JP7218548B2 - Resist pattern forming method - Google Patents

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Description

本発明は、レジストパターン形成方法に関し、特には、極端紫外線を用いたレジストパターン形成方法に関するものである。 The present invention relates to a resist pattern forming method, and more particularly to a resist pattern forming method using extreme ultraviolet rays.

従来、半導体製造等の分野において、電子線などの電離放射線や紫外線などの短波長の光(以下、電離放射線と短波長の光とを合わせて「電離放射線等」と称することがある。)の照射により主鎖が切断されて現像液に対する溶解性が増大する重合体が、主鎖切断型のポジ型レジストとして使用されている。 Conventionally, in fields such as semiconductor manufacturing, ionizing radiation such as electron beams and short-wavelength light such as ultraviolet rays (hereinafter, ionizing radiation and short-wavelength light may be collectively referred to as "ionizing radiation, etc."). Polymers whose main chains are cleaved by irradiation to increase their solubility in developers have been used as positive resists of the main chain scission type.

そして、例えば特許文献1には、高感度な主鎖切断型のポジ型レジストとして、α-メチルスチレン単位とα-クロロアクリル酸メチル単位とを含有するα-メチルスチレン・α-クロロアクリル酸メチル共重合体よりなるポジ型レジストが開示されている。 For example, in Patent Document 1, α-methylstyrene/methyl α-chloroacrylate containing an α-methylstyrene unit and a methyl α-chloroacrylate unit is disclosed as a high-sensitivity main chain scission type positive resist. A positive resist comprising a copolymer is disclosed.

なお、α-メチルスチレン・α-クロロアクリル酸メチル共重合体よりなるポジ型レジストを用いて形成したレジスト膜を使用したレジストパターンの形成は、電離放射線等を照射した露光部と、電離放射線等を照射していない未露光部との現像液に対する溶解速度の差を利用して行われる。そして、現像液としては、例えば、酢酸アミルや酢酸ヘキシルなどのアルキル基を有するカルボン酸エステル溶剤が広く用いられている(例えば、特許文献2参照)。 In addition, the formation of a resist pattern using a resist film formed using a positive resist made of α-methylstyrene/α-methyl chloroacrylate copolymer consists of an exposed portion irradiated with ionizing radiation, etc., and an ionizing radiation, etc. This is done by utilizing the difference in the dissolution rate in the developing solution from the unexposed area which is not irradiated. As a developer, for example, a carboxylic acid ester solvent having an alkyl group such as amyl acetate or hexyl acetate is widely used (see, for example, Patent Document 2).

また、近年では、電子線等と比較して露光の際の近接効果が少なく、微細なパターン形成を可能にする技術として、極端紫外線(EUV:Extreme ultraviolet)を用いたEUVリソグラフィ技術が注目されている。そして、例えば非特許文献1では、α-メチルスチレン単位とα-クロロアクリル酸メチル単位とを含有するα-メチルスチレン・α-クロロアクリル酸メチル共重合体を含むポジ型レジストを用いて形成したレジスト膜について、極端紫外線を用いて露光を行った際のパターニング性能を評価している。 In recent years, EUV lithography technology using extreme ultraviolet (EUV) has attracted attention as a technology that enables the formation of fine patterns with less proximity effect during exposure compared to electron beams. there is Then, for example, in Non-Patent Document 1, a positive resist containing an α-methylstyrene/α-methyl-α-chloroacrylate copolymer containing α-methylstyrene units and methyl α-chloroacrylate units is used. The resist film is evaluated for patterning performance when exposed to extreme ultraviolet rays.

特公平8-3636号公報Japanese Patent Publication No. 8-3636 国際公開第2013/145695号WO2013/145695

Roberto Fallica,他6名、“Lithographic performance of ZEP520A and mr-PosEBR resists exposed by electron beam and extreme ultraviolet lithography”、Journal of Vacuum Science & Technology B、2017年10月Roberto Fallica, 6 others, “Lithographic performance of ZEP520A and mr-PosEBR resists exposed by electron beam and extreme ultraviolet lithography”, Journal of Vacuum Science & Technology B, October 2017

しかし、本発明者らがEUVリソグラフィ技術を用いて微細なレジストパターンの形成を試みたところ、上記従来のα-メチルスチレン・α-クロロアクリル酸メチル共重合体よりなるポジ型レジストと上記従来の現像液とを用いてでは、レジストパターンを高解像度で形成することは困難であることが明らかとなった。 However, when the inventors of the present invention attempted to form a fine resist pattern using the EUV lithography technique, they found that the positive resist made of the above-mentioned conventional α-methylstyrene/α-methyl chloroacrylate copolymer and the above-mentioned conventional positive resist. It has become clear that it is difficult to form a resist pattern with high resolution using a developer.

そこで、本発明は、極端紫外線を用いたレジストパターン形成方法であって、微細なレジストパターンを高解像度で形成可能なレジストパターン形成方法を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a resist pattern forming method using extreme ultraviolet rays, which is capable of forming a fine resist pattern with high resolution.

本発明者らは、上記目的を達成するために鋭意検討を行った。そして、本発明者らは、所定の共重合体を含むポジ型レジスト組成物を用いてレジスト膜を形成し、得られたレジスト膜を極端紫外線で露光した後、露光されたレジスト膜を所定の現像液を用いて現像すれば、微細なレジストパターンを高解像度で形成できることを見出し、本発明を完成させた。 The present inventors have made intensive studies to achieve the above object. Then, the present inventors formed a resist film using a positive resist composition containing a predetermined copolymer, exposed the obtained resist film to extreme ultraviolet rays, and then treated the exposed resist film with a predetermined The inventors have found that a fine resist pattern can be formed with high resolution by developing with a developer, and have completed the present invention.

即ち、この発明は、上記課題を有利に解決することを目的とするものであり、本発明のレジストパターン形成方法は、共重合体および溶剤を含むポジ型レジスト組成物を用いてレジスト膜を形成するレジスト膜形成工程と、前記レジスト膜を極端紫外線で露光する露光工程と、露光された前記レジスト膜を現像液で現像する現像工程とを含み、前記共重合体は、α-アルキルスチレン単位と、α-クロロアクリル酸エステル単位とを含有し、重量平均分子量が6.7×10以上であり、分子量が40000未満の成分の割合が40%以下であり、分子量が100000超の成分の割合が27%以下であり、前記現像液は、下記一般式(I):
-C(=O)-R・・・(I)
(式(I)中、R、Rはそれぞれ独立して、置換基を有していてもよいアルキル基を示す。)で示されるアルキルケトン類を含むことを特徴とする。このように、α-アルキルスチレン単位と、α-クロロアクリル酸エステル単位とを含有し、重量平均分子量が6.7×10以上であり、分子量が40000未満の成分の割合が40%以下であり、分子量が100000超の成分の割合が27%以下である共重合体を含むレジスト組成物を用いてレジスト膜を形成し、得られたレジスト膜を極端紫外線で露光した後、露光されたレジスト膜を式(I)で示されるアルキルケトン類を含む現像液を用いて現像することで、微細なレジストパターンを高解像度で形成することができる。
That is, an object of the present invention is to advantageously solve the above problems, and a method for forming a resist pattern of the present invention comprises forming a resist film using a positive resist composition containing a copolymer and a solvent. an exposure step of exposing the resist film to extreme ultraviolet rays; and a developing step of developing the exposed resist film with a developer, wherein the copolymer contains α-alkylstyrene units and , an α-chloroacrylate unit, a weight average molecular weight of 6.7×10 4 or more, a proportion of components having a molecular weight of less than 40,000 is 40% or less, and a proportion of components having a molecular weight of more than 100,000 is 27% or less, and the developer has the following general formula (I):
R 1 -C(=O)-R 2 (I)
(In Formula (I), R 1 and R 2 each independently represent an optionally substituted alkyl group). Thus, the ratio of components containing α-alkylstyrene units and α-chloroacrylate units, having a weight average molecular weight of 6.7×10 4 or more, and having a molecular weight of less than 40,000 is 40% or less. A resist film is formed using a resist composition containing a copolymer having a molecular weight of more than 100,000 and the proportion of components having a molecular weight of more than 100,000 is 27% or less, the resulting resist film is exposed to extreme ultraviolet rays, and then the exposed resist A fine resist pattern can be formed with high resolution by developing the film with a developer containing the alkyl ketones represented by the formula (I).

なお、本発明において、「重量平均分子量」は、ゲル浸透クロマトグラフィーを使用し、標準ポリスチレン換算値として測定することができる。また、本発明において、「分子量が40000未満の成分の割合」は、ゲル浸透クロマトグラフィーによって得られるクロマトグラムを使用し、クロマトグラム中のピークの総面積(A)に対するクロマトグラム中の分子量が40000未満の成分のピークの面積の合計(B)の割合(=(B/A)×100%)を算出することにより求めることができる。更に、本発明において、「分子量が100000超の成分の割合」は、ゲル浸透クロマトグラフィーによって得られるクロマトグラムを使用し、クロマトグラム中のピークの総面積(A)に対するクロマトグラム中の分子量が100000超の成分のピークの面積の合計(C)の割合(=(C/A)×100%)を算出することにより求めることができる。 In addition, in this invention, a "weight average molecular weight" can be measured as a standard polystyrene conversion value using a gel permeation chromatography. In the present invention, the "ratio of components having a molecular weight of less than 40,000" uses a chromatogram obtained by gel permeation chromatography, and the total area of peaks in the chromatogram (A) is 40,000 in the chromatogram. It can be obtained by calculating the ratio of the total (B) of the peak areas of the components below (=(B/A)×100%). Furthermore, in the present invention, the "percentage of components with a molecular weight exceeding 100,000" uses a chromatogram obtained by gel permeation chromatography, and the total area of peaks in the chromatogram (A) is 100,000 in the chromatogram. It can be obtained by calculating the ratio of the total (C) of the peak areas of the components exceeding (=(C/A)×100%).

ここで、本発明のレジストパターン形成方法は、前記式(I)で示されるアルキルケトン類中、前記Rおよび前記Rの少なくとも一方が分岐状のアルキル基であることが好ましい。式(I)中、RおよびRの少なくとも一方が分岐状のアルキル基であるアルキルケトン類であれば、レジスト膜の現像液に対する溶解性を向上させて、得られるレジストパターンの解像度を高めることができる。 Here, in the resist pattern forming method of the present invention, at least one of R 1 and R 2 in the alkyl ketones represented by formula (I) is preferably a branched alkyl group. In formula (I), if at least one of R 1 and R 2 is an alkyl ketone that is a branched alkyl group, the solubility of the resist film in a developer is improved, and the resolution of the resulting resist pattern is increased. be able to.

また、本発明のレジストパターン形成方法は、前記アルキルケトン類が、ジイソブチルケトンを含むことが好ましい。ジイソブチルケトンを含む現像液を用いれば、レジスト膜の現像液に対する溶解性を更に向上させて、得られるレジストパターンの解像度を更に高めることができる。 Moreover, in the resist pattern forming method of the present invention, it is preferable that the alkyl ketones include diisobutyl ketone. By using a developer containing diisobutyl ketone, the solubility of the resist film in the developer can be further improved, and the resolution of the obtained resist pattern can be further improved.

そして、本発明のレジストパターン形成方法は、前記共重合体の分子量分布(重量平均分子量/数平均分子量)が1.45以下であることが好ましい。共重合体の分子量分布が1.45以下であれば、ブリッジ欠陥(隣接するパータン間の橋架け)の発生が抑制されたレジストパターンを形成することができる。 In the resist pattern forming method of the present invention, the molecular weight distribution (weight average molecular weight/number average molecular weight) of the copolymer is preferably 1.45 or less. If the molecular weight distribution of the copolymer is 1.45 or less, it is possible to form a resist pattern in which the occurrence of bridging defects (bridging between adjacent patterns) is suppressed.

更に、本発明のレジストパターン形成方法において、前記分子量が40000未満の成分の割合が15%以上30%以下であることが好ましい。共重合体において分子量が40000未満の成分の割合が上記範囲内であれば、オープン欠陥(パターンの途切れ)の発生が抑制されたレジストパターンを形成することができる。 Furthermore, in the resist pattern forming method of the present invention, it is preferable that the proportion of the component having a molecular weight of less than 40,000 is 15% or more and 30% or less. If the ratio of the component having a molecular weight of less than 40,000 in the copolymer is within the above range, it is possible to form a resist pattern in which the occurrence of open defects (pattern discontinuity) is suppressed.

また、本発明のレジストパターン形成方法において、前記分子量が100000超の成分の割合が18%以上であることが好ましい。共重合体において分子量が100000超の成分の割合が上記下限値以上であれば、ブリッジ欠陥の発生が更に抑制されたレジストパターンを形成することができる。 Moreover, in the method of forming a resist pattern of the present invention, it is preferable that the proportion of the component having a molecular weight of more than 100,000 is 18% or more. If the proportion of the component having a molecular weight of more than 100,000 in the copolymer is equal to or higher than the above lower limit, it is possible to form a resist pattern in which the generation of bridging defects is further suppressed.

本発明によれば、微細なレジストパターンを高解像度で効率的に形成することができる。 According to the present invention, a fine resist pattern can be efficiently formed with high resolution.

以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。
ここで、本発明のレジストパターン形成方法は、極端紫外線の照射により主鎖が切断されて低分子量化する、主鎖切断型のポジ型レジストを使用するレジストパターンの形成方法であり、例えば、ビルドアップ基板などのプリント基板、半導体、フォトマスク、モールドなどの製造プロセスにおいてレジストパターンを形成する際に好適に用いることができる。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.
Here, the method for forming a resist pattern of the present invention is a method for forming a resist pattern using a main chain scission type positive resist whose main chain is scissed to reduce the molecular weight by irradiation with extreme ultraviolet rays. It can be suitably used when forming a resist pattern in the manufacturing process of printed boards such as up boards, semiconductors, photomasks, molds, and the like.

(レジストパターンの形成方法)
そして、本発明のレジストパターン形成方法は、所定の共重合体および溶剤を含むポジ型レジスト組成物を用いてレジスト膜を形成する工程(レジスト膜形成工程)と、レジスト膜を極端紫外線で露光する工程(露光工程)と、露光されたレジスト膜を所定の現像液で現像する工程(現像工程)とを少なくとも含む。なお、本発明のレジストパターン形成方法は、任意に、現像工程の後に現像液を除去するリンス工程を更に含み得る。
(Method for forming resist pattern)
The resist pattern forming method of the present invention comprises a step of forming a resist film using a positive resist composition containing a predetermined copolymer and a solvent (resist film forming step), and exposing the resist film to extreme ultraviolet rays. It includes at least a step (exposure step) and a step of developing the exposed resist film with a predetermined developer (development step). In addition, the resist pattern forming method of the present invention may optionally further include a rinse step for removing the developer after the developing step.

そして、本発明のレジストパターンの形成方法では、所定の重合体、極端紫外線、および所定の現像液を組み合わせて用いているので、微細なレジストパターンを高解像度で形成することができる。
なお、レジストパターンの形成方法において、極端紫外線を用いない場合には、微細なレジストパターンを形成することは困難である。また、極端紫外線を用いてレジストパターンを微細化するに当たり、所定の重合体および所定の現像液を組み合わせて用いなければ、微細なレジストパターンを高解像度で形成することはできない。
Further, in the method of forming a resist pattern of the present invention, a combination of a predetermined polymer, extreme ultraviolet rays, and a predetermined developer is used, so that a fine resist pattern can be formed with high resolution.
In addition, in the method of forming a resist pattern, it is difficult to form a fine resist pattern unless extreme ultraviolet rays are used. Further, in miniaturizing a resist pattern using extreme ultraviolet rays, a fine resist pattern cannot be formed with a high resolution unless a prescribed polymer and a prescribed developer are used in combination.

<レジスト膜形成工程>
レジスト膜形成工程では、レジストパターンを利用して加工される基板などの被加工物の上に、ポジ型レジスト組成物を塗布し、塗布したポジ型レジスト組成物を乾燥させてレジスト膜を形成する。
なお、基板としては、特に限定されることなく、プリント基板の製造等に用いられる、絶縁層と、絶縁層上に設けられた銅箔とを有する基板;および、基板上に遮光層が形成されてなるマスクブランクスなどを用いることができる。
また、ポジ型レジスト組成物の塗布方法および乾燥方法としては、特に限定されることなく、レジスト膜の形成に一般的に用いられている方法を用いることができる。
更に、レジスト膜の膜厚は、露光条件等に応じて適宜調製すればよく、例えば、10nm以上100nm以下とすることができ、好ましくは70nm以下、より好ましくは60nm以下とすることができる。
また、極端紫外線に対する感度を更に向上させる観点からは、レジスト膜形成工程で形成されるレジスト膜の密度は、1.35g/cm以上であることが好ましく、1.40g/cm以上であることがより好ましい。ここで、レジスト膜の密度は、共重合体の組成やレジスト膜の形成条件を変更することにより調整することができる。
そして、本発明のパターン形成方法では、以下のポジ型レジスト組成物を使用する。
<Resist film forming process>
In the resist film forming step, a positive resist composition is applied onto a workpiece such as a substrate to be processed using a resist pattern, and the applied positive resist composition is dried to form a resist film. .
The substrate is not particularly limited, and a substrate having an insulating layer and a copper foil provided on the insulating layer, which is used for manufacturing a printed circuit board, and a light shielding layer formed on the substrate. Mask blanks or the like can be used.
Moreover, the coating method and the drying method of the positive resist composition are not particularly limited, and methods generally used for forming a resist film can be used.
Furthermore, the film thickness of the resist film may be appropriately adjusted according to exposure conditions and the like, and can be, for example, 10 nm or more and 100 nm or less, preferably 70 nm or less, more preferably 60 nm or less.
Further, from the viewpoint of further improving the sensitivity to extreme ultraviolet rays, the density of the resist film formed in the resist film forming step is preferably 1.35 g/cm 3 or more, and is 1.40 g/cm 3 or more. is more preferable. Here, the density of the resist film can be adjusted by changing the composition of the copolymer and the formation conditions of the resist film.
In the pattern forming method of the present invention, the following positive resist composition is used.

[ポジ型レジスト組成物]
本発明のレジストパターン形成方法で使用するポジ型レジスト組成物は、以下に詳述する所定の共重合体および溶剤を含有し、任意に、レジスト組成物に配合され得る既知の添加剤を更に含有する。
[Positive resist composition]
The positive resist composition used in the method of forming a resist pattern of the present invention contains a predetermined copolymer and solvent described in detail below, and optionally further contains known additives that can be incorporated into the resist composition. do.

〔共重合体〕
ポジ型レジスト組成物に含有される共重合体は、α-アルキルスチレン単位と、α-クロロアクリル酸エステル単位とを含有するα-アルキルスチレン・α-クロロアクリル酸エステル共重合体であり、重量平均分子量、分子量が40000未満の成分の割合、および分子量が100000超の成分の割合が所定の範囲内であることを必要とする。
そして、共重合体は、α位にクロロ基(-Cl)を有するα-クロロアクリル酸エステルに由来する構造単位(α-クロロアクリル酸エステル単位)を含んでいるので、極端紫外線が照射されると、主鎖が容易に切断されて低分子量化する。また、当該共重合体は、重量平均分子量、分子量が40000未満の成分の割合、および、分子量が100000超の成分の割合が所定の範囲内にあるので、微細なレジストパターンを高解像度で形成することができる。
[Copolymer]
The copolymer contained in the positive resist composition is an α-alkylstyrene/α-chloroacrylate copolymer containing α-alkylstyrene units and α-chloroacrylate units. The average molecular weight, the proportion of components with molecular weights less than 40,000, and the proportion of components with molecular weights greater than 100,000 are required to be within specified ranges.
Since the copolymer contains a structural unit (α-chloroacrylate unit) derived from α-chloroacrylate having a chloro group (-Cl) at the α-position, it is exposed to extreme ultraviolet rays. Then, the main chain is easily cleaved to lower the molecular weight. In addition, the copolymer has a weight-average molecular weight, a proportion of a component with a molecular weight of less than 40,000, and a proportion of a component with a molecular weight of more than 100,000 within a predetermined range, so that a fine resist pattern can be formed with high resolution. be able to.

<α-アルキルスチレン単位>
ここで、α-アルキルスチレン単位は、α-アルキルスチレンに由来する構造単位である。そして、ポジ型レジスト組成物に用いる共重合体は、α-アルキルスチレン単位を有しているので、ポジ型レジストとして使用した際に、ベンゼン環の保護安定性により優れた耐ドライエッチング性を発揮する。
<α-alkylstyrene unit>
Here, the α-alkylstyrene unit is a structural unit derived from α-alkylstyrene. Since the copolymer used in the positive resist composition has α-alkylstyrene units, it exhibits excellent dry etching resistance due to the protection stability of the benzene ring when used as a positive resist. do.

そして、共重合体を構成し得るα-アルキルスチレン単位としては、特に限定されることなく、例えば、α-メチルスチレン単位、α-エチルスチレン単位、α-プロピルスチレン単位、α-ブチルスチレン単位などの炭素数が4以下の直鎖状アルキル基がα炭素に結合しているα-アルキルスチレン単位が挙げられる。中でも、耐ドライエッチング性を高める観点からは、α-アルキルスチレン単位はα-メチルスチレン単位であることが好ましい。
また、共重合体は、α-アルキルスチレン単位として上述した単位を1種類のみ有していてもよいし、2種類以上有していてもよい。
The α-alkylstyrene units that can constitute the copolymer are not particularly limited, and examples thereof include α-methylstyrene units, α-ethylstyrene units, α-propylstyrene units, α-butylstyrene units, and the like. and an α-alkylstyrene unit in which a linear alkyl group having 4 or less carbon atoms is bonded to the α carbon. Among them, the α-alkylstyrene unit is preferably an α-methylstyrene unit from the viewpoint of enhancing dry etching resistance.
Further, the copolymer may have only one type of the unit described above as the α-alkylstyrene unit, or may have two or more types.

なお、共重合体は、α-アルキルスチレン単位を30モル%以上70モル%以下の割合で含有することが好ましい。 The copolymer preferably contains 30 mol % or more and 70 mol % or less of α-alkylstyrene units.

<α-クロロアクリル酸エステル単位>
また、α-クロロアクリル酸エステル単位は、α-クロロアクリル酸エステルに由来する構造単位である。そして、ポジ型レジスト組成物に用いる共重合体は、α-クロロアクリル酸エステル単位を有しているので、極端紫外線が照射されると、塩素原子が脱離し、β開裂反応によって主鎖が容易に切断される。
<α-chloroacrylate unit>
The α-chloroacrylate unit is a structural unit derived from α-chloroacrylate. Since the copolymer used in the positive resist composition has α-chloroacrylate units, when exposed to extreme ultraviolet rays, chlorine atoms are eliminated and the main chain is easily separated by a β-cleavage reaction. is disconnected.

そして、共重合体を構成し得るα-クロロアクリル酸エステル単位としては、特に限定されることなく、例えば、α-クロロアクリル酸メチル単位、α-クロロアクリル酸エチル単位等のα-クロロアクリル酸アルキルエステル単位などが挙げられる。中でも、ポジ型レジスト組成物を用いて形成されるレジスト膜の感度を高める観点からは、α-クロロアクリル酸エステル単位はα-クロロアクリル酸メチル単位であることが好ましい。
ここで、共重合体は、α-クロロアクリル酸エステル単位として上述した単位を1種類のみ有していてもよいし、2種類以上有していてもよい。
The α-chloroacrylic acid ester unit that can constitute the copolymer is not particularly limited, and examples thereof include α-chloroacrylic acid units such as methyl α-chloroacrylate units and ethyl α-chloroacrylate units. Alkyl ester units and the like are included. Among them, from the viewpoint of increasing the sensitivity of a resist film formed using a positive resist composition, the α-chloroacrylate unit is preferably the α-methyl chloroacrylate unit.
Here, the copolymer may have only one type of the unit described above as the α-chloroacrylate unit, or may have two or more types.

なお、ポジ型レジスト組成物に用いる共重合体は、α-クロロアクリル酸エステル単位を30モル%以上70モル%以下の割合で含有することが好ましい。 The copolymer used in the positive resist composition preferably contains 30 mol % or more and 70 mol % or less of α-chloroacrylate units.

そして、ポジ型レジスト組成物に用いる共重合体は、α-アルキルスチレン単位およびα-クロロアクリル酸エステル単位以外のその他の単量体単位を含んでいてもよいが、共重合体を構成する全単量体単位(100モル%)中でα-アルキルスチレン単位およびα-クロロアクリル酸エステル単位が占める割合は、合計で90モル%以上であることが好ましく、100モル%である(即ち、共重合体はα-アルキルスチレン単位およびα-クロロアクリル酸エステル単位のみを含む)ことがより好ましい。α-アルキルスチレン単位およびα-クロロアクリル酸エステル単位の合計含有量が多い共重合体、特には単量体単位がα-アルキルスチレン単位およびα-クロロアクリル酸エステル単位のみからなる共重合体は、ポジ型レジストとして好適に使用することができるからである。 The copolymer used in the positive resist composition may contain monomer units other than α-alkylstyrene units and α-chloroacrylate units, but all The ratio of the α-alkylstyrene units and the α-chloroacrylate units in the monomer units (100 mol%) is preferably 90 mol% or more in total, and is 100 mol% (that is, the co- More preferably, the polymer contains only α-alkylstyrene units and α-chloroacrylate units. Copolymers with a large total content of α-alkylstyrene units and α-chloroacrylate units, especially copolymers whose monomer units consist only of α-alkylstyrene units and α-chloroacrylate units , can be suitably used as a positive resist.

<分子量が40000未満の成分の割合>
ポジ型レジスト組成物に用いる共重合体は、分子量が40000未満の成分の割合が、40%以下であることが必要であり、15%以上30%以下であることが好ましい。分子量が40000未満の成分の割合が40%以下であれば、微細なレジストパターンを高解像度で形成することができる。そして、分子量が40000未満の成分の割合が15%以上30%以下であれば、オープン欠陥の発生が抑制されたレジストパターンを形成することができる。
<Proportion of components with a molecular weight of less than 40,000>
The copolymer used in the positive resist composition must contain 40% or less of components having a molecular weight of less than 40,000, preferably 15% or more and 30% or less. If the proportion of components having a molecular weight of less than 40,000 is 40% or less, a fine resist pattern can be formed with high resolution. If the ratio of the component having a molecular weight of less than 40000 is 15% or more and 30% or less, it is possible to form a resist pattern in which the occurrence of open defects is suppressed.

<分子量が100000超の成分の割合>
また、ポジ型レジスト組成物に用いる共重合体は、分子量が100000超の成分の割合が、27%以下であることが必要であり、18%以上であることが好ましい。分子量が100000超の成分の割合が27%以下であれば、微細なレジストパターンを高解像度で形成することができる。そして、分子量が100000超の成分の割合が18%以上であれば、ブリッジ欠陥の発生が抑制されたレジストパターンを形成することができる。
<Proportion of components with a molecular weight exceeding 100,000>
The copolymer used in the positive resist composition should contain 27% or less, preferably 18% or more, of components having a molecular weight of more than 100,000. A fine resist pattern can be formed with high resolution if the ratio of components having a molecular weight of more than 100,000 is 27% or less. If the ratio of components having a molecular weight of more than 100,000 is 18% or more, a resist pattern can be formed in which the generation of bridging defects is suppressed.

<重量平均分子量>
ポジ型レジスト組成物に用いる共重合体の重量平均分子量(Mw)は、6.7×10以上であることが必要であり、6.8×10以上であることが好ましく、8.0×10以下であることが好ましく、7.7×10以下であることがより好ましい。重量平均分子量(Mw)が6.7×10以上であれば、微細なレジストパターンを更に高解像度で形成することができる。
<Weight average molecular weight>
The weight average molecular weight (Mw) of the copolymer used in the positive resist composition must be 6.7×10 4 or more, preferably 6.8×10 4 or more, and 8.0 ×10 4 or less is preferable, and 7.7×10 4 or less is more preferable. If the weight average molecular weight (Mw) is 6.7×10 4 or more, fine resist patterns can be formed with higher resolution.

<数平均分子量>
また、ポジ型レジスト組成物に用いる共重合体の数平均分子量(Mn)は、4.5×10以上であることが好ましく、4.8×10以上であることがより好ましく、6.0×10以下であることが好ましく、5.5×10以下であることがより好ましい。数平均分子量(Mn)が上記範囲内であれば、微細なレジストパターンを極めて高解像度で形成することができる。
<Number average molecular weight>
The number average molecular weight (Mn) of the copolymer used in the positive resist composition is preferably 4.5×10 4 or more, more preferably 4.8×10 4 or more. It is preferably 0×10 4 or less, more preferably 5.5×10 4 or less. If the number average molecular weight (Mn) is within the above range, a fine resist pattern can be formed with extremely high resolution.

<分子量分布>
そして、ポジ型レジスト組成物に用いる共重合体の分子量分布(Mw/Mn)は、1.45以下であることが好ましく、1.44以下であることがより好ましく、1.20以上であることが好ましく、1.35以上であることがより好ましい。ポジ型レジスト組成物に用いる共重合体の分子量分布(Mw/Mn)が1.45以下であれば、共重合体を含むポジ型レジスト組成物を用いることで、ブリッジ欠陥の発生を更に抑制することができる。また、ポジ型レジスト組成物に用いる共重合体の分子量分布(Mw/Mn)が1.20以上であれば、共重合体の調製が容易となる。
<Molecular weight distribution>
The molecular weight distribution (Mw/Mn) of the copolymer used in the positive resist composition is preferably 1.45 or less, more preferably 1.44 or less, and 1.20 or more. is preferred, and 1.35 or more is more preferred. If the molecular weight distribution (Mw/Mn) of the copolymer used in the positive resist composition is 1.45 or less, the use of the positive resist composition containing the copolymer further suppresses the occurrence of bridging defects. be able to. Further, when the molecular weight distribution (Mw/Mn) of the copolymer used in the positive resist composition is 1.20 or more, the copolymer can be easily prepared.

(共重合体の調製方法)
そして、上述した性状を有する共重合体は、例えば、α-アルキルスチレンとα-クロロアクリル酸エステルとを含む単量体組成物を、溶液重合などの既知の重合方法を用いて重合させた後、得られた共重合体を回収し、任意に精製することにより調製することができる。
なお、共重合体の組成、分子量分布、重量平均分子量および数平均分子量、並びに、共重合体中の各分子量の成分の割合は、重合条件および精製条件を変更することにより調整することができる。具体的には、例えば、重量平均分子量および数平均分子量は、重合温度を高くすれば、小さくすることができる。また、重量平均分子量および数平均分子量は、重合時間を短くすれば、小さくすることができる。
(Method for preparing copolymer)
Then, the copolymer having the properties described above can be obtained, for example, after polymerizing a monomer composition containing α-alkylstyrene and α-chloroacrylate using a known polymerization method such as solution polymerization. , can be prepared by recovering the resulting copolymer and optionally purifying it.
The composition, molecular weight distribution, weight average molecular weight and number average molecular weight of the copolymer, and the ratio of each molecular weight component in the copolymer can be adjusted by changing the polymerization conditions and purification conditions. Specifically, for example, the weight average molecular weight and number average molecular weight can be decreased by increasing the polymerization temperature. Also, the weight average molecular weight and number average molecular weight can be reduced by shortening the polymerization time.

<単量体組成物の重合>
ここで、共重合体の調製に用いる単量体組成物としては、α-アルキルスチレンおよびα-クロロアクリル酸エステルを含む単量体と、重合開始剤と、任意に添加される溶媒と、任意に添加される添加剤との混合物を用いることができる。そして、単量体組成物の重合は、既知の方法を用いて行うことができる。中でも、溶媒としては、シクロペンタノンなどを用いることが好ましく、重合開始剤としては、アゾビスイソブチロニトリルなどのラジカル重合開始剤を用いることが好ましい。
<Polymerization of Monomer Composition>
Here, the monomer composition used for preparing the copolymer includes a monomer containing α-alkylstyrene and α-chloroacrylate, a polymerization initiator, an optionally added solvent, and an optional It is possible to use mixtures with additives added to the Polymerization of the monomer composition can then be carried out using known methods. Among them, cyclopentanone or the like is preferably used as the solvent, and a radical polymerization initiator such as azobisisobutyronitrile is preferably used as the polymerization initiator.

なお、共重合体の組成は、重合に使用した単量体組成物中の各単量体の含有割合を変更することにより調整することができる。 The composition of the copolymer can be adjusted by changing the content ratio of each monomer in the monomer composition used for polymerization.

そして、単量体組成物を重合して得られた重合液中に含まれている共重合体は、特に限定されることなく、例えば、任意にテトラヒドロフラン等の良溶媒を重合液に添加した後、重合液をメタノール等の貧溶媒中に滴下して共重合体を凝固させ、ろ過などの固液分離手段を用いて凝固した共重合体を分離する(重合液から溶媒と残存モノマー等の未反応物とを除去する)ことにより、回収することができる。
なお、共重合体の回収方法は上述した方法に限定されるものではなく、共重合体は、溶媒および未反応物の留去などの既知の方法を用いて回収してもよい。また、回収した共重合体は、必要に応じて以下のようにして精製することができる。
And the copolymer contained in the polymerization liquid obtained by polymerizing the monomer composition is not particularly limited, for example, after optionally adding a good solvent such as tetrahydrofuran to the polymerization liquid , the polymerization liquid is dropped into a poor solvent such as methanol to solidify the copolymer, and the solidified copolymer is separated using a solid-liquid separation means such as filtration (the solvent and remaining monomers, etc., are separated from the polymerization liquid). can be recovered by removing the reactants).
The method for recovering the copolymer is not limited to the method described above, and the copolymer may be recovered using a known method such as distilling off the solvent and unreacted substances. Moreover, the recovered copolymer can be purified as follows, if necessary.

<共重合体の精製>
得られた共重合体を精製して上述した性状を有する共重合体を得る際に用いる精製方法としては、特に限定されることなく、再沈殿法やカラムクロマトグラフィー法などの既知の精製方法を用いることができる。中でも、精製方法としては、再沈殿法を用いることが好ましい。
なお、共重合体の精製は、複数回繰り返して実施してもよい。
<Purification of copolymer>
The purification method used for purifying the obtained copolymer to obtain a copolymer having the above-described properties is not particularly limited, and known purification methods such as reprecipitation and column chromatography can be used. can be used. Among them, it is preferable to use a reprecipitation method as the purification method.
In addition, the purification of the copolymer may be repeated several times.

そして、再沈殿法による共重合体の精製は、例えば、得られた共重合体をテトラヒドロフラン等の良溶媒に溶解した後、得られた溶液を、テトラヒドロフラン等の良溶媒とメタノール等の貧溶媒との混合溶媒に滴下し、共重合体の一部を析出させることにより行うことが好ましい。このように、良溶媒と貧溶媒との混合溶媒中に共重合体の溶液を滴下して共重合体の精製を行えば、良溶媒および貧溶媒の種類や混合比率を変更することにより、得られる共重合体の分子量分布、重量平均分子量および数平均分子量、並びに、共重合体中の各分子量の成分の割合を容易に調整することができる。具体的には、例えば、混合溶媒中の良溶媒の割合を高めるほど、混合溶媒中で析出する共重合体の分子量を大きくすることができる。 Purification of the copolymer by the reprecipitation method is performed, for example, by dissolving the obtained copolymer in a good solvent such as tetrahydrofuran, and then mixing the resulting solution with a good solvent such as tetrahydrofuran and a poor solvent such as methanol. is added dropwise to the mixed solvent to precipitate a part of the copolymer. In this way, by purifying a copolymer by dropping a solution of a copolymer into a mixed solvent of a good solvent and a poor solvent, it is possible to obtain The molecular weight distribution, weight average molecular weight and number average molecular weight of the resulting copolymer, as well as the ratio of each molecular weight component in the copolymer can be easily adjusted. Specifically, for example, the higher the ratio of the good solvent in the mixed solvent, the greater the molecular weight of the copolymer that precipitates in the mixed solvent.

なお、再沈殿法により共重合体を精製する場合、ポジ型レジスト組成物に用いる共重合体としては、所望の性状を満たせば、良溶媒と貧溶媒との混合溶媒中で析出した共重合体を用いてもよいし、混合溶媒中で析出しなかった共重合体(即ち、混合溶媒中に溶解している共重合体)を用いてもよい。ここで、混合溶媒中で析出しなかった共重合体は、濃縮乾固などの既知の手法を用いて混合溶媒中から回収することができる。 In the case of purifying the copolymer by the reprecipitation method, the copolymer used in the positive resist composition is a copolymer precipitated in a mixed solvent of a good solvent and a poor solvent, provided that the desired properties are satisfied. may be used, or a copolymer that did not precipitate in the mixed solvent (that is, a copolymer dissolved in the mixed solvent) may be used. Here, the copolymer that has not precipitated in the mixed solvent can be recovered from the mixed solvent using a known technique such as concentration to dryness.

<溶剤>
そして、本発明のレジストパターン形成方法にて使用するポジ型レジスト組成物に含有される溶剤としては、上述した共重合体を溶解可能な溶剤であれば既知の溶剤を用いることができる。中でも、適度な粘度のポジ型レジスト組成物を得てポジ型レジスト組成物の塗工性を向上させる観点からは、溶剤は、シクロペンタノン、3-メトキシプロピオン酸メチル、クロトン酸メチル、およびアニソールからなる群より選択される少なくとも1種を含むことが好ましく、アニソールを含むことが好ましい。また、溶剤として、これらの成分を1種単独で用いてもよく、2種以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。また、上述したように、溶剤は、混合物でもよいが、溶剤の回収及び再利用の容易性の観点から、単一の物質からなる単一溶剤であることが好ましい。
<Solvent>
As the solvent contained in the positive resist composition used in the method for forming a resist pattern of the present invention, known solvents can be used as long as they are capable of dissolving the above-described copolymer. Among them, from the viewpoint of obtaining a positive resist composition having an appropriate viscosity and improving the coatability of the positive resist composition, the solvents include cyclopentanone, methyl 3-methoxypropionate, methyl crotonate, and anisole. It preferably contains at least one selected from the group consisting of, and preferably contains anisole. Moreover, as a solvent, these components may be used individually by 1 type, and may be used in combination of 2 or more types by arbitrary ratios. Further, as described above, the solvent may be a mixture, but from the viewpoint of ease of recovery and reuse of the solvent, it is preferably a single solvent made of a single substance.

<露光工程>
露光工程では、レジスト膜形成工程で形成したレジスト膜を極端紫外線で露光して、所望のパターンを描画する。
<Exposure process>
In the exposure step, the resist film formed in the resist film formation step is exposed to extreme ultraviolet rays to draw a desired pattern.

なお、照射する極端紫外線の波長は、特に限定されることなく、例えば、1nm以上30nm以下とすることができ、好ましくは13.5nmとすることができる。
また、極端紫外線の照射には、EQ-10M(ENERGETIQ社製)、NXE(ASML社製)などの既知の露光装置を用いることができる。
そして、露光量は、通常、10mJ/cm以上2000mJ/cm以下であり、露光時間は、通常、0.1秒以上180秒以下である。
The wavelength of the extreme ultraviolet rays to be irradiated is not particularly limited, and can be, for example, 1 nm or more and 30 nm or less, preferably 13.5 nm.
Also, a known exposure apparatus such as EQ-10M (manufactured by ENERGETIQ) and NXE (manufactured by ASML) can be used for extreme ultraviolet irradiation.
The exposure amount is usually 10 mJ/cm 2 or more and 2000 mJ/cm 2 or less, and the exposure time is usually 0.1 second or more and 180 seconds or less.

<現像工程>
現像工程では、露光されたレジスト膜を、以下に詳述する所定の現像液を用いて現像する。具体的には、露光工程で露光されたレジスト膜と、現像液とを接触させてレジスト膜を現像し、被加工物上にレジストパターンを形成する。
ここで、レジスト膜と現像液とを接触させる方法としては、特に限定されることなく、現像液中へのレジスト膜の浸漬やレジスト膜への現像液の塗布等の既知の手法を用いることができる。
<Development process>
In the development step, the exposed resist film is developed using a prescribed developer, which will be described in detail below. Specifically, the resist film exposed in the exposure step is brought into contact with a developer to develop the resist film, thereby forming a resist pattern on the workpiece.
Here, the method for bringing the resist film into contact with the developer is not particularly limited, and known techniques such as immersion of the resist film in the developer and application of the developer to the resist film can be used. can.

[現像液]
そして、現像工程において使用する現像液は、下記一般式(I):
-C(=O)-R・・・(I)
で示されるアルキルケトン類を含むことを必要とする。
[Developer]
The developer used in the development step has the following general formula (I):
R 1 -C(=O)-R 2 (I)
It is necessary to contain alkyl ketones represented by.

式(I)中、R、Rはそれぞれ独立して、置換基を有していてもよいアルキル基を示す。なお、本発明において、「置換基を有していてもよい」とは、「無置換の、または、置換基を有する」の意味である。また、RおよびRで表されるアルキル基が置換基を有する場合、当該置換基を有するアルキル基の炭素数は、置換基の炭素数を含まないものとする。そして、本発明において、「アルキル基」とは、鎖状(直鎖状または分岐状)の飽和炭化水素基を意味し、「アルキル基」には、環状の飽和炭化水素基である「シクロアルキル基」は含まれないものとする。 In formula (I), R 1 and R 2 each independently represent an optionally substituted alkyl group. In the present invention, "optionally having a substituent" means "unsubstituted or having a substituent". In addition, when the alkyl group represented by R 1 and R 2 has a substituent, the number of carbon atoms in the alkyl group having the substituent does not include the number of carbon atoms in the substituent. In the present invention, the "alkyl group" means a chain (linear or branched) saturated hydrocarbon group, and the "alkyl group" includes a cyclic saturated hydrocarbon group "cycloalkyl "base" shall not be included.

ここで、式(I)中、RおよびRで表される置換基を有していてもよいアルキル基のアルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基等の直鎖状のアルキル基;イソプロピル基、イソブチル基、tert-ブチル基等分岐状のアルキル基等が挙げられる。中でも、アルキル基は、炭素数1以上10以下であることが好ましく、6以下であることがより好ましく、4以下であることが更に好ましい。 Here, in formula (I), the alkyl group of the optionally substituted alkyl group represented by R 1 and R 2 includes a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group, a pentyl group, linear alkyl groups such as hexyl; branched alkyl groups such as isopropyl, isobutyl, and tert-butyl; Among them, the alkyl group preferably has 1 or more and 10 or less carbon atoms, more preferably 6 or less, and even more preferably 4 or less.

また、レジスト膜の現像液に対する溶解性を向上させる観点からは、式(I)中、RおよびRの少なくとも一方が分岐状のアルキル基であることが好ましく、双方が分岐状のアルキル基であることがより好ましい。 Further, from the viewpoint of improving the solubility of the resist film in a developer, at least one of R 1 and R 2 in formula (I) is preferably a branched alkyl group, and both are branched alkyl groups. is more preferable.

そして、式(I)中、RおよびRで表される置換基を有していてもよいアルキル基の置換基としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子等のハロゲン原子;メトキシ基、エトキシ基等のアルコキシ基;ニトロ基、シアノ基;等が挙げられる。 In formula (I), the substituents of the optionally substituted alkyl group represented by R 1 and R 2 include halogen atoms such as a fluorine atom, a chlorine atom and a bromine atom; a methoxy group; alkoxy group such as ethoxy group; nitro group, cyano group; and the like.

ここで、式(I)で示されるアルキルケトン類の具体例としては、アセトン、ジエチルケトン、ジプロピルケトン、ジイソプロピルケトン、ジブチルケトン、ジイソブチルケトン、ジペンチルケトン、ジイソペンチルケトン、ジヘプチルケトン、ジオクチルケトン、tert-ブチルメチルケトン等が挙げられる。なお、式(I)で示されるアルキルケトン類は、1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。 Specific examples of the alkyl ketones represented by formula (I) include acetone, diethyl ketone, dipropyl ketone, diisopropyl ketone, dibutyl ketone, diisobutyl ketone, dipentyl ketone, diisopentyl ketone, diheptyl ketone, and dioctyl. ketone, tert-butyl methyl ketone and the like. The alkyl ketones represented by formula (I) may be used singly or in combination of two or more at any ratio.

これらの中でも、レジスト膜の現像液に対する溶解性を更に向上させる観点からは、式(I)で示されるアルキルケトン類は、ジイソプロピルケトン、ジイソブチルケトン、ジイソペンチルケトン、tert-ブチルメチルケトン等の、式(I)中、RまたはRの少なくとも一方が分岐状のアルキル基である分岐型のアルキルケトン類を含むことが好ましく、ジイソプロピルケトン、ジイソブチルケトン、ジイソペンチルケトン等の、式(I)中、RおよびRの双方が分岐状のアルキル基である分岐型のアルキルケトン類を含むことがより好ましく、ジイソブチルケトンを含むことが更に好ましく、ジイソブチルケトンを単独で用いることが特に好ましい。 Among these, from the viewpoint of further improving the solubility of the resist film in the developer, the alkyl ketones represented by the formula (I) include diisopropyl ketone, diisobutyl ketone, diisopentyl ketone, tert-butyl methyl ketone, and the like. , In formula (I), at least one of R 1 or R 2 is preferably a branched alkyl ketone, such as diisopropyl ketone, diisobutyl ketone, diisopentyl ketone, etc., of formula ( In I), it is more preferable to contain branched alkyl ketones in which both R 1 and R 2 are branched alkyl groups, more preferably to contain diisobutyl ketone, and particularly to use diisobutyl ketone alone. preferable.

更に、現像液として、式(I)で示されるアルキルケトン類と、レジストパターン形成において一般に用いられる公知の現像液とを組み合わせて用いてもよい。 Further, as the developer, the alkyl ketone represented by the formula (I) may be used in combination with a known developer commonly used in resist pattern formation.

そして、式(I)で示されるアルキルケトン類と、公知の現像液とを組み合わせて用いる場合には、現像液全体に対して、式(I)で示されるアルキルケトン類が占める割合は、90質量%以上であることが好ましく、95質量%以上であることがより好ましい。
なお、得られるレジストパターンの品質にばらつきが生じることを抑制し、現像液の回収を容易する観点からは、現像液として、式(I)で示されるアルキルケトン類を単独で用いることが好ましい。
When the alkyl ketone represented by formula (I) and a known developer are used in combination, the ratio of the alkyl ketone represented by formula (I) to the total developer is 90%. It is preferably at least 95% by mass, more preferably at least 95% by mass.
From the viewpoint of suppressing variations in the quality of the resulting resist pattern and facilitating recovery of the developer, it is preferable to use the alkyl ketone represented by formula (I) alone as the developer.

[現像条件]
なお、現像温度や現像時間等の現像条件は、特に限定されず、適宜設定することができる。例えば、現像温度は、通常-20℃以上30℃以下であり、例えば21℃以上25℃以下とすることができる。また、現像時間は、現像温度にもよるが、通常10秒以上2分以下とし、45秒以下であることが好ましく、30秒以下であることがより好ましい。現像時間を2分以下とすることで、レジストパターンの形成時間を短縮することができる。
[Development conditions]
Developing conditions such as developing temperature and developing time are not particularly limited and can be set as appropriate. For example, the development temperature is usually −20° C. or higher and 30° C. or lower, and can be, for example, 21° C. or higher and 25° C. or lower. The development time is usually 10 seconds or more and 2 minutes or less, preferably 45 seconds or less, and more preferably 30 seconds or less, although it depends on the development temperature. By setting the development time to 2 minutes or less, the resist pattern formation time can be shortened.

そして、本発明のレジストパターン形成方法によれば、上述した共重合体を用いて形成したレジスト膜を極端紫外線で露光し、上述した所定の現像液を用いて現像することで、例えばハーフピッチが50nm以下、好ましくは30nm以下、より好ましくは20nm以下の微細なレジストパターンを高解像度で効率的に形成することができる。 Then, according to the method of forming a resist pattern of the present invention, the resist film formed using the above-described copolymer is exposed to extreme ultraviolet rays, and developed using the above-described predetermined developer. A fine resist pattern of 50 nm or less, preferably 30 nm or less, more preferably 20 nm or less can be efficiently formed with high resolution.

なお、本発明のレジストパターン形成方法によれば、レジストパターンの線幅の限界寸法を表すCD値(CD:Critical Dimension)、線幅粗さを表すLWR値(LWR:Line Width Roughness)、および線端粗さを表すLER値(LER:Line Edge Roughness)を効果的に低減することができる。具体的には、本発明のレジストパターン形成方法によれば、例えば16nmハーフピッチを目標としてパターニングを行った場合には、CD値の変動を5%以下に抑制し、LWR値を6nm以下、LER値を5nm以下に低減することができる。なお、CD値、LWR値およびLER値は、例えば本明細書の実施例に記載の方法によって測定することができる。 According to the method of forming a resist pattern of the present invention, a CD value (CD: Critical Dimension) representing the critical dimension of the line width of the resist pattern, an LWR value (LWR: Line Width Roughness) representing the line width roughness, and a line A LER value (LER: Line Edge Roughness) representing edge roughness can be effectively reduced. Specifically, according to the resist pattern forming method of the present invention, for example, when patterning is performed with a target of 16 nm half pitch, the CD value fluctuation is suppressed to 5% or less, the LWR value is 6 nm or less, and the LER value is 6 nm or less. values can be reduced to 5 nm or less. The CD value, LWR value and LER value can be measured, for example, by the methods described in the examples of this specification.

<リンス工程>
本発明のレジストパターン形成方法は、任意に、現像工程後に、リンス液を用いてリンス処理を行うリンス工程を更に含み得る。具体的には、リンス工程では、現像工程で現像されたレジスト膜と、リンス液とを接触させて、現像されたレジスト膜をリンスする。リンス工程を行えば、現像されたレジスト膜に付着したレジストの残渣を効果的に除去することができる。
<Rinse process>
The resist pattern forming method of the present invention may optionally further include a rinse step of performing a rinse treatment using a rinse solution after the developing step. Specifically, in the rinsing step, the resist film developed in the developing step is brought into contact with a rinsing liquid to rinse the developed resist film. By performing the rinsing step, the resist residue adhering to the developed resist film can be effectively removed.

ここで、現像されたレジスト膜とリンス液とを接触させる方法としては、特に限定されることなく、リンス液中へのレジスト膜の浸漬やレジスト膜へのリンス液の塗布等の既知の手法を用いることができる。 Here, the method for bringing the developed resist film into contact with the rinse solution is not particularly limited, and known techniques such as immersion of the resist film in the rinse solution and application of the rinse solution to the resist film can be used. can be used.

また、リンス液としては、特に限定されることなく、使用する現像液の種類に応じた既知のリンス液を用いることができる。ここで、リンス液としては、使用する現像液よりも未露光部のレジストを溶解させ難く、且つ、現像液と混ざり易いリンス液を選択することが好ましい。例えば、リンス液としては、イソプロピルアルコール等を好適に用いることができる。その際、リンス液の温度は、特に限定されないが、例えば21℃以上25℃以下とすることができる。更に、リンス時間は、例えば5秒以上3分以下とすることができる。 Also, the rinse liquid is not particularly limited, and any known rinse liquid suitable for the type of developer to be used can be used. Here, as the rinsing liquid, it is preferable to select a rinsing liquid that is less likely to dissolve the resist in the unexposed area than the developer used and that is easily mixed with the developer. For example, isopropyl alcohol or the like can be suitably used as the rinse. At that time, the temperature of the rinse liquid is not particularly limited, but can be, for example, 21° C. or higher and 25° C. or lower. Furthermore, the rinse time can be, for example, 5 seconds or more and 3 minutes or less.

以下、本発明について実施例に基づき具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。なお、以下の説明において、量を表す「%」および「部」は、特に断らない限り、質量基準である。
なお、実施例および比較例において、共重合体の重量平均分子量、数平均分子量および分子量分布、共重合体中の各分子量の成分の割合、並びに、最適露光量、レジストパターンの線幅の限界寸法を表すCD値、線幅粗さを示すLWR値、および線端粗さを表すLER値は、下記の方法で測定および評価した。
EXAMPLES The present invention will be specifically described below based on examples, but the present invention is not limited to these examples. In the following description, "%" and "parts" representing amounts are based on mass unless otherwise specified.
In the examples and comparative examples, the weight average molecular weight, number average molecular weight and molecular weight distribution of the copolymer, the proportion of each molecular weight component in the copolymer, the optimum exposure dose, and the critical dimension of the line width of the resist pattern A CD value representing line width roughness, an LWR value representing line width roughness, and a LER value representing line end roughness were measured and evaluated by the following methods.

<重量平均分子量、数平均分子量および分子量分布>
得られた共重合体についてゲル浸透クロマトグラフィーを用いて重量平均分子量(Mw)および数平均分子量(Mn)を測定し、分子量分布(Mw/Mn)を算出した。
具体的には、ゲル浸透クロマトグラフ(東ソー社製、HLC-8220)を使用し、展開溶媒としてテトラヒドロフランを用いて、共重合体の重量平均分子量(Mw)および数平均分子量(Mn)を標準ポリスチレン換算値として求めた。そして、分子量分布(Mw/Mn)を算出した。
<Weight average molecular weight, number average molecular weight and molecular weight distribution>
The weight average molecular weight (Mw) and number average molecular weight (Mn) of the resulting copolymer were measured using gel permeation chromatography, and the molecular weight distribution (Mw/Mn) was calculated.
Specifically, using a gel permeation chromatograph (manufactured by Tosoh Corporation, HLC-8220), using tetrahydrofuran as a developing solvent, the weight average molecular weight (Mw) and number average molecular weight (Mn) of the copolymer were measured using standard polystyrene. It was obtained as a converted value. Then, the molecular weight distribution (Mw/Mn) was calculated.

<共重合体中の各分子量の成分の割合>
ゲル浸透クロマトグラフ(東ソー製、HLC-8220)を使用し、展開溶媒としてテトラヒドロフランを用いて、共重合体のクロマトグラムを得た。そして、得られたクロマトグラムから、ピークの総面積(A)、分子量が40000未満の成分のピークの面積の合計(B)および分子量が100000超の成分のピークの面積の合計(C)を求めた。
そして、下記式を用いて各分子量の成分の割合を算出した。
分子量が40000未満の成分の割合(%)=(B/A)×100
分子量が100000超の成分の割合(%)=(C/A)×100
<Proportion of each molecular weight component in the copolymer>
A chromatogram of the copolymer was obtained using a gel permeation chromatograph (manufactured by Tosoh, HLC-8220) and using tetrahydrofuran as a developing solvent. Then, from the resulting chromatogram, the total peak area (A), the total peak area (B) of the components with a molecular weight of less than 40,000, and the total peak area (C) of the components with a molecular weight of more than 100,000 are obtained. rice field.
Then, the ratio of each molecular weight component was calculated using the following formula.
Percentage (%) of components with a molecular weight of less than 40000 = (B/A) x 100
Percentage (%) of components with a molecular weight exceeding 100,000 = (C/A) x 100

<CD値、LWR値、およびLER値>
形成されたレジストパターンのCD値、LWR値、およびLER値は、高分解能FEB測長装置(日立ハイテクノロジー社製、CG5000)および解析ソフト(日立ハイテクノロジー社製、Design Based Metrology System)を用いて計測・算出した。なお、レジストパターンを形成できなかった場合には、「-」(測定不能)とした。
CD値が16nm±0.5nmの範囲で、LWR値およびLER値が低いほど、レジストパターンの解像度が高いことを示す。
<CD value, LWR value, and LER value>
The CD value, LWR value, and LER value of the formed resist pattern are measured using a high-resolution FEB length measuring device (manufactured by Hitachi High Technology Co., Ltd., CG5000) and analysis software (manufactured by Hitachi High Technology Co., Ltd., Design Based Metrology System). Measured and calculated. When the resist pattern could not be formed, it was indicated as "-" (impossible to measure).
In the CD value range of 16 nm±0.5 nm, the lower the LWR and LER values, the higher the resolution of the resist pattern.

(実施例1)
<共重合体の調製>
[単量体組成物の重合]
単量体としてのα-クロロアクリル酸メチル3.0gおよびα-メチルスチレン6.88gと、溶媒としてのシクロペンタノン39.564gと、重合開始剤としてのアゾビスイソブチロニトリル0.0109gとを含む単量体組成物をガラス容器に入れ、ガラス容器を密閉および窒素置換して、窒素雰囲気下、75℃の恒温槽内で48時間撹拌した。その後、室温に戻し、ガラス容器内を大気解放した後、得られた溶液にテトラヒドロフラン(THF)30gを加えた。そして、THFを加えた溶液をメタノール300g中に滴下し、重合物(未精製の共重合体)を析出させた。その後、析出した重合物を含む溶液をキリヤマ漏斗によりろ過し、白色の凝固物(重合物)を得た。なお、得られた重合物は、α-メチルスチレン単位とα-クロロアクリル酸メチル単位とを50モル%ずつ含んでいた。
(Example 1)
<Preparation of copolymer>
[Polymerization of monomer composition]
3.0 g of methyl α-chloroacrylate and 6.88 g of α-methylstyrene as monomers, 39.564 g of cyclopentanone as a solvent, and 0.0109 g of azobisisobutyronitrile as a polymerization initiator was placed in a glass container, the glass container was sealed and replaced with nitrogen, and stirred in a constant temperature bath at 75° C. for 48 hours under a nitrogen atmosphere. Thereafter, the temperature was returned to room temperature, and after the inside of the glass container was opened to the atmosphere, 30 g of tetrahydrofuran (THF) was added to the obtained solution. Then, the solution containing THF was dropped into 300 g of methanol to precipitate a polymer (unpurified copolymer). After that, the solution containing the precipitated polymer was filtered through a Kiriyama funnel to obtain a white coagulate (polymer). The obtained polymer contained 50 mol % each of α-methylstyrene units and α-methyl chloroacrylate units.

[重合物の精製]
次いで、得られた重合物を100gのTHFに溶解させ、得られた溶液をTHF600gとメタノール(MeOH)400gとの混合溶媒に滴下し、白色の凝固物(α-メチルスチレン単位およびα-クロロアクリル酸メチル単位を含有する共重合体)を析出させた。その後、析出した共重合体を含む溶液をキリヤマ漏斗によりろ過し、白色の共重合体を得た。そして、得られた共重合体について、重量平均分子量、数平均分子量および分子量分布、並びに、共重合体中の各分子量の成分の割合を測定した。結果を表1に示す。
[Purification of polymer]
Next, the resulting polymer was dissolved in 100 g of THF, and the resulting solution was added dropwise to a mixed solvent of 600 g of THF and 400 g of methanol (MeOH) to produce a white coagulate (α-methylstyrene units and α-chloroacryl A copolymer containing methyl acid units) was precipitated. Thereafter, the solution containing the precipitated copolymer was filtered through a Kiriyama funnel to obtain a white copolymer. Then, the weight average molecular weight, number average molecular weight, molecular weight distribution, and ratio of each molecular weight component in the copolymer were measured for the obtained copolymer. Table 1 shows the results.

<ポジ型レジスト組成物の調製>
得られた共重合体を溶剤としてのアニソールに溶解させ、共重合体の濃度が1.5質量%であるレジスト溶液(ポジ型レジスト組成物)を調製した。
<Preparation of positive resist composition>
The resulting copolymer was dissolved in anisole as a solvent to prepare a resist solution (positive resist composition) having a copolymer concentration of 1.5% by mass.

<レジスト膜の形成>
塗布装置(東京エレクトロン株式会社製、CLEAN TRACK(登録商標)ACT(登録商標)12)を用いて、濃度1.5質量%のポジ型レジスト組成物を、直径12インチのシリコンウェハ上に膜厚30nmになるように塗布した。そして、塗布したポジ型レジスト組成物を180℃のホットプレートで3分間加熱して、シリコンウェハ上にレジスト膜を形成した。
<Formation of resist film>
Using a coating device (CLEAN TRACK (registered trademark) ACT (registered trademark) 12 manufactured by Tokyo Electron Ltd.), a positive resist composition having a concentration of 1.5% by mass was applied to a silicon wafer with a diameter of 12 inches to form a film. It was coated so as to be 30 nm. Then, the applied positive resist composition was heated on a hot plate at 180° C. for 3 minutes to form a resist film on the silicon wafer.

<極端紫外線の最適露光量の決定>
EUV描画装置(ASML社製、TWINSCAN NXE:3300B)を用いて、極端紫外線の照射量が互いに異なるパターン(寸法10mm×10mm)をレジスト膜上に複数描画し、現像液としてジイソブチルケトン(日本ゼオン社製、K-90)を用いて、現像温度を23℃、現像時間を30秒間として現像処理を行った。その後、リンス液としてイソプロピルアルコールを用いて15秒間リンスした。なお、極端紫外線の照射量は、10mJ/cmから200mJ/cmの範囲内で10mJ/cmずつ異ならせた。次に、描画した部分のレジストパターンのCD値を計測した。そして、CD値が16nmに最も近いパターンが形成された80mJ/cmの照射量を基準として、プラスマイナス10mJ/cmの範囲内で、0.1mJ/cmピッチで極端紫外線の照射量を異ならせて、上記と同様にパターンを描画し、得られたレジストパターンのCD値、LWR値、およびLER値を計測・算出した。
得られた照射量とCD値、LWR値、およびLER値の関係のデータを用いて、極端紫外線の最適露光量(CD値が16nm±0.5nmの範囲で、LWR値およびLER値が良好となる照射量)を決定した。結果を表1に示す。
<Determining the optimum exposure amount of extreme ultraviolet rays>
Using an EUV drawing device (manufactured by ASML, TWINSCAN NXE: 3300B), a plurality of patterns (size 10 mm × 10 mm) with different irradiation doses of extreme ultraviolet rays are drawn on the resist film, and diisobutyl ketone (Nippon Zeon Co., Ltd.) is used as a developer. (K-90), developed at a developing temperature of 23° C. for a developing time of 30 seconds. After that, isopropyl alcohol was used as a rinsing liquid to rinse for 15 seconds. The irradiation amount of extreme ultraviolet rays was varied by 10 mJ/cm 2 within the range of 10 mJ/cm 2 to 200 mJ/cm 2 . Next, the CD value of the resist pattern in the drawn portion was measured. Then, based on the irradiation dose of 80 mJ/cm 2 at which a pattern with a CD value closest to 16 nm was formed, the irradiation dose of extreme ultraviolet rays was adjusted at a pitch of 0.1 mJ/cm 2 within a range of plus or minus 10 mJ/cm 2 . The CD value, LWR value, and LER value of the resulting resist pattern were measured and calculated by drawing patterns in the same manner as described above.
Using the data on the relationship between the obtained irradiation dose and the CD value, LWR value, and LER value, the optimum exposure dose of extreme ultraviolet rays (CD value is in the range of 16 nm ± 0.5 nm, LWR value and LER value are good) was determined. Table 1 shows the results.

<レジストパターンの形成>
[露光、現像およびリンス]
EUV描画装置(ASML社製、TWIN SCAN NXE:3300B)を用いて、レジスト膜を最適露光量(極端紫外線:80mJ/cm)で露光して、パターンを描画した(露光工程)。なお、レジスト膜として、上述のようにして形成したレジスト膜を使用した。また、パターンの描画(パターニング)に際して、レジストパターンのライン(未露光領域)とスペース(露光領域)は、いずれも16nm(即ち、hpを16nm)とした。
そして、レジストパターンの形成にあたり、現像液としてジイソブチルケトン(日本ゼオン社製、K-90)を用いて、現像温度を23℃、現像時間を30秒間として、現像処理を行った(現像工程)。
その後、イソプロピルアルコールを用いて15秒間リンスして(リンス工程)、レジストパターンを形成した。そして、得られたレジストパターンについて、CD値、LWR値およびLER値を計測・算出した。結果を表1に示す。
<Formation of resist pattern>
[Exposure, development and rinse]
Using an EUV lithography system (manufactured by ASML, TWIN SCAN NXE: 3300B), the resist film was exposed with an optimum exposure dose (extreme ultraviolet rays: 80 mJ/cm 2 ) to draw a pattern (exposure step). As the resist film, the resist film formed as described above was used. In addition, when drawing (patterning) the pattern, both lines (unexposed regions) and spaces (exposed regions) of the resist pattern were set to 16 nm (that is, hp was 16 nm).
Then, in forming the resist pattern, diisobutyl ketone (K-90, manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd.) was used as a developer, and development was performed at a development temperature of 23° C. and a development time of 30 seconds (development process).
After that, it was rinsed with isopropyl alcohol for 15 seconds (rinsing step) to form a resist pattern. Then, the CD value, LWR value and LER value of the obtained resist pattern were measured and calculated. Table 1 shows the results.

(実施例2)
極端紫外線の最適露光量の決定において、現像温度を7℃、現像時間を25秒、リンス時間を30秒間に変更した以外は、実施例1と同様にして、共重合体およびポジ型レジスト組成物の調製、レジスト膜の形成、並びに、照射量とCD値、LWR値、およびLER値の関係のデータの作成を行った。次いで、得られたデータを用いて、最適露光量を決定した。結果を表1に示す。
そして、レジストパターンの形成にあたり、レジスト膜を最適露光量(極端紫外線:100mJ/cm)で露光すると共に、現像温度を7℃、現像時間を25秒、リンス時間を30秒に変更した以外は、実施例1と同様にしてレジストパターンを形成した。得られたレジストパターンについて、CD値、LWR値およびLER値を計測・算出した。結果を表1に示す。
(Example 2)
A copolymer and a positive resist composition were prepared in the same manner as in Example 1, except that the development temperature was changed to 7° C., the development time to 25 seconds, and the rinse time to 30 seconds in determining the optimum exposure dose of extreme ultraviolet rays. was prepared, a resist film was formed, and data on the relationship between the dose and the CD value, LWR value, and LER value was created. The data obtained was then used to determine the optimum exposure dose. Table 1 shows the results.
Then, in forming the resist pattern, the resist film was exposed to the optimum exposure dose (extreme ultraviolet rays: 100 mJ/cm 2 ), and the development temperature was changed to 7 ° C., the development time was changed to 25 seconds, and the rinse time was changed to 30 seconds. , a resist pattern was formed in the same manner as in Example 1. The CD value, LWR value and LER value of the obtained resist pattern were measured and calculated. Table 1 shows the results.

(比較例1)
極端紫外線の最適露光量の決定において、現像液としてジイソブチルケトンに替えて酢酸アミル(日本ゼオン社製、ZED-N50)を用いた以外は、実施例1と同様にして、共重合体およびポジ型レジスト組成物の調製、レジスト膜の形成、並びに、照射量とCD値、LWR値、およびLER値の関係のデータの作成を行った。次いで、得られたデータを用いて、最適露光量を決定した。結果を表1に示す。
そして、レジストパターンの形成にあたり、レジスト膜を最適露光量(極端紫外線:30mJ/cm)で露光すると共に、現像液としてジイソブチルケトンに替えて上記酢酸アミルを用いた以外は、実施例1と同様の操作を行ったが、レジスト膜が全て溶解してしまい、解像することができなかった。結果を表1に示す。
(Comparative example 1)
In the determination of the optimum exposure dose of extreme ultraviolet rays, a copolymer and a positive type were prepared in the same manner as in Example 1, except that amyl acetate (ZED-N50, manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd.) was used instead of diisobutyl ketone as a developer. A resist composition was prepared, a resist film was formed, and data on the relationship between the dose and the CD value, LWR value, and LER value was created. The data obtained was then used to determine the optimum exposure dose. Table 1 shows the results.
Then, in forming the resist pattern, the same procedure as in Example 1 was performed, except that the resist film was exposed to the optimum exposure dose (extreme ultraviolet rays: 30 mJ/cm 2 ), and the amyl acetate was used instead of diisobutyl ketone as the developer. However, the resist film was completely dissolved and resolution could not be achieved. Table 1 shows the results.

(比較例2)
極端紫外線の最適露光量の決定において、現像液としてジイソブチルケトンに替えて酢酸ヘキシル(日本ゼオン社製、ZED-N60)を用いた以外は、実施例1と同様にして、共重合体およびポジ型レジスト組成物の調製、レジスト膜の形成、並びに、照射量とCD値、LWR値、およびLER値の関係のデータの作成を行った。次いで、得られたデータを用いて、最適露光量を決定した。結果を表1に示す。
そして、レジストパターンの形成にあたり、レジスト膜を最適露光量(極端紫外線:42mJ/cm)で露光すると共に、現像液としてジイソブチルケトンに替えて上記酢酸ヘキシルを用いた以外は、実施例1と同様の操作を行ったが、レジスト膜が全て溶解してしまい、解像することができなかった。結果を表1に示す。
(Comparative example 2)
In the determination of the optimum exposure dose of extreme ultraviolet rays, the copolymer and the positive type were prepared in the same manner as in Example 1, except that hexyl acetate (ZED-N60, manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd.) was used instead of diisobutyl ketone as the developer. A resist composition was prepared, a resist film was formed, and data on the relationship between the dose and the CD value, LWR value, and LER value was created. The data obtained was then used to determine the optimum exposure dose. Table 1 shows the results.
Then, in forming the resist pattern, the same procedure as in Example 1 was performed, except that the resist film was exposed to the optimum exposure dose (extreme ultraviolet rays: 42 mJ/cm 2 ) and the hexyl acetate was used as the developer instead of diisobutyl ketone. However, the resist film was completely dissolved and resolution could not be achieved. Table 1 shows the results.

(比較例3)
<ポジ型レジスト組成物の調製>
実施例1で得られた共重合体を溶剤としてのアニソールに溶解させ、共重合体の濃度が11質量%である溶液(ポジ型レジスト組成物)を調製した。
(Comparative Example 3)
<Preparation of positive resist composition>
The copolymer obtained in Example 1 was dissolved in anisole as a solvent to prepare a solution (positive resist composition) having a copolymer concentration of 11 mass %.

<レジスト膜の形成>
スピンコーター(ミカサ製、MS-A150)を用いて、濃度11質量%のポジ型レジスト組成物を、直径4インチのシリコンウェハ上に膜厚500nmになるように塗布した。そして、塗布したポジ型レジスト組成物を温度160℃のホットプレートで5分間加熱して、シリコンウェハ上にレジスト膜を形成した。
<Formation of resist film>
Using a spin coater (manufactured by Mikasa, MS-A150), a positive resist composition having a concentration of 11% by mass was applied onto a silicon wafer having a diameter of 4 inches to a film thickness of 500 nm. Then, the applied positive resist composition was heated on a hot plate at a temperature of 160° C. for 5 minutes to form a resist film on the silicon wafer.

<電子線の最適露光量の決定>
電子線描画装置(エリオニクス社製、ELS-S50)を用いて、電子線の照射量が互いに異なるパターン(寸法500μm×500μm)をレジスト膜上に複数描画し、レジスト用現像液としてジイソブチルケトン(日本ゼオン社製、K-90)を用いて、現像温度を23℃、現像時間を60秒間として、現像処理を行った。その後、リンス液としてイソプロピルアルコールを用いて10秒間リンスした。なお、電子線の照射量は、100μC/cmから500μC/cmの範囲内で4μC/cmずつ異ならせた。次に、描画した部分のレジスト膜の厚みを光学式膜厚計(SCREENセミコンダクターソリューション社製、ラムダエースVM-1200)で測定し、電子線の総照射量の常用対数と、現像後のレジスト膜の残膜率(=現像後のレジスト膜の膜厚/シリコンウェハ上に形成したレジスト膜の膜厚)との関係を示す感度曲線を作成した。
得られた感度曲線(横軸:電子線の総照射量の常用対数、縦軸:レジスト膜の残膜率(0≦残膜率≦1.00))について、残膜率0.20~0.80の範囲において感度曲線を二次関数にフィッティングし、得られた二次関数(残膜率と総照射量の常用対数との関数)上の残膜率0の点と残膜率0.50の点とを結ぶ直線(感度曲線の傾きの近似線)を作成した。その後、作成した直線(感度曲線の傾きの近似線)において残膜率が0となる際の、電子線の総照射量(μC/cm)を算出した。この電子線の総照射量からパターニングにおけるおおよその露光量を算出し、最もパターン形状が優れている露光量を最適露光量と決定した。結果を表1に示す。
<Determination of optimum exposure dose of electron beam>
Using an electron beam lithography system (Elionix, ELS-S50), a plurality of patterns (dimensions 500 μm × 500 μm) with different electron beam irradiation doses are drawn on the resist film. Development processing was performed using K-90 manufactured by Zeon Co., Ltd. at a development temperature of 23° C. and a development time of 60 seconds. After that, isopropyl alcohol was used as a rinsing liquid to rinse for 10 seconds. The dose of the electron beam was varied by 4 μC/cm 2 within the range of 100 μC/cm 2 to 500 μC/cm 2 . Next, the thickness of the resist film in the drawn portion was measured with an optical film thickness meter (Lambda Ace VM-1200, manufactured by SCREEN Semiconductor Solutions Co., Ltd.). A sensitivity curve showing the relationship between the residual film ratio (=thickness of the resist film after development/thickness of the resist film formed on the silicon wafer) was prepared.
Regarding the resulting sensitivity curve (horizontal axis: common logarithm of the total electron beam dose, vertical axis: residual film ratio of the resist film (0≦remaining film ratio≦1.00)), the residual film ratio is 0.20 to 0. The sensitivity curve was fitted to a quadratic function in the range of 0.80. A straight line connecting the 50 points (an approximation line of the slope of the sensitivity curve) was created. After that, the total irradiation dose (μC/cm 2 ) of the electron beam was calculated when the residual film rate was 0 on the created straight line (the approximation line of the slope of the sensitivity curve). The approximate exposure dose in patterning was calculated from the total irradiation dose of the electron beam, and the exposure dose with the best pattern shape was determined as the optimum exposure dose. Table 1 shows the results.

<レジストパターンの形成>
[露光、現像およびリンス]
電子線描画装置(エリオニクス社製、ELS-S50)を用いて、レジスト膜を最適露光量(電子線:370μC/cm)で露光すると共に、現像時間を60秒、リンス時間を10秒に変更した以外は、実施例1と同様の操作を行ったが、レジストパターンを形成することができなかった。結果を表1に示す。
<Formation of resist pattern>
[Exposure, development and rinse]
Using an electron beam lithography system (Elionix, ELS-S50), the resist film was exposed with the optimum exposure dose (electron beam: 370 μC/cm 2 ), and the development time was changed to 60 seconds and the rinse time to 10 seconds. The same operation as in Example 1 was performed except that a resist pattern could not be formed. Table 1 shows the results.

Figure 0007218548000001
Figure 0007218548000001

なお、表1中、
「EUV」は、極端紫外線を示し、
「EB」は、電子線を示し、
「IPA」は、イソプロピルアルコールを示す。
なお、最適露光量の値が小さいほど、レジスト膜の感度が高いことを示す。
In addition, in Table 1,
"EUV" indicates extreme ultraviolet,
"EB" indicates electron beam,
"IPA" indicates isopropyl alcohol.
It should be noted that the smaller the optimum exposure value, the higher the sensitivity of the resist film.

表1より、以下のことがわかる。
実施例1および2より、所定の共重合体をポジ型レジストとしてレジストパターンを形成するに当たり、極端紫外線および現像液としてのジイソブチルケトンを用いると、解像度の高いレジストパターンが得られることが分かる。
また、比較例1および2より、所定の共重合体をポジ型レジストとして用いてレジストパターンを形成するに当たり、極端紫外線および現像液としての酢酸アミルまたは酢酸ヘキシルを用いると、極端紫外線の未照射部まで溶解してしまい、微細なレジストパターンを解像できないことが分かる。
更に、比較例3より、所定の共重合体をポジ型レジストとして用いてレジストパターンを形成するに当たり、現像液としてジイソブチルケトンを用いた場合でも、電子線を用いた場合には、レジストパターンを形成できないことが分かる。
Table 1 shows the following.
From Examples 1 and 2, it can be seen that a high-resolution resist pattern can be obtained by using extreme ultraviolet rays and diisobutyl ketone as a developer in forming a resist pattern using a predetermined copolymer as a positive resist.
Further, from Comparative Examples 1 and 2, when forming a resist pattern using a predetermined copolymer as a positive resist, extreme ultraviolet rays and amyl acetate or hexyl acetate as a developer were used, the area not irradiated with extreme ultraviolet rays It can be seen that the fine resist pattern cannot be resolved.
Furthermore, from Comparative Example 3, in forming a resist pattern using a predetermined copolymer as a positive resist, even when diisobutyl ketone was used as a developer, when an electron beam was used, a resist pattern was formed. I know you can't.

ここで、実施例1により微細なレジストパターンを高解像度で形成できる理由は定かではないが、以下の理由によるものと推察される。
即ち、電子線を比較して未照射部の露光が抑制され得る極端紫外線を用いた場合であっても、極端紫外線の照射部近傍の未照射部においてレジスト膜は極端紫外線に多少露光されると考えられる。そして、形成しようとするレジストパターンの線幅が狭くなるほど、未照射部におけるレジスト膜の露光量は増大すると考えられる。そのため、ハーフピッチが16nmの微細なレジストパターンを形成する場合には、極端紫外線の照射部近傍の未照射部において、レジスト膜中の共重合体は、主鎖が切断されてしまう量の露光を受けると推察される。この場合、比較例で用いた従来の現像液である酢酸アミルや酢酸ヘキシルを用いると、未照射部におけるレジスト膜が現像液に溶解してしまうためパターンを解像できない。しかし、ジイソブチルケトン(アルキルケトン類)を用いることで、極端紫外線の照射部におけるレジスト膜のみを良好に溶解させることができるため、微細なレジストパターンを高解像度で形成できると考えられる。
Here, the reason why a fine resist pattern can be formed with high resolution in Example 1 is not clear, but it is presumed to be due to the following reason.
That is, even in the case of using extreme ultraviolet rays that can suppress the exposure of non-irradiated portions by comparing electron beams, it is possible that the resist film is slightly exposed to extreme ultraviolet rays in the non-irradiated portions in the vicinity of the portions irradiated with extreme ultraviolet rays. Conceivable. It is believed that the narrower the line width of the resist pattern to be formed, the greater the amount of exposure of the resist film in the non-irradiated portion. Therefore, when forming a fine resist pattern with a half pitch of 16 nm, the copolymer in the resist film is exposed to an amount that cuts the main chain in the non-irradiated portion near the irradiated portion of extreme ultraviolet rays. presumed to receive. In this case, if amyl acetate or hexyl acetate, which is the conventional developer used in the comparative example, is used, the resist film in the non-irradiated portion is dissolved in the developer, so that the pattern cannot be resolved. However, by using diisobutyl ketone (alkyl ketones), it is possible to satisfactorily dissolve only the resist film in the portion irradiated with extreme ultraviolet rays, so it is thought that a fine resist pattern can be formed with high resolution.

本発明によれば、微細なレジストパターンを高解像度で効率的に形成することができる。 According to the present invention, a fine resist pattern can be efficiently formed with high resolution.

Claims (4)

共重合体および溶剤を含むポジ型レジスト組成物を用いてレジスト膜を形成するレジスト膜形成工程と、
前記レジスト膜を極端紫外線で露光する露光工程と、
露光された前記レジスト膜を現像液で現像する現像工程と
を含み、
前記共重合体は、α-アルキルスチレン単位と、α-クロロアクリル酸エステル単位とを含有し、重量平均分子量が6.7×10以上であり、分子量が40000未満の成分の割合が40%以下であり、分子量が100000超の成分の割合が27%以下であり、
前記現像液は、下記一般式(I):
-C(=O)-R・・・(I)
(式(I)中、R、Rはそれぞれ独立して、置換基を有していてもよいアルキル基を示す。)
で示されるアルキルケトン類を含み、
前記α-クロロアクリル酸エステル単位は、α-クロロアクリル酸メチル単位であり、
前記現像液は、ジイソブチルケトンである、レジストパターン形成方法。
a resist film forming step of forming a resist film using a positive resist composition containing a copolymer and a solvent;
An exposure step of exposing the resist film to extreme ultraviolet rays;
A developing step of developing the exposed resist film with a developer,
The copolymer contains α-alkylstyrene units and α-chloroacrylate units, has a weight-average molecular weight of 6.7×10 4 or more, and contains 40% of components having a molecular weight of less than 40,000. or less, and the proportion of components having a molecular weight of more than 100,000 is 27% or less,
The developer has the following general formula (I):
R 1 -C(=O)-R 2 (I)
(In formula (I), R 1 and R 2 each independently represent an optionally substituted alkyl group.)
Including alkyl ketones represented by
The α-chloroacrylate ester unit is a methyl α-chloroacrylate unit,
The resist pattern forming method , wherein the developer is diisobutyl ketone .
前記共重合体の分子量分布(重量平均分子量/数平均分子量)が1.45以下である、請求項1に記載のレジストパターン形成方法。 2. The method of forming a resist pattern according to claim 1 , wherein the copolymer has a molecular weight distribution (weight average molecular weight/number average molecular weight) of 1.45 or less. 前記分子量が40000未満の成分の割合が15%以上30%以下である、請求項1または2に記載のレジストパターン形成方法。 3. The method of forming a resist pattern according to claim 1 , wherein the proportion of said component having a molecular weight of less than 40000 is 15% or more and 30% or less. 前記分子量が100000超の成分の割合が18%以上である、請求項1~3のいずれか1項に記載のレジストパターン形成方法。 4. The method of forming a resist pattern according to any one of claims 1 to 3 , wherein the proportion of the component having a molecular weight of over 100,000 is 18% or more.
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