylamine, cyclohexylamine; aromatic amines such as benzylamine and diphenylamine Cyclic amines such as piperazine, N-methyl-piperazine, and hydroxyethylpiperazine; Among them, those having a boiling point of 140 ° C. or higher (under 760 mmHg) are preferable, and for example, monoethanolamine, triethanolamine and the like are preferably used.

このような水溶性アミン化合物を添加する場合の添加量は、被覆形成剤の固形分中、0.1〜30質量%程度とするのが好ましく、特には2〜15質量%程度に調整することが好ましい。   In the case of adding such a water-soluble amine compound, the amount added is preferably about 0.1 to 30% by mass in the solid content of the coating forming agent, and particularly adjusted to about 2 to 15% by mass. Is preferred.

・非アミン系水溶性有機溶媒
非アミン系水溶性有機溶媒を配合することにより、より一層ディフェクトの発生を抑制することができる。
-Non-amine water-soluble organic solvent By incorporating a non-amine water-soluble organic solvent, the occurrence of defects can be further suppressed.

かかる非アミン系水溶性有機溶媒としては、水と混和性のある非アミン系有機溶媒であればよく、例えばジメチルスルホキシド等のスルホキシド類;ジメチルスルホン、ジエチルスルホン、ビス(2−ヒドロキシエチル)スルホン、テトラメチレンスルホン等のスルホン類;N,N−ジメチルホルムアミド、N−メチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチルアセトアミド、N,N−ジエチルアセトアミド等のアミド類;N−メチル−2−ピロリドン、N−エチル−2−ピロリドン、N−プロピル−2−ピロリドン、N−ヒドロキシメチル−2−ピロリドン、N−ヒドロキシエチル−2−ピロリドン等のラクタム類;1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン、1,3−ジエチル−2−イミダゾリジノン、1,3−ジイソプロピル−2−イミダゾリジノン等のイミダゾリジノン類;エチレングリコール、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコール、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコール、プロピレングリコールモノメチルエーテル、グリセリン、1,2−ブチレングリコール、1,3−ブチレングリコール、2,3−ブチレングリコール等の多価アルコール類及びその誘導体が挙げられる。中でも、ディフェクト発生抑制等の点から多価アルコール類及びその誘導体が好ましく、特にはグリセリンが好ましく用いられる。非アミン系水溶性有機溶媒は1種又は2種以上を用いることができる。   Such a non-amine water-soluble organic solvent may be any non-amine organic solvent miscible with water, such as sulfoxides such as dimethyl sulfoxide; dimethyl sulfone, diethyl sulfone, bis (2-hydroxyethyl) sulfone, Sulfones such as tetramethylene sulfone; Amides such as N, N-dimethylformamide, N-methylformamide, N, N-dimethylacetamide, N-methylacetamide, N, N-diethylacetamide; N-methyl-2-pyrrolidone N-ethyl-2-pyrrolidone, N-propyl-2-pyrrolidone, N-hydroxymethyl-2-pyrrolidone, lactams such as N-hydroxyethyl-2-pyrrolidone; 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone 1,3-diethyl-2-imidazolidinone, 1,3-diiso Imidazolidinones such as propyl-2-imidazolidinone; ethylene glycol, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monobutyl ether, ethylene glycol monomethyl ether acetate, ethylene glycol monoethyl ether acetate, diethylene glycol, diethylene glycol monomethyl Polyhydric alcohols such as ether, diethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol monobutyl ether, propylene glycol, propylene glycol monomethyl ether, glycerin, 1,2-butylene glycol, 1,3-butylene glycol, 2,3-butylene glycol and their derivatives Is mentioned. Among them, polyhydric alcohols and derivatives thereof are preferable from the viewpoint of suppressing the occurrence of defects, and glycerin is particularly preferable. One or more non-amine water-soluble organic solvents can be used.

このような非アミン系水溶性有機溶媒を添加する場合の添加量は、上記(a)水溶性ポリマーに対し、0.1〜30質量%程度とするのが好ましく、特には0.5〜15質量%程度に調整することが好ましい。   The addition amount when such a non-amine water-soluble organic solvent is added is preferably about 0.1 to 30% by mass, particularly 0.5 to 15%, based on the water-soluble polymer (a). It is preferable to adjust to about mass%.

本発明に係る微細パターンの形成方法は、レジストパターンを有する基板上に、上記被覆形成剤を被覆した後、加熱処理し、該被覆形成剤を収縮させ、次いで上記被覆形成剤を除去する工程を含む。   The method for forming a fine pattern according to the present invention includes a step of coating a substrate having a resist pattern with the coating forming agent, heat-treating the coating forming agent, and then removing the coating forming agent. Including.

レジストパターンを有する基板の作製は、特に限定されるものでなく、半導体デバイス、液晶表示素子、磁気ヘッドあるいはマイクロレンズ等の製造において用いられる常法により行うことができる。例えば、シリコンウェーハ等の基板上に、化学増幅型等のホトレジスト用組成物を、スピンナー等で塗布、乾燥してホトレジスト層を形成した後、縮小投影露光装置等により、紫外線、deep-UV、エキシマレーザー光等の活性光線を、所望のマスクパターンを介して、真空中、あるいは所定の屈折率を有する液体を介して照射するか、あるいは電子線により描画した後、加熱し、次いでこれを現像液、例えば1〜10質量%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)水溶液等のアルカリ性水溶液等を用いて現像処理することによって、基板上にホトレジストパターンを形成することができる。   The production of the substrate having a resist pattern is not particularly limited, and can be performed by a conventional method used in the production of semiconductor devices, liquid crystal display elements, magnetic heads, microlenses, and the like. For example, a photoresist composition of chemical amplification type or the like is applied onto a substrate such as a silicon wafer by using a spinner or the like and dried to form a photoresist layer, and then ultraviolet, deep-UV, or excimer is used by a reduction projection exposure apparatus or the like. An actinic ray such as a laser beam is irradiated through a desired mask pattern in a vacuum or through a liquid having a predetermined refractive index, or is drawn with an electron beam and then heated, and then this is applied to a developer. For example, a photoresist pattern can be formed on a substrate by developing with an alkaline aqueous solution such as an aqueous solution of 1 to 10% by mass tetramethylammonium hydroxide (TMAH).

なお、レジストパターンの材料となるホトレジスト用組成物としては、特に限定されるものではなく、i、g線用ホトレジスト組成物、KrF、ArF、F等のエキシマレーザー用ホトレジスト組成物、さらにはEB(電子線)用ホトレジスト組成物、EUV用ホトレジスト等、広く一般的に用いられるホトレジスト組成物を用いることができる。 As the photoresist composition which is a material of the resist pattern, is not particularly limited, i, g-line photoresist composition, KrF, ArF, excimer laser photoresist composition, such as F 2, further EB Widely and commonly used photoresist compositions such as (electron beam) photoresist compositions and EUV photoresists can be used.

a.被覆形成剤塗布工程
次いで、このようなマスクパターンとしてのホトレジストパターンを有する基板上全面に亘って、被覆形成剤を塗布し被覆する。なお、該被覆形成剤を塗布した後に、80〜100℃の温度で30〜90秒間、基板にプリベークを施してもよい。
a. Coating Forming Agent Application Step Next, a coating forming agent is applied and coated over the entire surface of the substrate having the photoresist pattern as such a mask pattern. In addition, after apply | coating this coating formation agent, you may pre-bake a board | substrate at the temperature of 80-100 degreeC for 30 to 90 second.

被覆方法は従来の熱フロープロセスにおいて通常行われていた方法に従って行うことができる。すなわち、例えばバーコーター法、ロールコーター法、スリットコーター法、スピンナーを用いた回転塗布等の公知の塗布手段により、上記被覆形成剤の水溶液を基板上に塗布する。   The coating method can be performed in accordance with a method usually performed in a conventional heat flow process. That is, for example, the aqueous solution of the coating forming agent is applied onto the substrate by a known application means such as a bar coater method, a roll coater method, a slit coater method, or spin coating using a spinner.

b.加熱処理工程
次いで、加熱処理を行って、被覆形成剤からなる塗膜を収縮させる。この塗膜の収縮作用により、該塗膜に接するホトレジストパターンが塗膜の収縮相当分幅広・広大となり、ホトレジストパターン同士が互いに近接した状態となってホトレジストパターン間の間隔が狭められる。
b. Heat treatment step Next, heat treatment is performed to shrink the coating film made of the coating forming agent. Due to the shrinkage action of the coating film, the photoresist pattern in contact with the coating film becomes wide and wide corresponding to the shrinkage of the coating film, so that the photoresist patterns are in close proximity to each other and the interval between the photoresist patterns is narrowed.

加熱処理温度は、被覆形成剤からなる塗膜の収縮を起し得る温度であって、パターンの微細化を行うに十分な温度であれば、特に限定されるものでないが、ホトレジストパターンが熱流動を起こさない温度で加熱するのが好ましい。ホトレジストパターンが熱流動を起こさない温度とは、被覆形成剤からなる塗膜が形成されてなく、ホトレジストパターンだけを形成した基板を加熱した場合、該ホトレジストパターンに寸法変化(例えば、自発的流動による寸法変化等)を生じさせない温度をいう。このような温度での加熱処理により、プロファイルの良好な微細パターンの形成をより一層効果的に行うことができ、また特にウェーハ面内におけるデューティ(Duty)比、すなわちウェーハ面内におけるパターン間隔に対する依存性を小さくすることができる等の点において極めて効果的である。現在のホトリソグラフィ技術において用いられる種々のホトレジスト組成物の熱流動が起こり始める温度を考慮すると、好ましい加熱処理は通常、80〜180℃程度の温度範囲で、ただしホトレジストが熱流動を起こさない温度で、30〜90秒間程度行われる。   The heat treatment temperature is not particularly limited as long as it is a temperature that can cause shrinkage of the coating film made of the coating forming agent and is sufficient for pattern miniaturization. It is preferred to heat at a temperature that does not cause The temperature at which the photoresist pattern does not cause thermal flow means that when a coating film made of a coating forming agent is not formed and a substrate on which only the photoresist pattern is formed is heated, the photoresist pattern changes in dimensions (for example, due to spontaneous flow). Temperature that does not cause dimensional change. The heat treatment at such a temperature makes it possible to more effectively form a fine pattern with a good profile, and particularly depends on the duty ratio in the wafer surface, that is, the pattern interval in the wafer surface. This is extremely effective in that the property can be reduced. Considering the temperature at which thermal flow of various photoresist compositions used in the current photolithography technology begins to occur, the preferred heat treatment is usually in the temperature range of about 80-180 ° C., but at a temperature at which the photoresist does not cause thermal flow. For about 30 to 90 seconds.

また、被覆形成剤からなる塗膜の厚さとしては、ホトレジストパターンの高さと同程度あるいはそれを覆う程度の高さが好ましい。   Further, the thickness of the coating film made of the coating forming agent is preferably about the same as the height of the photoresist pattern or a height that covers it.

c.被覆形成剤除去工程
この後、ホトレジストパターンを有する基板上に残留する被覆形成剤からなる塗膜は、水系溶剤、好ましくは純水により10〜60秒間洗浄することにより除去する。なお、水洗除去に先立ち、所望によりアルカリ水溶液(例えば、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)、コリン等)でリンス処理をしてもよい。本発明に係る被覆形成剤は、水での洗浄除去が容易で、かつ、基板及びホトレジストパターンから完全に除去することができる。
c. Coating Forming Agent Removal Step Thereafter, the coating film made of the coating forming agent remaining on the substrate having the photoresist pattern is removed by washing with an aqueous solvent, preferably pure water, for 10 to 60 seconds. Prior to the water removal, a rinse treatment may be performed with an alkaline aqueous solution (for example, tetramethylammonium hydroxide (TMAH), choline, etc.) as desired. The coating forming agent according to the present invention can be easily removed by washing with water, and can be completely removed from the substrate and the photoresist pattern.

そして基板上に、幅広・広大となったホトレジストパターンの間に画定された、微小化されたパターンを有する基板が得られる。   Then, a substrate having a miniaturized pattern defined between the wide and wide photoresist patterns is obtained on the substrate.

本発明により得られる微細パターンは、これまでの方法によって得られる解像限界よりもより微細なパターンサイズを有するとともに、良好なレジストパターン形状を有し、所要の要求特性を十分に満足し得る物性を備えたものである。   The fine pattern obtained by the present invention has a finer pattern size than the resolution limit obtained by the conventional methods, a good resist pattern shape, and physical properties that can sufficiently satisfy the required required characteristics. It is equipped with.

なお、上記a〜c工程を複数回、繰返して行ってもよい。このようにa〜c工程を複数回繰返すことにより、ホトレジストパターンを徐々に幅広・広大とすることができる。   In addition, you may perform the said ac process repeatedly several times. In this way, by repeating the steps a to c a plurality of times, the photoresist pattern can be gradually widened and widened.

本発明が適用される技術分野としては、半導体分野に限られず、広く液晶表示素子、磁
気ヘッド製造、さらにはマイクロレンズ製造等に用いることが可能である。
The technical field to which the present invention is applied is not limited to the semiconductor field, and can be widely used for manufacturing liquid crystal display elements, magnetic heads, and microlenses.

以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention further in detail, this invention is not limited to these Examples.

〔被覆形成剤A〕
ポリビニルピロリドンの4質量%水溶液に、ポリビニルピロリドンの総質量に対して過酢酸を400ppm配合し、被覆形成剤Aとした。
[Coating agent A]
400 ppm of peracetic acid was blended in a 4% by mass aqueous solution of polyvinylpyrrolidone with respect to the total mass of polyvinylpyrrolidone to obtain a coating forming agent A.

〔被覆形成剤B〕
ポリビニルピロリドンの4質量%水溶液に、ポリビニルピロリドンの総質量に対して過酢酸を600ppm配合し、被覆形成剤Bとした。
[Coating agent B]
600 ppm of peracetic acid was blended in a 4% by mass aqueous solution of polyvinylpyrrolidone with respect to the total mass of polyvinylpyrrolidone to obtain a coating forming agent B.

〔被覆形成剤C〕
ポリビニルピロリドンの4質量%水溶液に、ポリビニルピロリドンの総質量に対して過酢酸を200ppm配合し、被覆形成剤Cとした。
[Coating agent C]
200 ppm of peracetic acid was blended in a 4% by mass aqueous solution of polyvinylpyrrolidone with respect to the total mass of polyvinylpyrrolidone to obtain a coating forming agent C.

〔被覆形成剤D〕
アクリル酸/ビニルピロリドン(AA/VP)からなるコポリマー(AA:VP=2:1.3(重合比))7.0g、トリエチルアミン6g、及びポリオキシエチレンのリン酸エステル系界面活性剤として「プライサーフA210G」(第一工業製薬(株)製)1gを純水に溶解し、全量を100gに調整し、被覆形成剤Dとした。
[Coating agent D]
As a phosphoric acid ester surfactant of 7.0 g of a copolymer (AA: VP = 2: 1.3 (polymerization ratio)) of acrylic acid / vinyl pyrrolidone (AA / VP), triethylamine 6 g, and polyoxyethylene 1 g of Surf A210G (Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.) was dissolved in pure water, and the total amount was adjusted to 100 g.

〔被覆形成剤E〕
ポリビニルアルコールの4質量%水溶液を調製し、被覆形成剤Eとした。
[Coating agent E]
A 4 mass% aqueous solution of polyvinyl alcohol was prepared and used as a coating forming agent E.

一方、8インチシリコンウェーハ上にポジ型ホトレジストであるTARF−P7066(東京応化工業(株)製)を回転塗布し、135℃で60秒間ベーク処理し、膜厚200nmのホトレジスト層を形成した。   On the other hand, a positive photoresist TARF-P7066 (manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.) was spin-coated on an 8-inch silicon wafer and baked at 135 ° C. for 60 seconds to form a photoresist layer having a thickness of 200 nm.

該ホトレジスト層に対して、露光装置NSR-S306((株)ニコン製)を用いて露光処理し、110℃にて60秒間加熱処理を施し、2.38質量%TMAH(テトラメチルアンモニウムヒドロキシド)水溶液を用いて現像処理して、直径120nm(ホールパターン径:ホールパターン間距離=1:1)のホールパターンを形成した。   The photoresist layer is exposed using an exposure apparatus NSR-S306 (manufactured by Nikon Corporation), and subjected to a heat treatment at 110 ° C. for 60 seconds to obtain 2.38 mass% TMAH (tetramethylammonium hydroxide). Development processing was performed using an aqueous solution to form a hole pattern having a diameter of 120 nm (hole pattern diameter: distance between hole patterns = 1: 1).

次に、このレジストパターンを形成したシリコンウェーハ上に、上記被覆形成剤A〜Eをそれぞれ塗布し、膜厚200nmの被覆膜を形成し、該ウェーハを150℃で60秒間加熱処理し、該ホールパターンの微細化処理を行った。続いて23℃で純水を用いて被覆形成剤を除去した。   Next, on the silicon wafer on which the resist pattern is formed, the coating forming agents A to E are respectively applied to form a coating film having a film thickness of 200 nm, and the wafer is heated at 150 ° C. for 60 seconds, The hole pattern was refined. Subsequently, the coating forming agent was removed using pure water at 23 ° C.

これらの微細化処理について、それぞれ以下に示す評価1〜6を行った。その結果を表1に示す。   About these refinement | miniaturization processes, the evaluations 1-6 shown below were performed, respectively. The results are shown in Table 1.

評価1:ディフェクト発生の有無
前述した微細化処理後の基板を、KLA(KLAテンコール社製)にて観察しディフェクト数をカウントした。このときのディフェクト数を、被覆形成剤Eを用いて微細化処理を行った結果を100%として、これに対し、他の被覆形成剤を用いた際の結果をそれぞれ表1に示した。
Evaluation 1: Presence or absence of defect occurrence The substrate after the above-described miniaturization treatment was observed with KLA (manufactured by KLA Tencor), and the number of defects was counted. The number of defects at this time was defined as 100% of the result of performing the micronization treatment using the coating forming agent E, while the results when other coating forming agents were used are shown in Table 1, respectively.

評価2:加熱処理温度の変動による微細化量の変動
前述した微細化処理における加熱処理を、130℃・140℃・150℃・160℃の4ポイントとして、それぞれ微細化処理を行った。この微細化処理後のレジストパターン寸法を走査型電子顕微鏡にて測定した。このときの微細化量の変化量から1℃あたりの微細化量の変動量を算出し、それぞれ表1に示した。
Evaluation 2: Variation in the amount of refinement due to variation in heat treatment temperature The heat treatment in the above-described refinement treatment was performed at 4 points of 130 ° C., 140 ° C., 150 ° C., and 160 ° C., respectively. The dimension of the resist pattern after the miniaturization treatment was measured with a scanning electron microscope. The amount of change in the amount of refinement per 1 ° C. was calculated from the amount of change in the amount of refinement at this time and is shown in Table 1.

評価3:疎密パターンの微細化量の変動
前述したホールパターンのホールパターン間距離を、ホールパターン径に対して、1倍(等倍)、1.5倍、2倍、5倍としたパターンに対して、それぞれ微細化処理を行った。このときの微細化処理後のレジストパターンを走査型電子顕微鏡にて測定し、微細化量の最小量と最大量との差をそれぞれ表1に示した。
Evaluation 3: Fluctuation in the amount of miniaturization of the dense pattern In the pattern in which the distance between the hole patterns of the above-described hole pattern is 1 time (equal size), 1.5 times, 2 times, and 5 times the hole pattern diameter. On the other hand, the respective fine processing was performed. The resist pattern after the micronization treatment at this time was measured with a scanning electron microscope, and the difference between the minimum and maximum micronization amounts is shown in Table 1, respectively.

評価4:微細化処理後のレジストパターン形状
前述した微細化処理後のレジストパターン形状を走査型電子顕微鏡にて観察し評価した。その結果、レジストパターンが矩形形状の良好なものをA、パターン形状が矩形形状でないものをBとして、表1に示した。
Evaluation 4: Resist pattern shape after miniaturization treatment The resist pattern shape after the above-described miniaturization treatment was observed and evaluated with a scanning electron microscope. As a result, a resist pattern having a good rectangular shape is shown as A, and a resist pattern having a non-rectangular shape as B is shown in Table 1.

評価5:微細化量
前述した微細化処理後のレジストパターン寸法を走査型電子顕微鏡にて測定した。このときの当初レジストパターン寸法から微細化した際の微細化量をそれぞれ表1に示した。
Evaluation 5: Amount of refinement The resist pattern size after the above-described refinement treatment was measured with a scanning electron microscope. Table 1 shows the amount of fineness when the initial resist pattern dimensions were refined.

評価6:バクテリア発生の有無
前述した被覆形成剤塗布前に、好気性従属栄養細菌用フィルターであるMillpore MX00TT220を用いてろ過し、これを塗布した後の基板を3日間室温にて放置したのち、目視にてバクテリア発生の有無を評価した。この結果、バクテリアが発生していなかったものをA、バクテリアが発生していたものをBとして、それぞれ表1に示した。
Evaluation 6: Presence / absence of bacteria generation Before applying the above-described coating forming agent, after filtering using Millpore MX00TT220, which is a filter for aerobic heterotrophic bacteria, the substrate after applying this was left at room temperature for 3 days, The presence or absence of bacteria was visually evaluated. As a result, those in which no bacteria were generated were shown in Table 1, and those in which bacteria were generated were shown in Table 1, respectively.

Figure 0005270839
Figure 0005270839

上記実施例において、ポジ型ホトレジストをTARF−P7152(東京応化工業(株)製)とした以外は、全て同様の手法にて微細化処理を行い、さらに上記評価1〜6の評価と同様の評価を行った。その結果を表2に示す。   In the above examples, except that the positive photoresist is TARF-P7152 (manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.), all the same miniaturization treatments are performed, and evaluations similar to the evaluations 1 to 6 above are performed. Went. The results are shown in Table 2.

Figure 0005270839
Figure 0005270839

Claims (14)

ホトレジストパターンを有する基板上に被覆し、その熱収縮作用を利用してホトレジストパターン間隔を狭小せしめた後、該被覆を除去して微細パターンを形成するために使用されるパターン微細化用被覆形成剤であって、
(a)水溶性ポリマー(ただし、アミノ基含有水溶性ポリマーを除く)と、(b)カルボキシル基含有化合物(ただし、1−フェニル−1−シクロプロパンカルボン酸を除く)又はその塩類若しくはエステル化物、過酸化物、及び過酸の中から選ばれる少なくとも1種とを含有し、かつ、架橋剤を含有しないことを特徴とするパターン微細化用被覆形成剤。
A coating forming agent for pattern miniaturization used for forming a fine pattern by coating a substrate having a photoresist pattern, narrowing the interval of the photoresist pattern by utilizing its thermal shrinkage, and then removing the coating. Because
(A) a water-soluble polymer (excluding an amino group-containing water-soluble polymer) and (b) a carboxyl group-containing compound (excluding 1-phenyl-1-cyclopropanecarboxylic acid) or a salt or esterified product thereof, A coating forming agent for pattern miniaturization, comprising at least one selected from peroxides and peracids and not containing a crosslinking agent.
前記(a)成分が、アクリル酸、アクリル酸メチル、メタクリル酸、N−アクリロイルモルホリン、及びN−ビニルピロリドン、酢酸ビニル、及びN−ビニルイミダゾリジノンの中から選ばれる少なくとも1種のモノマーで構成される重合体若しくは共重合体、又はこれらの混合ポリマーであることを特徴とする請求項1に記載のパターン微細化用被覆形成剤。 The component (a) is composed of at least one monomer selected from acrylic acid, methyl acrylate, methacrylic acid , N -acryloylmorpholine, and N-vinylpyrrolidone, vinyl acetate, and N-vinylimidazolidinone. The coating forming agent for pattern miniaturization according to claim 1, which is a polymer or a copolymer, or a mixed polymer thereof. 前記(a)成分が、N−ビニルピロリドン及び酢酸ビニルの中から選ばれる少なくとも1種のモノマーの重合体及び/又は共重合体であることを特徴とする請求項1又は2に記載のパターン微細化用被覆形成剤。   3. The fine pattern according to claim 1, wherein the component (a) is a polymer and / or copolymer of at least one monomer selected from N-vinylpyrrolidone and vinyl acetate. Coating forming agent. 前記(a)成分が、ポリビニルピロリドンであることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載のパターン微細化用被覆形成剤。   The coating forming agent for pattern miniaturization according to any one of claims 1 to 3, wherein the component (a) is polyvinylpyrrolidone. 前記(a)成分が、質量平均分子量50000〜300000の水溶性ポリマーであることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載のパターン微細化用被覆形成剤。   The coating forming agent for pattern miniaturization according to any one of claims 1 to 4, wherein the component (a) is a water-soluble polymer having a mass average molecular weight of 50,000 to 300,000. 前記カルボキシル基含有化合物が、ソルビン酸、パラオキシ安息香酸、及び安息香酸の中から選ばれる少なくとも1種であることを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載のパターン微細化用被覆形成剤。   6. The pattern refinement coating according to claim 1, wherein the carboxyl group-containing compound is at least one selected from sorbic acid, paraoxybenzoic acid, and benzoic acid. Forming agent. 前記過酸化物が、過酸化水素であることを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載のパターン微細化用被覆形成剤。   The coating forming agent for pattern miniaturization according to any one of claims 1 to 5, wherein the peroxide is hydrogen peroxide. 前記過酸が、過酢酸及び過プロピオン酸の中から選ばれる少なくとも1種であることを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載のパターン微細化用被覆形成剤。   6. The coating forming agent for pattern miniaturization according to claim 1, wherein the peracid is at least one selected from peracetic acid and perpropionic acid. 前記(b)成分が、過酸化水素及び過酢酸の中から選ばれる少なくとも1種であることを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載のパターン微細化用被覆形成剤。   The coating forming agent for pattern miniaturization according to any one of claims 1 to 5, wherein the component (b) is at least one selected from hydrogen peroxide and peracetic acid. 固形分濃度1〜50質量%の水溶液であることを特徴とする請求項1から9のいずれか1項に記載のパターン微細化用被覆形成剤。   The coating forming agent for pattern miniaturization according to any one of claims 1 to 9, which is an aqueous solution having a solid content concentration of 1 to 50% by mass. 前記(a)成分100質量部に対して、前記(b)成分を0.001〜3質量部含有することを特徴とする請求項1から10のいずれか1項に記載のパターン微細化用被覆形成剤。   The coating for pattern miniaturization according to any one of claims 1 to 10, comprising 0.001 to 3 parts by mass of the component (b) with respect to 100 parts by mass of the component (a). Forming agent. 前記(a)成分100質量部に対して、前記(b)成分を0.01〜1質量部含有することを特徴とする請求項1から11のいずれか1項に記載のパターン微細化用被覆形成剤。   The coating for pattern miniaturization according to any one of claims 1 to 11, wherein 0.01 to 1 part by mass of the component (b) is contained with respect to 100 parts by mass of the component (a). Forming agent. ホトレジストパターンを有する基板上にパターン微細化用被覆形成剤を被覆した後、加熱処理により該パターン微細化用被覆形成剤を熱収縮させ、その熱収縮作用によりホトレジストパターン間隔を狭小せしめ、次いで前記パターン微細化用被覆形成剤を除去する工程を含み、
前記パターン微細化用被覆形成剤が、(a)水溶性ポリマーと、(b)カルボキシル基含有化合物(ただし、1−フェニル−1−シクロプロパンカルボン酸を除く)又はその塩類若しくはエステル化物、過酸化物、及び過酸の中から選ばれる少なくとも1種とを含有し、かつ、架橋剤を含有しないことを特徴とする微細パターンの形成方法。
After coating the pattern fine for coating formation agent on a substrate having a photoresist pattern, the fine patterns for coating formation agent and heat-shrunk by heat treatment, caused to narrow the photoresist pattern interval by the heat shrinkage action, then the a step of removing the fine patterns for coating formation agent seen including,
The pattern refining coating-forming agent comprises (a) a water-soluble polymer, (b) a carboxyl group-containing compound (excluding 1-phenyl-1-cyclopropanecarboxylic acid) or a salt or esterified product thereof, and peroxidation. And a method for forming a fine pattern, comprising at least one selected from peracids and not containing a crosslinking agent .
前記加熱処理を、前記基板上のホトレジストパターンが熱流動を起こさない温度で行うことを特徴とする請求項13に記載の微細パターンの形成方法。   The method of forming a fine pattern according to claim 13, wherein the heat treatment is performed at a temperature at which the photoresist pattern on the substrate does not cause thermal flow.
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