JP6027779B2 - リソグラフィー用現像またはリンス液およびそれを用いたパターン形成方法 - Google Patents

リソグラフィー用現像またはリンス液およびそれを用いたパターン形成方法 Download PDF

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Description

本発明は、半導体デバイスの製造、液晶表示素子、サーマルヘッドなどの回路基板の製造、カラーフィルター等の製造の際のリソグラフィー工程で用いられるリソグラフィー用現像液またはリンス液およびこれら現像液またはリンス液を用いたパターン形成方法に関する。
LSIなどの半導体集積回路や、フラットパネルディスプレー(FPD)の表示面の製造、FPD、サーマルヘッド等の回路基板の製造、カラーフィルターの製造などを初めとする幅広い分野において、微細素子の形成あるいは微細加工を行うために、従来からフォトリソグラフィー技術が用いられている。フォトリソグラフィー技術においては、パターン形成のためにポジ型又はネガ型のレジスト組成物が用いられている。
ところで、近年、LSIの高集積化と高速度化、FPD表示面の微細化に対応する半導体素子、回路の微細化などに伴い、デザインルールがハーフミクロンからクオーターミクロンへ、或いは更にそれ以下への微細化が求められている。このような要求に対応するためには、露光光源として可視光線或いは近紫外線(波長400〜300nm)など従来使用されてきたものでは充分ではなく、KrFエキシマレーザー(248nm)、ArFエキシマレーザー(193nm)等の遠紫外線や極端紫外線(EUV;13nm)、更にはX線、電子線等のようなより短波長の放射線を用いることが必要とされ、これら露光光源を用いるリソグラフィープロセスが提案され、実用化もされている。また、これに用いるフォトレジストについても、高解像性のものが要求され、さらにこれに加え、感度、パターン形状、画像寸法の正確さなどの性能向上も同時に求められている。これに対し、短波長の放射線に感光性を有する高感度、高解像度の感放射線性樹脂組成物として、化学増幅型感光性樹脂組成物が提案されている。この化学増幅型感光性樹脂組成物は、例えば、放射線の照射により酸を発生する化合物と酸により極性が増大する樹脂を含み、放射線の照射により酸発生化合物から酸が発生され、発生された酸による触媒的な画像形成工程によりレジスト膜に含まれる樹脂の極性を増大させ、その後アルカリ水溶液のような極性の高い現像液(ポジ型現像液)を用いて現像することによりポジ画像が、有機溶剤のような極性の低い現像液(ネガ型現像液)を用いて現像することによりネガ画像を形成することができる(例えば、特許文献1参照)。
しかしながら微細化が進むにしたがって、リソグラフィー工程の現像、リンス後におけるパターン倒れの問題が顕在化してきた。この問題は特にアスペクト比(レジストパターンの幅に対する高さの比)の高いパターンを形成する際において顕著にみられる。このパターン倒れは、リンス後にレジストパターンを乾燥する際、隣接するパターン間に溜ったリンス液の表面張力によりパターン間に負圧が生じ、隣接するレジストパターンが互いに引っ張られ、このとき複数のパターン間における表面張力による負圧に差が出ることによると考えられている(特許文献2)。このパターン倒れは、表面張力が大きい純水をリンス液として用いる場合のみならず、化学増幅型感光性樹脂組成物を露光後ネガ型現像し、有機溶剤を用いてリンスを行う際にもみられる。このため、パターン倒れの解消は、前記有機溶剤を用いてのリンスにおいても強く望まれている。
特開2008−281975号公報 特開2012−80033号公報
本発明はこのような事情に鑑みなされたものであり、酸の作用により極性が増大する樹脂を含有し、活性光線または放射線の照射によりネガ型現像液に対する溶解度が減少するレジスト組成物を用いてネガレジストパターンを形成する方法に用いられるネガ型現像またはリンス液において、現像、リンス後の残渣の問題がなく、パターン倒れの低減したレジストパターンを形成することのできるネガ型現像またはリンス液を提供することを目的とするものである。
また本発明の他の目的は、酸の作用により極性が増大する樹脂を含有し、活性光線または放射線の照射により、ネガ型現像液に対する溶解度が減少するレジスト組成物を用いてネガレジストパターンを形成する方法において、現像、リンス後の残渣の問題がなく、パターン倒れの低減したレジストパターンを形成する方法を提供することである。
本発明者らは種々検討を行ったところ、酸の作用により極性が増大する樹脂を含有し、活性光線または放射線の照射によりネガ型現像液に対する溶解度が減少するレジスト組成物を用いてネガレジストパターンを形成する際、ネガ型現像液またはネガ型現像用リンス液に低表面張力を有する有機溶剤を添加、含有させることにより、現像、リンス後の残渣の問題がなく、パターン倒れの低減したレジストパターンを形成することができることを見出し、この知見に基づいて本発明をなしたものである。
すなわち、本発明は、以下のレジストパターンの形成方法、ネガ型現像液、およびネガ型現像用リンス液に関する。
(1)酸の作用により極性が増大する樹脂を含有し、活性光線または放射線の照射によりネガ型現像液に対する溶解度が減少するレジスト組成物を用い、露光後ネガ型現像し、リンスすることによりネガパターンを形成するレジストパターン形成方法に用いられるネガ型現像またはリンス液において、該現像またはリンス液が、1−オクタノン、2−オクタノン、1−ノナノン、2−ノナノン、4−ヘプタノン、1−ヘキサノン、2−ヘキサノンおよびメチルアミルケトンからなるケトン系溶剤、および酢酸メチル、酢酸ブチル、酢酸エチル、酢酸イソプロピルおよび酢酸アミルからなるエステル系溶剤、から選ばれた少なくとも1種の有機溶剤と、CF (CF CH CH およびCF CF CF(OCH )CF(CF )CF からなるフッ素系有機溶剤、ヘキサメチルジシロキサン、オクタメチルトリシロキサンおよびデカメチルテトラシロキサンからなるシロキサン系溶剤、および2−メチルヘキサン、3−メチルヘキサン、2,2,3−トリメチルペンタン、イソオクタンおよび2,2,5−トリメチルヘキサンからなる炭化水素系溶剤、から選ばれた少なくとも1種の溶剤を含有し、前記フッ素系有機溶剤、シロキサン系溶剤および炭化水素系溶剤から選ばれた少なくとも一種の溶剤は、ネガ型現像またはリンス液の全溶剤質量に対し2〜50質量%であることを特徴とするネガ型現像またはリンス液。
(2)上記(1)に記載のネガ型現像またはリンス液において、前記ケトン系溶剤が4−ヘプタノンおよびメチルアミルケトンであり、前記エステル系溶剤が酢酸ブチル、酢酸エチルおよび酢酸アミルであり、前記フッ素系有機溶剤がCF (CF CH CH およびCF CF CF(OCH )CF(CF )CF であり、前記シロキサン系溶剤がヘキサメチルジシロキサンおよびオクタメチルトリシロキサンであり、前記炭化水素系溶剤が2,2,3−トリメチルペンタン、イソオクタンおよび2,2,5−トリメチルヘキサンであることを特徴とするネガ型現像またはリンス液。
)上記(1)または(2)に記載のネガ型現像またはリンス液において、ネガ型現像またはリンス液にさらに酸または塩基が50〜800ppm含まれることを特徴とするネガ型現像またはリンス液。
)酸の作用により極性が増大する樹脂を含有し、活性光線または放射線の照射により、ネガ型現像液に対する溶解度が減少するレジスト組成物を用い、露光後ネガ型現像し、リンスすることによりネガパターンを形成するレジストパターン形成方法において、前記ネガ型現像またはその後のリンスの際、上記(1)に記載のネガ型現像液またはリンス液を用いて現像またはリンスを行うことを特徴とするレジストパターン形成方法。
酸の作用により極性が増大する樹脂を含有し、活性光線または放射線の照射により、ネガ型現像液に対する溶解度が減少するレジスト組成物を露光後、本発明のネガ型現像液またはリンス液を用いてネガ型現像またはリンス処理することにより、微細でアスペクト比の高いネガレジストパターンを形成する際にも、パターン倒れが有効に防止でき、また残渣の問題もなく、したがって所望の形状のパターンを寸法精度よく形成することができる。
また、ネガ型現像液に低表面張力の溶剤を含有させることにより、従来の現像液に比べパターン倒れ限界線幅が改善されるとともに残渣も無い現像が行われ、リンスを省略するあるいはリンスを前記低表面張力を有する溶剤単独であるいはリンス溶剤全量に対し50質量%以上含むリンス液で行うことも可能となる。
また、ネガ型現像またはリンス液に酸または塩基を添加することにより、パターン形状のより良好なパターンを形成することができる。
以下、本発明を更に詳しく説明する。本発明においては、感光性レジスト組成物として、酸の作用により極性が増大する樹脂を含有し、活性光線または放射線の照射により、ネガ型現像液に対する溶解度が減少するレジスト組成物を用い、これを露光した後、ネガ型現像液を用いて現像し、リンス処理する際、ネガ型現像液またはリンス液の少なくともいずれかに低表面張力の溶剤を含有させることにより、パターン倒れが有効に防止されたネガレジストパターンを形成することができる。ネガ型現像液に低表面張力の溶剤を含有させる場合には、残渣なく、またパターン倒れが有効に防止されたレジストパターンを形成することができることから、リンス工程を省略することもできるし、本発明のリンス液を用いて更にリンスすることもできるし、またリンス液として、低表面張力を有する溶剤自体を用いることもできるし、低表面張力を有する溶剤を50%超える量含むリンス液を用いることもできる。本発明の方法で用いられる前記レジスト組成物としては、例えば化学増幅型感光性樹脂組成物として従来から公知または周知の組成物のいずれのものをも用いることができる。
前記レジスト組成物に用いられる、酸の作用により極性が増大し、ネガ型現像液に対する溶解度が減少する樹脂としては、樹脂の主鎖又は側鎖、あるいは、主鎖及び側鎖の両方に、酸の作用により分解し、アルカリ可溶性基を生じる基を有する樹脂が挙げられ、この樹脂は、ネガ型現像液(有機溶剤ベースの現像液)に対する溶解度が減少する樹脂であり、その代表的なものを例示すると、ヒドロキシスチレン系のポリマーに保護基としてアセタ−ル基やケタ−ル基を導入したポリマー(例えば、特開平2−141636号公報、特開平2−19847号公報、特開平4−219757号公報、特開平5−281745号公報)、t−ブトキシカルボニルオキシ基やp−テトラヒドロピラニルオキシ基を酸分解基として導入した同様のポリマー(特開平2−209977号公報、特開平3−206458号公報、特開平2−19847号公報)、アクリル酸やメタクリル酸というカルボン酸部位を有する単量体や水酸基やシアノ基を分子内に有する単量体を脂環式炭化水素基を有する単量体と共重合させた樹脂、脂環式基を含む構造で保護されたアルカリ可溶性基と、そのアルカリ可溶性基が酸により脱離して、アルカリ可溶性とならしめる構造単位を含む酸感応性樹脂(特開平9−73173号公報、特開平9−90637号、特開平10−161313号公報)などが挙げられる。
前記レジスト組成物には、活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物(光酸発生剤)が含まれるが、この光酸発生剤としては活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物であればどのようなものでもよく、例えば、ジアゾニウム塩、アンモニウム塩、ホスホニウム塩、ヨードニウム塩、スルホニウム塩、セレノニウム塩、アルソニウム塩等のオニウム塩、有機ハロゲン化合物、有機金属/有機ハロゲン化物、o−ニトロベンジル型保護基を有する光酸発生剤、イミノスルフォネ−ト等に代表される光分解してスルホン酸を発生する化合物、ジスルホン化合物、ジアゾケトスルホン、ジアゾジスルホン化合物等を挙げることができる。また、これらの光により酸を発生する基、あるいは化合物をポリマーの主鎖または側鎖に導入した化合物も用いることができる。
また、前記レジスト組成物には、必要に応じて更に酸分解性溶解阻止化合物、染料、可塑剤、界面活性剤、光増感剤、有機塩基性化合物、及び現像液に対する溶解性を促進させる化合物等が含有されていてもよい。
上記レジスト組成物は、必要に応じ反射防止膜が設けられたシリコン基板、ガラス基板等の基板上にスピナー、コーター等の適当な塗布方法により塗布され、例えばホットプレート上でプリベークされてレジスト組成物中の溶剤が除去され、フォトレジスト膜が形成される。プリベーク温度は、用いる溶剤或いはレジスト組成物により異なるが、一般に70〜150℃、好ましくは90〜150℃の温度で、ホットプレートによる場合には10〜180秒間、好ましくは30〜90秒間、クリーンオーブンによる場合には1〜30分間実施することができる。こうして形成されたフォトレジスト膜は、高圧水銀灯、メタルハライドランプ、超高圧水銀ランプ、KrFエキシマレーザー、ArFエキシマレーザー、軟X線照射装置、電子線描画装置など公知の照射装置を用い、必要に応じ所定のマスクを通して露光される。露光後ベーク(ポスト エクスポジャー ベーク:PEB)を行った後ネガ型現像液を用いてネガ型現像し、現像直後に有機溶剤リンス処理を行うことにより良好なレジストパターンを得ることができる。なお、形成されたレジストパターンは、エッチング、メッキ、イオン拡散、染色処理などのレジストとして用いられ、その後必要に応じ剥離される。
本発明においてネガ型現像あるいはリンス液は、従来ネガ型現像あるいはリンス液に用いられている22mN/mを超える表面張力を有する有機溶剤(ベース有機溶剤)と表面張力が22mN/m以下の低表面張力を有する有機溶剤からなる。本発明のネガ型現像あるいはリンス液において用いられるベース有機溶剤は、従来ネガ型現像あるいはリンス液において用いられているいずれの有機溶剤が用いられてもよい。このような有機溶剤は、1種単独で用いられてもよいし、必要であれば、複数種の溶剤が併用されてもよい。また、このようなネガ型現像あるいはリンス液に用いられている有機溶剤としては、ケトン系溶剤、アルコール系溶剤、エステル系溶剤、エーテル系溶剤、アミド系溶剤等の極性溶剤や炭化水素系溶剤が挙げられる。そして、現像あるいはリンス性の良好なものでは、その表面張力が25mN/mを超えるものもごく一般的である。以下、ネガ型現像あるいはリンス液に用いることのできる有機溶剤を具体的に例示するが、ネガ型現像液に用いられる有機溶剤がこれら例示されたものに限定されるものではない。

(ケトン系溶剤)
1−オクタノン、2−オクタノン、1−ノナノン、2−ノナノン、アセトン、4−ヘプタノン、1−ヘキサノン、2−ヘキサノン、ジイソブチルケトン、シクロヘキサノン、メチルシクロヘキサノン、フェニルアセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、アセチルアセトン、アセトニルアセトン、イオノン、ジアセトニルアルコール、アセチルカービノール、アセトフェノン、メチルナフチルケトン、イソホロン、プロピレンカーボネートなど。
(アルコール系溶剤)
メチルアルコール、エチルアルコール、n−プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、n−ブチルアルコール、sec−ブチルアルコール、tert−ブチルアルコール、イソブチルアルコール、n−ヘキシルアルコール、n−ヘプチルアルコール、n−オクチルアルコール、n−デカノールなどのアルコールや、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコールなどのグリコール系溶剤、プロピレングリコールなど。
(エステル系溶剤)
酢酸メチル、酢酸ブチル、酢酸エチル、酢酸イソプロピル、酢酸アミル、プロピ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モノブチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、エチル−3−エトキシプロピオネート、3−メトキシブチルアセテート、3−メチル−3−メトキシブチルアセテート、蟻酸メチル、蟻酸エチル、蟻酸ブチル、蟻酸プロピル、乳酸エチル、乳酸ブチル、乳酸プロピルなど。
(エーテル系溶剤)
エチレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、トリエチレングリコールモノエチルエーテル、メトキシメチルブタノール等のグリコールエーテル系溶剤、ジオキサン、テトラヒドロフランなど。
(アミド系溶剤)
N−メチル−2−ピロリドン、N,N−ジメチルアセトアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、ヘキサメチルホスホリックトリアミド、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノンなど。
(炭化水素系溶剤)
トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素系溶剤、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、デカン等の脂肪族炭化水素系(アルカン系)溶剤。
現在、現像方式としては、基板表面に現像液を表面張力によって盛り上げて一定時間静止することで現像する方法(パドル法)、基板表面に現像液を噴霧する方法(スプレー法)、一定速度で回転している基板上に一定速度で現像液塗出ノズルをスキャンしながら現像液を塗出しつづける方法(ダイナミックディスペンス法)などの種々の方法が知られており、これらの現像方式に適した、すなわちレジスト樹脂に対する溶解性のみならず、溶剤の蒸気圧などをも勘案し、均一な現像が可能となるような溶剤が、上記溶剤から適宜選択される。また、ネガ型現像の後には、有機溶剤からなるリンス液を用いて洗浄が行われる。
リンス工程においては、ネガ型現像を行った基板が前記の有機溶剤からなるリンス液を用いて洗浄処理される。洗浄処理の方法は特に限定されないが、例えば、一定速度で回転している基板上にリンス液を吐出しつづける方法(回転塗布法)、リンス液が満たされた槽中に基板を一定時間浸漬する方法(ディップ法)、基板表面にリンス液を噴霧する方法(スプレー法)などが適宜採用される。この中では、回転塗布法で洗浄処理を行い、洗浄後に基板を2,000rpm〜4,000rpmの回転数で回転させる方法でリンス液を基板上から除去する方法が好ましい。このときリンス液の蒸気圧が低い場合、基板を回転させてリンス液を除去しても基板上にリンス液が残存し、基板上に形成されたレジストパターンに浸透してレジストパターンを膨潤し、レジストパターンの寸法均一性が悪くなることがある。このため、リンス液の蒸気圧(20℃)としては、0.05kPa以上のものを好ましく用いることができる。
本発明においては、ネガ型有機溶剤現像液およびネガ型現像用有機溶剤リンス液に、低表面張力の有機溶剤が添加、含有される。本発明において「低表面張力」とは、表面張力が22mN/m以下のもの、好ましくは20mN/m以下のものをいい、低表面張力の有機溶剤としては、フッ素系有機溶剤、シロキサン系溶剤、アルカンやアルケンなどの炭化水素系溶剤が好ましいものとして挙げられる。パターン倒れの限界線幅の改善には低表面張力の現像液およびリンス液が有効である。
本発明において好ましく用いられるフッ素系有機溶剤としては、水素原子の一部または全てがフッ素原子により置換されている炭素数が6〜10のフッ素化炭化水素、例えば旭硝子製アサヒクリンAC−6000〔3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8−トリデカフルオロオクタン(CF(CFCHCH)〕、水素原子の一部ないし全部がフッ素原子により置換されている少なくとも1以上の酸素原子を環構成原子として有する複素環化合物、例えばパーフルオロ(2−ブチルテトラヒドロフラン)など、炭素原子数1〜4の炭化水素基と炭素原子数2〜10のフルオロアルキル基により構成されるハイドロフルオロエーテル、例えば住友スリーエム社製Novec7300〔CF3CF2CF(OCH3)CF(CF3)CF3〕などが挙げられる。これらの中で、好ましいものは、旭硝子製アサヒクリンAC-6000〔3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8−トリデカフルオロオクタン(CF(CFCHCH)〕、住友スリーエム社製Novec7300〔CF3CF2CF(OCH3)CF(CF3)CF3〕である。これらフッ素系有機溶剤は、1種でまたは2種以上を併用することができる。これらフッ素系有機溶剤は、ネガ型現像液の有機溶剤全質量に対し、2〜50質量%、好ましくは、5〜25質量%、さらに好ましくは、5〜10質量%で用いられる。また、リンス液に用いられる際には、リンス液の有機溶剤全質量に対し、2〜50質量%、好ましくは、5〜25質量%、さらに好ましくは、5〜10質量%で用いられる。2質量%未満ではパターン倒れ限界線幅の改善効果が少なく、一方50質量%を超える場合には、現像あるいはリンス後のパターンに残渣が多くなる傾向が強くなる。
また、シロキサン系溶剤としては、ヘキサメチルジシロキサン、オクタメチルトリシロキサン、デカメチルテトラシロキサンなどの鎖状シロキサン系溶剤などが挙げられる。これらの中で、好ましいものは、ヘキサメチルジシロキサン、オクタメチルトリシロキサンである。これらシロキサン系溶剤は、ネガ型現像液の有機溶剤全質量に対し、2〜50質量%、好ましくは、5〜25質量%、さらに好ましくは、5〜10質量%で用いられる。また、リンス液に用いられる際には、リンス液の有機溶剤全質量に対し、2〜50質量%、好ましくは、5〜25質量%、さらに好ましくは、5〜10質量%で用いられる。2質量%未満ではパターン倒れ限界線幅の改善効果が少なく、一方50質量%を超える場合には、現像あるいはリンス後のパターンに残渣が多くなる傾向が強くなる。
炭化水素系溶剤としては、炭素数7〜9の直鎖または分岐アルカンまたは炭素数7〜9の分岐アルケン、例えばヘプタン、2−メチルヘキサン、3−メチルヘキサン、ノルマルオクタン、2,2,3−トリメチルペンタン、イソオクタン、2,2,5−トリメチルヘキサン、1−ヘプテン、1−オクテンなどが挙げられる。これらの中で、好ましいものは、イソオクタン、ヘプタン、2,2,5−トリメチルヘキサンである。これら炭化水素系溶剤は、ネガ型現像液の有機溶剤全質量に対し、2〜50質量%、好ましくは、5〜25質量%、さらに好ましくは、5〜10質量%で用いられる。また、リンス液に用いられる際には、リンス液の有機溶剤全質量に対し、5〜50質量%、好ましくは、5〜25質量%、さらに好ましくは、5〜10質量%で用いられる。2質量%未満ではパターン倒れ限界線幅の改善効果が少なく、一方50質量%を超える場合には、現像あるいはリンス後のパターンに残渣が多くなる傾向が強くなる。
本発明のネガ型現像液あるいはネガ型現像用リンス液には、必要に応じ酸または塩基が本発明の効果を損なわない範囲で適宜添加されてもよい。本発明で用いられる酸または塩基としては、従来化学増幅型感光性樹脂組成物を現像、リンスする際に現像液やリンス液に添加されることが知られている酸または塩基の任意のものが用いられればよい。このような酸または塩基としては、脂肪酸、芳香族カルボン酸などの有機酸、第1級アミン、第2級アミン、第3級アミンなどの塩基、アンモニウム塩などが挙げられる。具体的には、例えば、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、安息香酸、フタル酸、サリチル酸、乳酸、リンゴ酸、クエン酸、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、フマル酸、マレイン酸、アコニット酸、グルタル酸、アジピン酸、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、トリイソプロパノールアミン、テトラメチルアンモニウムなどが挙げられる。これら酸または塩基は、添加される場合、通常ネガ型現像液またはネガ型現像用リンス液に50〜800ppm、好ましくは80〜600ppm、更に好ましくは100〜500ppmの量で用いられる。酸または塩基の量が50ppm未満ではパターン形状の改善効果が少なく、800ppmを超える場合、パターン溶解によるパターン倒れ限界線幅の悪化が見られる。
以下に実施例、比較例を挙げて本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれら実施例、比較例により何ら限定されるものではない。なお、実施例および比較例で用いられる材料およびその物性は、次のとおりである。なお、MAKはメチルアミルケトンを略したものであり、NBAは酢酸n−ブチルを略したものであり、アサヒクリンAC−6000は旭硝子社のフッ素系有機溶剤の商品名であり、Novec7300は住友スリーエム社のフッ素系有機溶剤の商品名であり、KF−96L−0.65csは、信越化学工業社のシロキサン系有機溶剤の商品名である。また、以下において「%」は「質量%」である。
Figure 0006027779
実施例1
シリコン基板上にKrF露光に対応した底面反射防止膜用組成物(AZエレクトロニックマテリアルズマニュファクチャリング株式会社製KrF−17B(商品名))をスピン塗布し、180℃、60秒間ベークして、60nm厚の反射防止膜を製膜した。その上に化学増幅型ArFレジスト組成物(AZエレクトロニックマテリアルズマニュファクチャリング株式会社製AZ AX2110P(商品名))を2880rpmでスピン塗布し、120℃で80秒間ソフトベークして、400nm厚のレジスト膜を形成した。得られた基板をKrF露光装置(キャノン株式会社製FPA−EX5(商品名);NA=0.63、Quad Mask:HTPSM 6%)でマスクサイズ200nm(L:S=1:1)を通して露光し、110℃、80秒のポスト エクスポジャー ベーク(PEB)を行った後、メチルアミルケトン40ccで現像を行い、1:1のライン アンド スペースを有するネガパターンを形成した。このネガパターンをメチルアミルケトン95%とAC6000 5%からなるリンス液40ccを用いて回転塗布法によりリンスを行い、スピンドライした。なお、露光時に露光条件を変化させることによりライン幅を変化させて、アスペクト比が異なる複数のパターンを形成させ、これらの各々に対し上記と同様の条件で現像、リンスを行った。また、リンス液の表面張力は表2に示す通りであった。表面張力は、独国KRUSS社製 動的表面張力計 BP100にて測定した。
形成されたパターンをCD−SEM(日立製作所製S−9200)で観察して、これ以上線幅を細くするとパターンが倒れる限界の線幅を評価した。実施例1におけるパターン倒れの起こらない限界の線幅(パターン倒れ限界)は127nmであった。また、この限界パターンを作製するために必要な露光量は、36(mJ/cm)であった。また、形成されたレジストパターンの残渣の有無を欠陥検査装置(KLA−Tencor Corporation社製 KLA2360)により観察した。結果を表2に示す。
実施例2〜4
リンス液で使用されるメチルアミルケトンとAC6000の使用割合を、表2の実施例2〜4の欄に記載のとおりとすることを除き実施例1と同様にして、レジストパターンを形成した。形成されたレジストパターンのパターン倒れの起こらない限界線幅、およびこの限界パターンを作製するために必要な露光量、残渣の有無、リンス液の表面張力について、実施例1と同様に評価した。結果を表2に示す。
実施例5〜8
リンス液で使用されるフッ素系有機溶剤であるアサヒクリンAC−6000をシロキサン系溶剤であるKF−96L−0.65csに替えることを除き実施例1〜4と同様にして、レジストパターンを形成した。形成されたレジストパターンのパターン倒れの起こらない限界線幅およびこの限界パターンを作製するために必要な露光量、残渣の有無、リンス液の表面張力について、実施例1〜4と同様に評価した。結果を表2に示す。
実施例9〜12
リンス液で使用されるフッ素系有機溶剤であるアサヒクリンAC−6000を炭化水素系溶剤であるイソオクタンに替えることを除き実施例1〜4と同様にして、レジストパターンを形成した。パターン倒れの起こらない限界線幅およびこの限界パターンを作製するために必要な露光量、残渣の有無、リンス液の表面張力について、実施例1〜4と同様に評価した。結果を表2に示す。
実施例13
リンス液で使用されるメチルアミルケトン(MAK)に替えてエステル系溶剤の酢酸n−ブチル(NBA)を用いることを除き実施例2と同様にして、レジストパターンを形成した。形成されたレジストパターンのパターン倒れの起こらない限界線幅およびこの限界パターンを作製するために必要な露光量、残渣の有無、リンス液の表面張力について、実施例2と同様に評価した。結果を表2に示す。
Figure 0006027779
実施例14
メチルアミルケトン100%の現像液に替えて、メチルアミルケトン95%とAC6000 5%からなる現像液を用い、リンス処理を行わないことを除き実施例1と同様にして、レジストパターンを形成した。形成されたレジストパターンのパターン倒れの起こらない限界線幅およびこの限界パターンを作製するために必要な露光量、残渣の有無について、実施例1と同様に評価した。結果を表3に示す。
実施例15〜17
メチルアミルケトン95%とAC6000 5%からなる現像液に替えて、メチルアミルケトンとAC6000の割合を表3の実施例15〜17の欄に記載された割合とすることを除き実施例14と同様にして、レジストパターンを形成した。形成されたレジストパターンのパターン倒れの起こらない限界線幅およびこの限界パターンを作製するために必要な露光量、残渣の有無について、実施例14と同様に評価した。結果を表3に示す。
Figure 0006027779
比較例1〜5
リンス液をメチルアミルケトン(MAK)(100%)(比較例1)、イソオクタン(100%)(比較例2)、AC6000(100%)(比較例3)、メチルアミルケトン(30%)とAC6000(70%)(比較例4)、酢酸n−ブチル(NBA)100%(比較例5)とすることを除き実施例1と同様にして、レジストパターンを形成した。形成されたレジストパターンのパターン倒れの起こらない限界線幅およびこの限界パターンを作製するために必要な露光量、残渣の有無、およびリンス液の表面張力について実施例1と同様に評価した。結果を表4に示す。
Figure 0006027779
比較例6〜9
現像液をMAK(メチルアミルケトン)(比較例6)、AC6000(比較例7)、イソオクタン(100%)(比較例8)、KF−96L−0.65cs(100%)(比較例9)とすることを除き実施例14と同様にして、レジストパターンを形成した。形成されたレジストパターンのパターン倒れの起こらない限界線幅およびこの限界パターンを作製するために必要な露光量、残渣の有無についても実施例14と同様に評価した。結果を表5に示す。
Figure 0006027779
上記表1〜5から、低表面張力の溶剤単独または70質量%を超える量の溶剤を用いての現像またはリンスでは、パターン形成できないかパターンに残渣の問題が起こるが、ネガ型現像液、リンス液に低表面張力の溶剤を5〜50質量%含有させることにより、パターン倒れの起こらない限界線幅は小さくなり、また残渣の問題も無いかそれほど問題となる程ではない。このことから、同じ線幅のレジストパターンを形成する際に本発明のネガ型現像液およびリンス液を用いることにより、パターン倒れの低減した良好なパターン形状を有するレジストパターンが得られることが分かる。
実施例18
リンス液に更にエタンスルホン酸を100ppm添加することを除き実施例2と同様にして、レジストパターンを形成した。形成されたレジストパターンのパターン倒れの起こらない限界線幅、およびこの限界パターンを作製するために必要な露光量、残渣の有無、リンス液の表面張力について、実施例2と同様に評価した。また、リンス後のパターン形状をCD−SEM(日立製作所製S−9200)で観察して、実施例2および比較例1のパターン形状と比較、評価した。結果を表6に示す。
実施例19
エタンスルホン酸の添加量を500ppmとすることを除き実施例18と同様にして、レジストパターンを形成した。形成されたレジストパターンのパターン倒れの起こらない限界線幅、およびこの限界パターンを作製するために必要な露光量、残渣の有無、リンス液の表面張力、リンス後のパターン形状を実施例18と同様に評価した。結果を表6に示す。
実施例20および21
エタンスルホン酸に替えてn−オクチルアミンを用いることを除き実施例18および19と同様にして、レジストパターンを形成した。形成されたレジストパターンのパターン倒れの起こらない限界線幅、およびこの限界パターンを作製するために必要な露光量、残渣の有無、リンス液の表面張力、リンス後のパターン形状を実施例18および19と同様に評価した。結果を表6に示す。
比較例10
エタンスルホン酸を100ppm添加することを除き比較例1と同様にして、レジストパターンを形成した。形成されたレジストパターンのパターン倒れの起こらない限界線幅、およびこの限界パターンを作製するために必要な露光量、残渣の有無、リンス液の表面張力を比較例1と同様に評価した。また、リンス後のパターン形状をCD−SEM(日立製作所製S−9200)で観察して、比較例1のパターン形状と比較、評価した。結果を表6に示す。なお、表6には、比較例1について、実施例2とのパターン形状の比較、評価の結果を記載した。
比較例11
エタンスルホン酸の量を1000ppmとすることを除き実施例18と同様にして、レジストパターンを形成した。形成されたレジストパターンのパターン倒れの起こらない限界線幅、およびこの限界パターンを作製するために必要な露光量、残渣の有無、リンス液の表面張力、リンス後のパターン形状を実施例18と同様に評価した。結果を表6に示す。
比較例12および13
エタンスルホン酸に替えてn−オクチルアミンを用いることを除き比較例10および11と同様にして、レジストパターンを形成した。形成されたレジストパターンのパターン倒れの起こらない限界線幅、およびこの限界パターンを作製するために必要な露光量、残渣の有無、リンス液の表面張力、リンス後のパターン形状を比較例10および11と同様に評価した。結果を表6に示す。
Figure 0006027779
表6から、本発明の低表面張力を有する溶剤を添加したリンス液に酸または塩基を添加することにより、より形状の優れたパターンを形成することができるが、低表面張力を有する溶剤が含まれていないリンス液に酸または塩基を添加する場合並びに低表面張力を有する溶剤が含まれていた場合においても1、000ppmもの多量の酸または塩基を添加した場合には、いずれもパターン溶解によるパターン倒れ限界線幅の悪化を招くことが分かる。

Claims (4)

  1. 酸の作用により極性が増大する樹脂を含有し、活性光線または放射線の照射によりネガ型現像液に対する溶解度が減少するレジスト組成物を用い、露光後ネガ型現像し、リンスすることによりネガパターンを形成するレジストパターン形成方法に用いられるネガ型現像またはリンス液において、該現像またはリンス液が、1−オクタノン、2−オクタノン、1−ノナノン、2−ノナノン、4−ヘプタノン、1−ヘキサノン、2−ヘキサノンおよびメチルアミルケトンからなるケトン系溶剤、および酢酸メチル、酢酸ブチル、酢酸エチル、酢酸イソプロピルおよび酢酸アミルからなるエステル系溶剤、から選ばれた少なくとも1種の有機溶剤と、CF (CF CH CH およびCF CF CF(OCH )CF(CF )CF からなるフッ素系有機溶剤、ヘキサメチルジシロキサン、オクタメチルトリシロキサンおよびデカメチルテトラシロキサンからなるシロキサン系溶剤、および2−メチルヘキサン、3−メチルヘキサン、2,2,3−トリメチルペンタン、イソオクタンおよび2,2,5−トリメチルヘキサンからなる炭化水素系溶剤、から選ばれた少なくとも1種の溶剤を含有し、前記フッ素系有機溶剤、シロキサン系溶剤および炭化水素系溶剤から選ばれた少なくとも一種の溶剤は、ネガ型現像またはリンス液の全溶剤質量に対し2〜50質量%であることを特徴とするネガ型現像またはリンス液。
  2. 請求項1に記載のネガ型現像またはリンス液において、前記ケトン系溶剤が4−ヘプタノンおよびメチルアミルケトンであり、前記エステル系溶剤が酢酸ブチル、酢酸エチルおよび酢酸アミルであり、前記フッ素系有機溶剤がCF (CF CH CH およびCF CF CF(OCH )CF(CF )CF であり、前記シロキサン系溶剤がヘキサメチルジシロキサンおよびオクタメチルトリシロキサンであり、前記炭化水素系溶剤が2,2,3−トリメチルペンタン、イソオクタンおよび2,2,5−トリメチルヘキサンであることを特徴とするネガ型現像またはリンス液。
  3. 請求項1または2に記載のネガ型現像またはリンス液において、ネガ型現像またはリンス液にさらに酸または塩基が50〜800ppm含まれることを特徴とするネガ型現像またはリンス液。
  4. 酸の作用により極性が増大する樹脂を含有し、活性光線または放射線の照射により、ネガ型現像液に対する溶解度が減少するレジスト組成物を用い、露光後ネガ型現像し、リンスすることによりネガパターンを形成するレジストパターン形成方法において、前記ネガ型現像またはその後のリンスの際、請求項1に記載のネガ型現像液またはリンス液を用いて現像またはリンスを行うことを特徴とするレジストパターン形成方法。
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