JP6075124B2 - 現像液の精製方法 - Google Patents
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Description
化学増幅型レジスト組成物を用いてネガ型のパターンを形成する方法に用いられ、かつ有機溶媒を主成分とする現像液の精製方法であって、
孔径0.05μm以下の濾材(I)を有する濾過装置を用い、
上記現像液を上記濾過装置内で循環させることによって、上記濾材(I)を2回以上通過させることを特徴とする現像液の精製方法である。
化学増幅型レジスト組成物を用いてレジスト膜を形成する工程、
上記レジスト膜を露光する工程、及び
当該精製現像液を用いて現像することによりネガ型のパターンを形成する工程
を含む。
本発明の現像液の精製方法は、化学増幅型レジスト組成物を用いてネガ型のパターンを形成する方法に用いられる有機溶媒を主成分とする現像液に適用されるものである。当該精製方法は、孔径0.05μm以下の濾材(I)を有する濾過装置を用い、上記現像液を上記濾過装置内で循環させることによって、濾材(I)を2回以上通過させるものである。
濾過装置は、現像液を循環させることで濾材(I)により2回以上の濾過できる構成を有するものであり、例えば図1〜図6のような構成とされる。
濾材(I)及び濾材(II)は、互いに種類の異なるものである。典型的には、濾材(I)と濾材(II)とは、孔径及び構成素材のうちの少なくとも一方が異なっている。
精製対象となる現像液(未精製現像液)は、化学増幅型レジスト組成物を用いてのネガ型のパターンの形成に用いられるものであり、有機溶媒を主成分とするものである。
当該精製現像液は、上記未精製現像液を、当該精製方法により精製したものである。
当該レジストパターン形成方法は、化学増幅型レジスト組成物を用いてレジスト膜を形成する工程(以下、「レジスト膜形成工程」という)、上記レジスト膜を露光する工程(以下、「露光工程」という)、及び当該精製現像液を用いて現像することによりネガ型のパターンを形成する工程(以下、「現像工程」という)を含む。
このレジスト膜形成工程では、化学増幅型レジスト組成物を基板上に塗布し、レジスト膜を形成することで行われる。レジスト膜形成工程で用いる化学増幅型レジスト組成物の詳細についは後述するが、この組成物は[A]酸の作用により有機溶媒を主成分とする当該精製現像液への溶解性が減少する重合体、及び[B]感放射線性酸発生体を含有する。
この露光工程では、レジスト形成工程で形成したレジスト膜の所望の領域に特定パターンのマスク、及び必要に応じて液浸液を介して縮小投影することにより露光することで行われる。露光は、所望のパターンとマスクパターンによって2回以上行ってもよい。
現像工程は、レジスト膜の露光後に、当該精製現像液を用いて現像を行うことで、レジストパターンを形成する工程である。精製現像液としてエステル系溶媒及びケトン系溶媒より選ばれる少なくとも1種を含むものを使用することで、低露光部及び未露光部を選択的に溶解・除去させることができる。
化学増幅型レジスト組成物は、上述のように[A]酸の作用により有機溶媒を主成分とする現像液への溶解性が減少する重合体、及び[B]感放射線性酸発生体を含有し、さらに、本発明の効果を損なわない限度において、他の成分を含有してもよい。以下、各成分について詳述する。
[A]重合体は、酸解離性基を含む構造単位として、構造単位(I)を有することが好ましい。ここで、「酸解離性基」とは、カルボキシル基等の極性官能基中の水素原子を置換する基であって、露光により[B]感放射線性酸発生体から発生した酸の作用により解離する基を意味する。[A]重合体は、酸解離性基を含む構造単位を有しているので、露光によりカルボキシル基等の極性官能基の数が増大し、重合体全体として極性が増大して、有機溶媒を含有する現像液に対する溶解性が低下することにより、良好なレジストパターンを形成することができる。
[A]重合体は、構造単位(I)として、酸解離性基を有する(メタ)アクリル酸エステルから誘導される構造単位を有することが好ましく、下記式(1)で表される構造単位がより好ましい。
[A]重合体において、上記構造単位(II)を有することで、レジスト膜の基板への密着性を向上できる。ここで、構造単位(II)のラクトン含有基とは、−O−C(O)−構造を含むひとつの環(ラクトン環)を含有する環式基を表す。また、構造単位(II)の環状カーボネート含有基とは、−O−C(O)−O−で表される結合を含むひとつの環(環状カーボネート環)を含有する環式基を表す。ラクトン環又は環状カーボネート環を1つめの環として数え、ラクトン環又は環状カーボネート環のみの場合は単環式基、さらに他の環構造を有する場合は、その構造に関わらず多環式基と称する。
上記構造単位(III)」としては、下記式で表される構造単位等が挙げられる。
[A]重合体は、例えば所定の各構造単位に対応する単量体を、ラジカル重合開始剤を使用し、適当な溶媒中で重合することにより製造できる。
[B]感放射線性酸発生体は、露光により酸を発生し、その酸により[A]重合体中に存在する酸解離性基を解離させカルボキシル基等を発生させる。その結果、[A]重合体が現像液に難溶性となる。
[C]重合体は、[A]重合体よりフッ素原子含有率が高い重合体であって、レジスト膜を形成した際に、膜中の[C]重合体の撥油性的特徴により、その分布がレジスト膜表層に偏在化する傾向がある重合体である。そのため、液浸露光時に酸発生剤や酸拡散制御剤等が液浸媒体に溶出することを抑制でき好ましい。
[C]重合体は、例えば所定の各構造単位に対応する単量体を、ラジカル重合開始剤を使用し、適当な溶媒中で重合することにより製造できる。
[D]溶媒は、少なくとも上記の[A]重合体、[B]感放射線性酸発生体、[C]重合体及び必要に応じて加えられる任意成分を溶解できるものであれば特に限定されない。溶媒としては、例えばアルコール系溶媒、エーテル系溶媒、ケトン系溶媒、アミド系溶媒、エステル系溶媒及びその混合溶媒等が挙げられる。
[E]酸拡散制御体は、露光により[B]感放射線性酸発生体から生じる酸のレジスト被膜中における拡散現象を制御し、非露光領域における好ましくない化学反応を抑制する効果を奏する。このような酸拡散制御体を含有することにより、レジストとしての解像度が更に向上するとともに、露光から露光後の加熱処理までの引き置き時間(PED)の変動によるレジストパターンの線幅変化を抑えることができる。
[A]重合体及び[C]重合体の合成に用いた単量体を以下に示す。
[合成例1]
上記化合物(M−1)12.8g(50モル%)、上記化合物(M−3)3.6g(10モル%)及び上記化合物(M−4)13.6g(40モル%)を2−ブタノン60gに溶解させ、さらにAIBN1.3g(5モル%)を溶解させた単量体溶液を調製した。次に、30gの2−ブタノンを投入した200mLの三口フラスコを30分窒素パージした後、反応釜を攪拌しながら80℃に加熱し、上記調製した単量体溶液を、滴下漏斗を用いて3時間かけて滴下した。滴下開始を重合開始時間とし、重合反応を6時間実施した。重合終了後、重合反応液を水冷して30℃以下に冷却し、600gのメタノールへ投入して、析出した白色粉末を濾別した。濾別した白色粉末を150gのメタノールにてスラリー状にして2度洗浄した後、再度濾別し、50℃にて17時間乾燥して白色粉末の重合体(A−1)を得た。
上記化合物(M−1)10.5g(45モル%)、上記化合物(M−2)5.7g(15モル%)及び上記化合物(M−5)13.8g(40モル%)を2−ブタノン60gに溶解させ、さらにAIBN1.1g(2モル%)を溶解させた単量体溶液を調製して用い、上記合成例1と同様にして白色粉末の重合体(A−2)を得た。
[合成例3]
上記化合物(M−6)10.4g(30モル%)及び化合物(M−7)19.6g(70モル%)を2−ブタノン60gに溶解させ、さらにAIBN1.6g(8モル%)を溶解させた単量体溶液を調製して用い、合成例1と同様にして白色粉末の重合体(C−1)を得た。
上記合成例にて合成した[A]重合体及び[C]重合体以外の化学増幅型レジスト組成物を構成する各成分([B]感放射線性酸発生体、[D]溶媒、及び[E]酸拡散制御体について以下に示す。
B−1:下記式(B−1)で表される化合物
B−2:下記式(B−2)で表される化合物
D−1:酢酸プロピレングリコールモノメチルエーテル
D−2:シクロヘキサノン
D−3:γ−ブチロラクトン
E−1:下記式(E−1)で表される化合物
E−2:下記式(E−2)で表される化合物
[調製例1]
重合体(A−1)100質量部、感放射線性酸発生体(B−1)11.6質量部、重合体(C−1)3質量部、溶媒(D−1)2,220質量部、溶媒(D−2)950質量部、及び溶媒(D−3)30質量部、並びに化合物(E−1)1.8質量部を混合して均一溶液とした。その後、孔径200nmのメンブランフィルターを用いて濾過することにより、化学増幅型レジスト組成物(J−1)を調製した。化学増幅型レジスト組成物(J−1)の固形分濃度(溶媒以外の成分の総濃度)は3.5質量%であった。
重合体(A−2)100質量部、感放射線性酸発生体(B−2)8.5質量部、重合体(C−1)3質量部、溶媒(D−1)2,220質量部、溶媒(D−2)965質量部、及び溶媒(D−3)30質量部、並びに化合物(E−2)4.5質量部を混合して均一溶液とした。その後、孔径200nmのメンブランフィルターを用いて濾過することにより、化学増幅型レジスト組成物(J−2)を調製した。化学増幅型レジスト組成物(J−2)の固形分濃度(溶媒以外の成分の総濃度)は3.5質量%であった。
現像液を表1に示す条件で精製した。
酢酸ブチル(BA)を、濾材としてポリアミド製ウルチプリーツ・P−ナイロンフィルター(日本ポール株式会社製、孔径20nm、臨界表面張力77mN/m)を用い、濾過圧力0.10MPa、流速600mL/minとして2回濾過し、精製現像液とした。
濾過回数を7回に変更した以外は実施例1と同様とし、精製現像液を得た。
濾過回数を10回に変更した以外は実施例1と同様とし、精製現像液を得た。
酢酸ブチルを、濾材として高密度ポリエチレン(HDPE)製PE・クリーンフィルター(日本ポール株式会社製、孔径10nm)を用い、濾過圧力0.10MPa、流速500mL/minとして2回濾過し、精製現像液とした。
酢酸ブチルを、濾材として材質の異なるポリアミド製ウルチプリーツ・P−ナイロンフィルター(日本ポール株式会社製、孔径20nm、臨界表面張力77mN/m)及び高密度ポリエチレン(HDPE)製PE・クリーンフィルター(日本ポール株式会社製、孔径10nm)の2種類を用い、濾過圧力0.10MPa、流速600mL/minとして2回濾過し、精製現像液を得た。
酢酸ブチルを、濾材として孔径の異なる高密度ポリエチレン(HDPE)製PE・クリーンフィルター(日本ポール株式会社製、孔径20nm)及び高密度ポリエチレン(HDPE)製PE・クリーンフィルター(日本ポール株式会社製、孔径10nm)の2種類を用い、濾過圧力0.10MPa、流速500mL/minとして2回濾過し、精製現像液を得た。
酢酸ブチルをメチル−n−アミルケトン(MAK)に変更し、濾過回数を7回に変更した以外は実施例5と同様とし、精製現像液を得た。
酢酸ブチルを、濾材として高密度ポリエチレン(HDPE)製PE・クリーンフィルター(日本ポール株式会社製、孔径10nm)を用い、濾過圧力0.10MPa、流速600mL/minとして1回濾過し、比較用の精製現像液を得た。
酢酸ブチルをメチル−n−アミルケトン(MAK)に変更した以外は比較例1と同様とし、比較用の精製現像液を得た。
酢酸ブチルを、濾材として高密度ポリエチレン(HDPE)製PE・クリーンフィルター(日本ポール株式会社製、孔径100nm)を用い、濾過圧力0.10MPa、流速600mL/minとして2回濾過し、比較用の精製現像液とした。
濾材をポリアミド製ウルチプリーツ・P−ナイロンフィルター(日本ポール株式会社製、孔径150nm)に変更した以外は比較例3と同様とし、比較用の精製現像液を得た。
12インチシリコンウェハ上に、下層反射防止膜形成用組成物(ARC66、ブルワーサイエンス製)をスピンコーター(CLEAN TRACK Lithius Pro i、東京エレクトロン製)を使用してスピンコートした後、205℃で60秒間PBを行うことにより膜厚105nmの塗膜を形成した。次に、上記塗膜上にクリーントラック(東京エレクトロン社、ACT12)を用いて、調製例1で得られた化学増幅型レジスト組成物(J−1)又は(J−2)をスピンコートし、90℃で60秒間PBした後、23℃で30秒間冷却することにより膜厚90nmのレジスト膜を形成した。
実施例1〜7及び比較例1〜4の精製現像液により現像して形成したレジストパターンについて、残渣欠陥、及びパーティクル欠陥を、下記方法に従って評価した。評価結果を表2に示す。また、使用した現像液のウェットパーティクル量を測定した結果も併せて表2に示す。
Bare−Si基板上に実施例に記載の方法で精製した精製現像液20mLを30秒間液盛し、1000rpmでスピンオフした後に2,000rpmで10秒間回転させることで乾燥させた。この基板上の粒径が0.10μm以上の異物数をKLA−TENCOR製、KLA2810を用いて測定した。本異物数をウェットパーティクル量(pcs/wf)とした。
上記手法で形成した40nmスペース部の欠陥数をKLA−TENCOR製、KLA2810を用いて測定した。さらに、上記KLA2810にて測定された欠陥を分類し、スペース部に溶け残りが残っている欠陥を残渣欠陥(pcs/wf)とした。
上記手法で形成した40nmスペース部または128nmパターン部の欠陥数をKLA−TENCOR製、KLA2810を用いて測定した。さらに、上記KLA2810にて測定された欠陥を分類し、スペース部またはパターン部に異物として残っている欠陥をパーティクル欠陥(pcs/wf)とした。
11,12 濾過ユニット
B1,B2 三方バルブ
B3,B4 バルブ
Claims (14)
- 化学増幅型レジスト組成物を用いてネガ型のパターンを形成する方法に用いられ、かつ有機溶媒を主成分とする現像液の精製方法であって、
孔径0.05μm以下の濾材(I)を有する濾過装置を用い、
上記現像液を上記濾過装置内で循環させることによって、上記濾材(I)を2回以上通過させ、
上記濾材(I)がポリアミド製であることを特徴とする現像液の精製方法。 - 化学増幅型レジスト組成物を用いてネガ型のパターンを形成する方法に用いられ、かつ有機溶媒を主成分とする現像液の精製方法であって、
孔径0.05μm以下の濾材(I)を有する濾過装置を用い、
上記現像液を上記濾過装置内で循環させることによって、上記濾材(I)を2回以上通過させ、
上記濾過装置が上記濾材(I)の上流位置及び下流位置の少なくとも一方に配置された濾材(II)をさらに備え、
上記濾材(II)が、ポリアミド製、ポリエチレン製、ポリプロピレン製又はポリテトラフルオロエチレン製であり、かつ孔径が0.05μm以下であり、
上記濾材(II)が上記濾材(I)とは異なる素材により形成されることを特徴とする現像液の精製方法。 - 上記濾材(I)が、ポリアミド製、ポリエチレン製、ポリプロピレン製又はポリテトラフルオロエチレン製である請求項2に記載の現像液の精製方法。
- 上記濾材(I)がポリアミド製である請求項3に記載の現像液の精製方法。
- 上記濾過装置が上記濾材(I)の上流位置及び下流位置の少なくとも一方に配置された濾材(II)をさらに備え、
上記濾材(II)が、ポリアミド製、ポリエチレン製、ポリプロピレン製又はポリテトラフルオロエチレン製であり、かつ孔径が0.05μm以下である請求項1に記載の現像液の精製方法。 - 上記濾材(II)が上記濾材(I)とは異なる素材により形成された請求項5に記載の現像液の精製方法。
- 上記濾材(II)が上記濾材(I)とは異なる孔径を有している請求項2、請求項5又は請求項6に記載の現像液の精製方法。
- 上記有機溶媒が、エステル系溶媒及びケトン系溶媒からなる群より選ばれる少なくとも1種を含む請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の現像液の精製方法。
- 上記有機溶媒が、酢酸ブチル、メチル−n−アミルケトン及びメチルイソアミルケトンからなる群より選ばれる少なくとも1種を含む請求項1から請求項8のいずれか1項に記載の現像液の精製方法。
- 上記濾材(I)の孔径が0.01μm以上0.04μm以下である請求項1から請求項9のいずれか1項に記載の現像液の製造方法。
- 上記濾材(I)の孔径が0.01μm以上0.02μm以下である請求項10に記載の現像液の精製方法。
- 上記濾材(I)の臨界表面張力が70mN/m以上である請求項1から請求項11のいずれか1項に記載の現像液の精製方法。
- 上記化学増幅型レジスト組成物が、
[A]酸の作用により上記現像液への溶解性が減少する重合体、及び
[B]感放射線性酸発生体
を含むものである請求項1から請求項12のいずれか1項に記載の現像液の精製方法。 - 上記[A]重合体が、酸解離性基を有する(メタ)アクリル酸エステルから誘導される構造単位を有する請求項13に記載の現像液の精製方法。
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