KR102309953B1 - Process for forming resist pattern - Google Patents
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Abstract
워터 마크 결함 및 잔사 결함의 발생을 억제할 수 있는 레지스트 패턴 형성 방법의 제공을 목적으로 한다.
본 발명은, 기판 표면에 포토레지스트 조성물을 도공하는 공정과, 이 도공 공정에 의해 얻어진 포토레지스트막 표면에 탑 코팅층을 적층하는 공정과, 상기 탑 코팅층 표면 및 노광 장치의 투영 광학계 사이에 액침액을 개재시켜서 상기 포토레지스트막을 액침 노광하는 공정과, 상기 포토레지스트막을 현상하는 공정을 구비하는 레지스트 패턴 형성 방법이며, 상기 액침 노광 공정과 현상 공정 사이에 탑 코팅층의 일부를 제거하는 공정을 구비하는 것을 특징으로 한다. 상기 제거 공정에서의 제거를, 박리액을 사용하여 행하는 것이 바람직하다.An object of the present invention is to provide a resist pattern forming method capable of suppressing the occurrence of watermark defects and residue defects.
The present invention provides a step of coating a photoresist composition on the surface of a substrate, a step of laminating a top coating layer on the surface of the photoresist film obtained by the coating step, and an immersion liquid between the top coating layer surface and the projection optical system of the exposure apparatus. A method of forming a resist pattern comprising a step of immersion exposure of the photoresist film through an interposer, and a step of developing the photoresist film, comprising a step of removing a portion of the top coating layer between the immersion exposure step and the developing step do it with It is preferable to perform removal in the said removal process using a peeling liquid.
Description
본 발명은 레지스트 패턴 형성 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for forming a resist pattern.
반도체 디바이스, 액정 디바이스 등의 각종 전자 디바이스 구조의 미세화에 수반하여, 리소그래피 공정에서의 레지스트 패턴의 미세화가 요구되고 있다. 이와 같은 요구에 대하여 렌즈와 포토레지스트막 사이를 순수나 불소계 불활성 액체 등의 액침 매체로 채워서 노광을 행하는 액침 노광법이 이용되고 있다. 이 액침 노광법에 의하면, 렌즈의 개구수(NA)의 확대가 가능하게 되어 높은 해상도가 얻어진다고 하는 이점이 있다.With the miniaturization of structures of various electronic devices such as semiconductor devices and liquid crystal devices, miniaturization of resist patterns in a lithography process is required. In response to such a request, an immersion exposure method in which exposure is performed by filling a space between the lens and the photoresist film with an immersion medium such as pure water or a fluorine-based inert liquid is used. According to this immersion exposure method, the numerical aperture (NA) of a lens can be enlarged, and there exists an advantage that high resolution is obtained.
이 액침 노광법에 의한 패턴 형성 방법에서는, 포토레지스트막 성분의 액침액으로의 용출이나, 포토레지스트막 표면에 잔존한 액침액의 액적에 의한 패턴 결함을 억제하는 것 등이 요구되고 있다. 이들의 요구를 충족시키기 위한 기술로서, 포토레지스트막과 액침액 사이에 탑 코팅층을 형성하는 것이 행해지고 있다(국제 공개 제2004/74937호, 일본 특허 공개 제2007-324385호 공보 및 일본 특허 공개 제2008-42019호 공보 참조).In the pattern formation method by this immersion exposure method, it is required to suppress the elution of the photoresist film component into the immersion liquid and pattern defects caused by droplets of the immersion liquid remaining on the photoresist film surface. As a technique for satisfying these requirements, forming a top coating layer between a photoresist film and an immersion liquid is being performed (International Publication Nos. 2004/74937, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-324385, and Japanese Patent Laid-Open No. 2008). -See Publication No. 42019).
이러한 탑 코팅층을 설치하는 경우, 스캔 성능을 향상시키기 위해서, 탑 코팅층 표면의 발수성을 높이는 것이 행해지고 있다. 그러나, 탑 코팅층 표면의 발수성을 높이기 위해서, 탑 코팅층에 있어서의 불소 함유량을 올리면, 형성되는 레지스트 패턴에 있어서, 워터 마크 결함 및 잔사 결함이 발생한다는 문제가 있다.When providing such a top coating layer, in order to improve scanning performance, it is performed to increase the water repellency of the surface of a top coating layer. However, if the fluorine content in the top coating layer is increased in order to increase the water repellency of the top coating layer surface, there is a problem in that watermark defects and residue defects are generated in the resist pattern to be formed.
본 발명은 상기와 같은 사정에 기초하여 이루어진 것이고, 그 목적은 워터 마크 결함 및 잔사 결함의 발생을 억제할 수 있는 레지스트 패턴 형성 방법을 제공하는 데 있다.The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a resist pattern forming method capable of suppressing the occurrence of watermark defects and residue defects.
상기 과제를 해결하기 위하여 이루어진 발명은, 기판 표면에 포토레지스트 조성물을 도공하는 공정(이하, 「도공 공정」이라고도 함)과, 이 도공 공정에 의해 얻어진 포토레지스트막 표면에 탑 코팅층을 적층하는 공정(이하, 「적층 공정」이라고도 함)과, 상기 탑 코팅층 표면 및 노광 장치의 투영 광학계 사이에 액침액을 개재시켜서 상기 포토레지스트막을 액침 노광하는 공정(이하, 「액침 노광 공정」이라고도 함)과, 상기 포토레지스트막을 현상하는 공정(이하, 「현상 공정」이라고도 함)을 구비하는 레지스트 패턴 형성 방법이며, 상기 액침 노광 공정과 현상 공정 사이에 탑 코팅층의 일부를 제거하는 공정(이하, 「제거 공정」이라고도 함)을 구비하는 것을 특징으로 한다.The invention made to solve the above problems is a process of coating a photoresist composition on the surface of a substrate (hereinafter also referred to as a "coating process"), and a process of laminating a top coating layer on the surface of the photoresist film obtained by this coating process ( Hereinafter, also referred to as a “lamination step”), a step of immersion exposure of the photoresist film by interposing an immersion liquid between the surface of the top coating layer and the projection optical system of an exposure apparatus (hereinafter also referred to as “immersion exposure step”); A resist pattern forming method comprising a step of developing a photoresist film (hereinafter also referred to as a “development step”), and a step of removing a part of the top coating layer between the immersion exposure step and the development step (hereinafter also referred to as a “removal step”) ) is characterized in that it is provided.
본 발명의 레지스트 패턴 형성 방법에 의하면, 워터 마크 결함 및 잔사 결함이 적은 레지스트 패턴을 형성할 수 있다. 따라서, 당해 레지스트 패턴 형성 방법은, 금후 점점 미세화가 진행될 것으로 예상되는 반도체 디바이스의 가공 프로세스 등에 적합하게 사용할 수 있다.According to the resist pattern forming method of the present invention, a resist pattern with few watermark defects and residual defects can be formed. Therefore, the resist pattern forming method can be suitably used in a semiconductor device processing process, etc., which are expected to be further miniaturized in the future.
<레지스트 패턴 형성 방법><Resist pattern formation method>
당해 레지스트 패턴 형성 방법은, 도공 공정과, 적층 공정과, 액침 노광 공정과, 현상 공정을 구비하고, 상기 액침 노광 공정과 현상 공정 사이에 제거 공정을 구비한다.The resist pattern forming method includes a coating step, a lamination step, an immersion exposure step, and a developing step, and includes a removal step between the immersion exposure step and the developing step.
당해 레지스트 패턴 형성 방법에 의하면, 워터 마크 결함 및 잔사 결함이 적은 레지스트 패턴을 형성할 수 있다. 당해 레지스트 패턴 형성 방법이 상기 구성을 구비함으로써 상기 효과를 발휘하는 이유에 대해서는 반드시 명확하지 않지만, 예를 들어 이하와 같이 추정할 수 있다. 즉, 당해 레지스트 패턴 형성 방법은, 포토레지스트막 표면에 탑 코팅층을 적층하는 공정을 구비함으로써, 액침 노광 공정에 있어서 워터 마크 결함의 발생을 억제할 수 있다. 또한, 액침 노광 공정 후, 현상 공정 전에, 탑 코팅층의 일부를 제거하는 공정을 구비하고, 탑 코팅층을 구성하는 중합체 중, 현상액에 전부 녹을 수 없는 중합체를 미리 제거함으로써, 잔사 결함의 발생을 억제할 수 있다고 생각된다. 추가로, 이 잔사 결함의 발생 억제에는, 제거 공정으로 제거되지 않은 탑 코팅층의 중합체 등이 기여하고 있고, 현상 공정에 있어서, 잔사 결함의 원인이 될 수 있는 포토레지스트막 중의 저용해성의 중합체 등의 현상액에 대한 용해성을 향상시키는 것에 의한 것으로 생각된다. 이하, 각 공정에 대하여 설명한다.According to this resist pattern forming method, a resist pattern with few watermark defects and residual defects can be formed. Although the reason why the said resist pattern formation method exhibits the said effect by having the said structure is not necessarily clear, it can estimate, for example as follows. That is, the said resist pattern formation method can suppress the generation|occurrence|production of a watermark defect in the immersion exposure process by providing the process of laminating|stacking a top coating layer on the photoresist film|membrane surface. In addition, after the immersion exposure step and before the developing step, a step of removing a portion of the top coating layer is provided, and from among the polymers constituting the top coating layer, polymers that cannot be completely dissolved in the developer are removed in advance, thereby suppressing the occurrence of residual defects. I think it can In addition, the polymer of the top coating layer that has not been removed by the removal step contributes to suppression of the occurrence of the residue defects, and in the development step, low-solubility polymers in the photoresist film that can cause residue defects, etc. It is thought that it is based on improving the solubility with respect to a developing solution. Hereinafter, each process is demonstrated.
[도공 공정][coating process]
본 공정에서는, 기판 표면에 포토레지스트 조성물을 도공한다. 이에 의해, 기판 표면에 포토레지스트막을 형성한다. 사용하는 기판으로서는, 통상 실리콘 웨이퍼, 알루미늄으로 피복한 실리콘 웨이퍼 등을 들 수 있다. 또한, 형성하는 포토레지스트막의 특성을 최대한 인출하기 위해서, 미리 기판 표면에, 예를 들어 일본 특허 공고 평6-12452호 공보 등에 기재되어 있는 유기계 또는 무기계의 반사 방지막을 형성해 두는 것이 바람직하다.In this process, a photoresist composition is coated on the substrate surface. Thereby, a photoresist film is formed on the substrate surface. As a board|substrate to be used, a silicon wafer, the silicon wafer coat|covered with aluminum, etc. are mentioned normally. In addition, in order to maximize the characteristics of the photoresist film to be formed, it is preferable to form an organic or inorganic antireflection film described in, for example, Japanese Patent Publication No. Hei 6-12452 on the surface of the substrate in advance.
(포토레지스트 조성물)(Photoresist composition)
포토레지스트 조성물로서는, 그의 종류는 특별히 한정되지 않고, 종래 포토레지스트막을 형성하기 위하여 사용되고 있는 포토레지스트 조성물 중에서 레지스트의 사용 목적에 따라서 적절히 선택하여 사용할 수 있다. 그 중에서도, 산 해리성기를 포함하는 중합체(이하, 「중합체 (P)」라고도 함)와 감방사선성 산 발생제(이하, 「산 발생제 (Q)」라고도 함)를 함유하는 포토레지스트 조성물이 바람직하다.The type of the photoresist composition is not particularly limited, and it can be appropriately selected from among the photoresist compositions conventionally used for forming the photoresist film according to the purpose of use of the resist. Among them, a photoresist composition containing a polymer containing an acid-dissociable group (hereinafter also referred to as “polymer (P)”) and a radiation-sensitive acid generator (hereinafter also referred to as “acid generator (Q)”) is desirable.
상기 중합체 (P)에 있어서, 산 해리성기를 포함하는 구조 단위(이하, 「구조 단위 (p)」라고도 함)로서는, 예를 들어 하기 식 (A)로 표시되는 구조 단위 등을 들 수 있다.In the polymer (P), examples of the structural unit containing an acid dissociable group (hereinafter also referred to as “structural unit (p)”) include a structural unit represented by the following formula (A).
상기 식 (A) 중, RP는 수소 원자, 불소 원자, 메틸기 또는 트리플루오로메틸기이다. Rp1은 탄소수 1 내지 20의 1가의 탄화수소기이다. Rp2 및 Rp3은 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 20의 1가의 탄화수소기이거나, 또는 이들의 기가 서로 합쳐져 이들이 결합하는 탄소 원자와 함께 구성되는 환원수 3 내지 20의 지환 구조를 나타낸다.In said formula (A), R P is a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group, or a trifluoromethyl group. R p1 is a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms. R p2 and R p3 each independently represent a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, or an alicyclic structure having 3 to 20 reduced numbers formed by combining these groups with the carbon atom to which they are bonded.
RP로서는, 구조 단위 (p)를 부여하는 단량체의 공중합성 관점에서, 수소 원자 및 메틸기가 바람직하고, 메틸기가 보다 바람직하다.Examples of R P, in terms of the copolymerizable monomer to give a structural unit (p), the hydrogen atom and methyl group are preferred, and more preferably a methyl group.
Rp1, Rp2 및 Rp3으로 표시되는 탄소수 1 내지 20의 1가의 탄화수소기로서는, 예를 들어 탄소수 1 내지 20의 1가의 쇄상 탄화수소기, 탄소수 3 내지 20의 1가의 지환식 탄화수소기, 탄소수 6 내지 20의 1가의 방향족 탄화수소기 등을 들 수 있다.Examples of the monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms represented by R p1 , R p2 and R p3 include a monovalent chain hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, a monovalent alicyclic hydrocarbon group having 3 to 20 carbon atoms, and 6 carbon atoms. to 20 monovalent aromatic hydrocarbon groups; and the like.
탄소수 1 내지 20의 1가의 쇄상 탄화수소기로서는, 예를 들어 메틸기, 에틸기, n-프로필기, i-부틸기, n-부틸기 등의 알킬기 등을 들 수 있다.Examples of the monovalent chain hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms include alkyl groups such as methyl group, ethyl group, n-propyl group, i-butyl group and n-butyl group.
탄소수 3 내지 20의 1가의 지환식 탄화수소기로서는, 예를 들어 시클로부틸기, 시클로펜틸기, 시클로헥실기, 시클로헥세닐기 등의 단환의 지환식 탄화수소기; 노르보르닐기, 아다만틸기, 노르보르네닐기 등의 다환의 지환식 탄화수소기 등을 들 수 있다.Examples of the monovalent alicyclic hydrocarbon group having 3 to 20 carbon atoms include monocyclic alicyclic hydrocarbon groups such as cyclobutyl group, cyclopentyl group, cyclohexyl group and cyclohexenyl group; Polycyclic alicyclic hydrocarbon groups, such as a norbornyl group, an adamantyl group, norbornenyl group, etc. are mentioned.
탄소수 6 내지 20의 1가의 방향족 탄화수소기로서는, 예를 들어 페닐기, 톨릴기, 크실릴기, 나프틸기 등의 아릴기; 벤질기, 페네틸기, 나프틸메틸기 등의 아르알킬기 등을 들 수 있다.As a C6-C20 monovalent|monohydric aromatic hydrocarbon group, For example, Aryl groups, such as a phenyl group, a tolyl group, a xylyl group, and a naphthyl group; Aralkyl groups, such as a benzyl group, a phenethyl group, and a naphthylmethyl group, etc. are mentioned.
Rp2 및 Rp3의 기가 서로 합쳐져 이들이 결합하는 탄소 원자와 함께 구성되는 환원수 3 내지 20의 지환 구조로서는, 예를 들어 시클로펜탄 구조, 시클로헥산 구조, 시클로헥센 구조 등의 단환의 지환 구조; 노르보르난 구조, 아다만탄 구조, 노르보르넨 구조 등의 다환의 지환 구조 등을 들 수 있다.Examples of the alicyclic structure having 3 to 20 reduced numbers formed by combining the groups of R p2 and R p3 together with the carbon atom to which they are bonded include monocyclic alicyclic structures such as a cyclopentane structure, a cyclohexane structure, and a cyclohexene structure; Polycyclic alicyclic structures, such as a norbornane structure, an adamantane structure, and a norbornene structure, etc. are mentioned.
구조 단위 (p)로서는, 예를 들어 1-에틸-1-시클로펜틸(메트)아크릴레이트 등의 1-알킬-1-단환 지환식 탄화수소기를 갖는 (메트)아크릴레이트; 2-i-프로필-2-아다만틸(메트)아크릴레이트 등의 2-알킬-2-다환 지환식 탄화수소기를 갖는 (메트)아크릴레이트에서 유래되는 구조 단위 등을 들 수 있다.Examples of the structural unit (p) include (meth)acrylates having a 1-alkyl-1-monocyclic alicyclic hydrocarbon group such as 1-ethyl-1-cyclopentyl (meth)acrylate; and structural units derived from (meth)acrylates having a 2-alkyl-2-polycyclic alicyclic hydrocarbon group such as 2-i-propyl-2-adamantyl (meth)acrylate.
중합체 (P)는 구조 단위 (p) 이외에도, 락톤 구조, 환상 카르보네이트 구조, 술톤 구조 또는 이들의 조합을 포함하는 구조 단위(이하, 「구조 단위 (q)」라고도 함)를 더 갖는 것이 바람직하다.The polymer (P) preferably further has, in addition to the structural unit (p), a structural unit (hereinafter also referred to as “structural unit (q)”) containing a lactone structure, a cyclic carbonate structure, a sultone structure, or a combination thereof. do.
구조 단위 (q)로서는, 예를 들어As the structural unit (q), for example,
락톤 구조로서, 노르보르난락톤 구조, 부티로락톤 구조 등;As a lactone structure, a norbornanlactone structure, a butyrolactone structure, etc.;
환상 카르보네이트 구조로서, 에틸렌카르보네이트 구조, 프로필렌카르보네이트 구조 등;As a cyclic carbonate structure, an ethylene carbonate structure, a propylene carbonate structure, etc.;
술톤 구조로서, 노르보르난 술톤 구조, 프로판 술톤 구조 등을 포함하는 (메트)아크릴산에스테르에서 유래되는 구조 단위 등을 들 수 있다.As a sultone structure, the structural unit derived from (meth)acrylic acid ester containing a norbornane sultone structure, a propane sultone structure, etc. are mentioned.
또한, 중합체 (P)는 구조 단위 (p) 및 구조 단위 (q) 이외의 기타의 구조 단위를 갖고 있어도 된다. 기타의 구조 단위로서는, 예를 들어 탄소수 4 이상 20 이하의 탄화수소기를 포함하는 구조 단위(이하, 「구조 단위 (r)」이라고도 함), 히드록시기 등의 극성기를 포함하는 구조 단위 등을 들 수 있다. 구조 단위 (r)로서는, 예를 들어 트리시클로데카닐(메트)아크릴레이트에서 유래되는 구조 단위 등을 들 수 있다.In addition, the polymer (P) may have other structural units other than the structural unit (p) and the structural unit (q). Examples of the other structural unit include a structural unit containing a hydrocarbon group having 4 or more and 20 or less carbon atoms (hereinafter also referred to as "structural unit (r)"), a structural unit containing a polar group such as a hydroxyl group, and the like. Examples of the structural unit (r) include a structural unit derived from tricyclodecanyl (meth)acrylate.
구조 단위 (p)의 함유 비율의 하한으로서는, 중합체 (P)를 구성하는 전체 구조 단위에 대하여, 25몰%가 바람직하고, 35몰%가 보다 바람직하다. 상기 함유 비율의 상한으로서는 60몰%가 바람직하고, 50몰%가 보다 바람직하다. 구조 단위 (p)의 함유 비율을 상기 범위로 함으로써, 포토레지스트 조성물의 해상성을 향상시킬 수 있다.As a lower limit of the content rate of a structural unit (p), 25 mol% is preferable with respect to all the structural units which comprise a polymer (P), and 35 mol% is more preferable. As an upper limit of the said content rate, 60 mol% is preferable and 50 mol% is more preferable. By making the content rate of a structural unit (p) into the said range, the resolution of a photoresist composition can be improved.
구조 단위 (q)의 함유 비율의 하한으로서는, 중합체 (P)를 구성하는 전체 구조 단위에 대하여, 20몰%가 바람직하고, 30몰%가 보다 바람직하다. 상기 함유 비율의 상한으로서는 70몰%가 바람직하고, 60몰%가 보다 바람직하다. 구조 단위 (q)의 함유 비율을 상기 범위로 함으로써, 포토레지스트 조성물로부터 형성되는 포토레지스트막의 현상액에 대한 용해성을 적절하게 조정할 수 있음과 함께, 포토레지스트막과 기판과의 밀착성을 향상시킬 수 있다.As a lower limit of the content rate of a structural unit (q), 20 mol% is preferable with respect to all the structural units which comprise a polymer (P), and 30 mol% is more preferable. As an upper limit of the said content rate, 70 mol% is preferable and 60 mol% is more preferable. By making the content rate of a structural unit (q) into the said range, while being able to adjust suitably the solubility with respect to the developing solution of the photoresist film formed from a photoresist composition, the adhesiveness of a photoresist film and a board|substrate can be improved.
기타의 구조 단위의 함유 비율의 상한으로서는 중합체 (P)를 구성하는 전체 구조 단위에 대하여, 20몰%가 바람직하고, 15몰%가 보다 바람직하다.As an upper limit of the content rate of another structural unit, 20 mol% is preferable with respect to all the structural units which comprise a polymer (P), and 15 mol% is more preferable.
산 발생제 (Q)는 노광에 의해 산을 발생하는 성분이다. 노광에 의해 발생한 산은, 그 산의 강도에 의해 당해 감방사선성 조성물 중에서, 2개의 기능을 담당한다고 생각된다. 제1 기능으로서는, 노광에 의해 발생한 산이 중합체 (P)의 구조 단위 (p)가 갖는 산 해리성기를 해리시켜, 카르복시기 등을 발생시키는 기능을 들 수 있다. 이 제1 기능을 갖는 산 발생제를 산 발생제 (Q1)이라고 한다. 제2 기능으로서는, 감방사선성 조성물을 사용한 패턴 형성 조건에 있어서, 중합체 (P)의 구조 단위 (p)가 갖는 산 해리성기 등을 실질적으로 해리시키지 않고, 미노광부에 있어서 상기 산 발생제 (Q1)로부터 발생한 산의 확산을 억제하는 기능을 들 수 있다. 이 제2 기능을 갖는 산 발생제 (Q)를 산 발생제 (Q2)라고 한다. 산 발생제 (Q2)로부터 발생하는 산은, 산 발생제 (Q1)로부터 발생하는 산보다 상대적으로 약한 산(pKa가 큰 산)이라고 할 수 있다. 산 발생제가 (Q1), (Q2)의 어느 쪽으로서 기능하는지는, 중합체 (P)의 구조 단위 (p)가 갖는 산 해리성기가 해리하는데 필요로 하는 에너지 및 감방사선성 조성물을 사용하여 패턴을 형성할 때에 부여되는 열 에너지 조건 등에 의해 결정된다. 당해 감방사선성 수지 조성물에 있어서의 산 발생제 (Q)의 함유 형태로서는, 후술하는 바와 같은 화합물의 형태여도, 중합체의 일부로서 삽입된 형태여도, 이들 양쪽의 형태여도 된다.The acid generator (Q) is a component that generates an acid upon exposure. It is thought that the acid generated by exposure plays two functions in the said radiation-sensitive composition by the intensity|strength of the acid. As a 1st function, the function which an acid generated by exposure dissociates the acid-dissociable group which the structural unit (p) of a polymer (P) has, and produces a carboxy group etc. is mentioned. The acid generator having this first function is called an acid generator (Q1). As a second function, in the unexposed portion, the acid generator (Q1) does not substantially dissociate the acid dissociable group or the like of the structural unit (p) of the polymer (P) under pattern formation conditions using the radiation-sensitive composition. ) to inhibit the diffusion of acid generated from The acid generator (Q) having this second function is called an acid generator (Q2). The acid generated from the acid generator (Q2) can be said to be a relatively weak acid (an acid with a large pKa) than the acid generated from the acid generator (Q1). Whether the acid generator functions as (Q1) or (Q2) is determined using the energy required for the acid dissociable group of the structural unit (p) of the polymer (P) to dissociate and a radiation-sensitive composition to determine the pattern. It is determined by the thermal energy conditions etc. which are provided at the time of formation. As a content form of the acid generator (Q) in the said radiation-sensitive resin composition, the form of a compound as mentioned later, the form inserted as a part of a polymer, or both these forms may be sufficient.
감방사선성 수지 조성물이 산 발생제 (Q1)을 함유함으로써, 노광부의 중합체 (P)의 극성이 증대하고, 노광부에 있어서의 중합체 (P)가 알칼리 수용액 현상의 경우에는 현상액에 대하여 용해성이 되고, 한편 유기 용매 현상의 경우에는 현상액에 대하여 난용성이 된다.When the radiation-sensitive resin composition contains the acid generator (Q1), the polarity of the polymer (P) in the exposed portion increases, and the polymer (P) in the exposed portion becomes soluble in the developer in the case of aqueous alkali solution development. , On the other hand, in the case of organic solvent development, it becomes poorly soluble in a developer.
산 발생제 (Q2)를 함유함으로써, 감방사선성 조성물은 패턴 현상성, LWR 성능에 의해 우수한 레지스트 패턴을 형성할 수 있다.By containing the acid generator (Q2), the radiation-sensitive composition can form a resist pattern excellent in pattern developability and LWR performance.
산 발생제 (Q)로서는, 예를 들어 오늄염 화합물, 술폰이미드 화합물, 할로겐 함유 화합물, 디아조케톤 화합물 등을 들 수 있다. 오늄염 화합물로서는, 예를 들어 술포늄염, 테트라히드로티오페늄염, 요오도늄염, 포스포늄염, 디아조늄염, 피리디늄염 등을 들 수 있다. 이들 중, 술포늄염, 요오도늄염이 바람직하다.Examples of the acid generator (Q) include an onium salt compound, a sulfonimide compound, a halogen-containing compound, and a diazoketone compound. Examples of the onium salt compound include a sulfonium salt, a tetrahydrothiophenium salt, an iodonium salt, a phosphonium salt, a diazonium salt, and a pyridinium salt. Among these, a sulfonium salt and an iodonium salt are preferable.
노광에 의해 발생하는 산으로서는, 노광에 의해 술폰산, 카르복실산, 술폰이미드를 발생하는 것을 들 수 있다. 이러한 산으로서,Examples of the acid generated by exposure include those that generate sulfonic acid, carboxylic acid, and sulfonimide by exposure. As these acids,
(1) 술포기에 인접하는 탄소 원자에 1 이상의 불소 원자 또는 불소화 탄화수소기가 치환한 화합물,(1) a compound in which one or more fluorine atoms or fluorinated hydrocarbon groups are substituted for carbon atoms adjacent to a sulfo group;
(2) 술포기에 인접하는 탄소 원자가 불소 원자 또는 불소화 탄화수소기로 치환되어 있지 않은 화합물(2) a compound in which a carbon atom adjacent to a sulfo group is not substituted with a fluorine atom or a fluorinated hydrocarbon group
을 들 수 있다.can be heard
노광에 의해 발생하는 카르복실산으로서는,As carboxylic acid generated by exposure,
(3) 카르복시기에 인접하는 탄소 원자에 1 이상의 불소 원자 또는 불소화 탄화수소기가 치환한 화합물,(3) a compound in which one or more fluorine atoms or fluorinated hydrocarbon groups are substituted for carbon atoms adjacent to the carboxy group;
(4) 카르복시기에 인접하는 탄소 원자가 불소 원자 또는 불소화 탄화수소기로 치환되어 있지 않은 화합물(4) a compound in which a carbon atom adjacent to a carboxy group is not substituted with a fluorine atom or a fluorinated hydrocarbon group
을 들 수 있다. 이들 중, 산 발생제 (Q1)로서는 상기 (1)에 해당하는 것이 바람직하고, 환상 구조를 갖는 것이 특히 바람직하다. 산 발생제 (Q2)로서는 상기 (2), (3) 또는 (4)에 해당하는 것이 바람직하고, (2) 또는 (4)에 해당하는 것이 특히 바람직하다.can be heard Among these, as the acid generator (Q1), those corresponding to the above (1) are preferable, and those having a cyclic structure are particularly preferable. As the acid generator (Q2), those corresponding to (2), (3) or (4) are preferable, and those corresponding to (2) or (4) are particularly preferable.
포토레지스트 조성물은 중합체 (P) 및 산 발생제 (Q) 이외에도, 산 확산 제어제 (R), 발수성 수지 (F), 계면 활성제 등의 그 밖의 성분을 함유하고 있어도 된다. 산 확산 제어제 (R)로서는, 예를 들어 트리옥틸아민, 트리에탄올아민 등의 아민 화합물; R-(+)-(t-부톡시카르보닐)-2-피페리딘메탄올, N-t-부톡시카르보닐-4-히드록시피페리딘 등의 N-t-알콕시카르보닐 함유 아미드 화합물; 트리페닐술포늄10-캄파술포네이트, 트리페닐술포늄살리실레이트 등의 광 붕괴성 염기 등을 들 수 있다. 발수성 수지 (F)로서는, 예를 들어 불소계 수지를 들 수 있고, 구체적으로는 불소화탄화수소기를 갖는 수지, 쇄식 퍼플루오로알킬폴리에테르, 환식 퍼플루오로알킬폴리에테르, 폴리클로로트리플루오로에틸렌, 폴리테트라플루오로에틸렌, 테트라플루오로에틸렌-퍼플루오로알콕시에틸렌 공중합체, 테트라플루오로에틸렌-헥사플루오로프로필렌 공중합체 등을 들 수 있다. In addition to the polymer (P) and the acid generator (Q), the photoresist composition may contain other components such as an acid diffusion control agent (R), a water repellent resin (F), and a surfactant. Examples of the acid diffusion controlling agent (R) include amine compounds such as trioctylamine and triethanolamine; N-t-alkoxycarbonyl-containing amide compounds such as R-(+)-(t-butoxycarbonyl)-2-piperidinemethanol and N-t-butoxycarbonyl-4-hydroxypiperidine; and photodegradable bases such as triphenylsulfonium 10-camphorsulfonate and triphenylsulfonium salicylate. Examples of the water-repellent resin (F) include a fluorine-based resin, and specifically, a resin having a fluorinated hydrocarbon group, a chain perfluoroalkyl polyether, a cyclic perfluoroalkyl polyether, polychlorotrifluoroethylene, poly tetrafluoroethylene, a tetrafluoroethylene-perfluoroalkoxyethylene copolymer, a tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer, etc. are mentioned.
포토레지스트 조성물은, 예를 들어 중합체 (P), 산 발생제 (Q) 및 필요에 따라 산 확산 제어제 (R) 등을 용매에 용해시켜서 제조된다. 또한, 포토레지스트 조성물은, 통상 구멍 직경 30nm 정도의 필터로 여과한 것이 사용된다. 포토레지스트 조성물의 고형분 농도는, 도공 용이성의 관점에서, 그의 하한으로서는 0.2질량%가 바람직하고, 1질량%가 보다 바람직하다. 상기 고형분 농도의 상한으로서는 20질량%가 바람직하고, 10질량%가 보다 바람직하다.The photoresist composition is prepared, for example, by dissolving a polymer (P), an acid generator (Q) and, if necessary, an acid diffusion controller (R) or the like in a solvent. In addition, as for the photoresist composition, what filtered with a filter with a pore diameter of about 30 nm is used normally. From a viewpoint of coating easiness, 0.2 mass % is preferable as the lower limit, and, as for the solid content concentration of a photoresist composition, 1 mass % is more preferable. As an upper limit of the said solid content concentration, 20 mass % is preferable and 10 mass % is more preferable.
포토레지스트 조성물의 도공 방법으로서는, 회전 도공, 유연 도공, 롤 도공 등의 종래 공지된 도공 방법 등을 들 수 있다. 기판 상에 포토레지스트 조성물을 도공한 후, 용매를 휘발시키기 위해서, 프리베이크(PB)를 행해도 된다. 상기 PB의 온도의 하한으로서는, 50℃가 바람직하고, 70℃가 보다 바람직하다. 상기 온도의 상한으로서는 150℃가 바람직하고, 120℃가 보다 바람직하다. 상기 PB의 시간의 하한으로서는, 10초가 바람직하고, 30초가 보다 바람직하다. 상기 시간의 상한으로서는 600초가 바람직하고, 300초가 보다 바람직하다.As a coating method of a photoresist composition, conventionally well-known coating methods, such as rotation coating, casting coating, roll coating, etc. are mentioned. After coating a photoresist composition on a board|substrate, in order to volatilize a solvent, you may perform prebaking (PB). As a lower limit of the temperature of the said PB, 50 degreeC is preferable and 70 degreeC is more preferable. As an upper limit of the said temperature, 150 degreeC is preferable and 120 degreeC is more preferable. As a lower limit of the time of the said PB, 10 second is preferable and 30 second is more preferable. As an upper limit of the said time, 600 second is preferable and 300 second is more preferable.
[적층 공정][Lamination process]
본 공정에서는, 상기 도공 공정에 의해 얻어진 포토레지스트막 표면에 탑 코팅층을 적층한다. 이 탑 코팅층의 적층은, 통상 포토레지스트막 표면에 탑 코팅 조성물을 도공함으로써 행해진다.In this process, a top coating layer is laminated|stacked on the photoresist film surface obtained by the said coating process. Lamination of this top coating layer is normally performed by coating a top coating composition on the surface of a photoresist film.
(탑 코팅 조성물)(Top Coating Composition)
탑 코팅 조성물은, 통상 중합체(이하, 「[A] 중합체」라고도 함)와 용매(이하, 「[B] 용매」라고도 함)를 함유한다. 탑 코팅 조성물은, [A] 중합체 및 [B] 용매 이외에도, 계면 활성제 등의 그 밖의 성분을 함유하고 있어도 된다.The top coating composition usually contains a polymer (hereinafter also referred to as “[A] polymer”) and a solvent (hereinafter also referred to as “[B] solvent”). The top coating composition may contain other components, such as surfactant, in addition to the [A] polymer and the [B] solvent.
[A] 중합체로서는, 탑 코팅층을 형성하여 액침 노광을 할 수 있는 것이면 사용할 수 있다. 또한, [A] 중합체는, 특성이 상이한 2종 이상의 중합체를 포함하는 것이 바람직하다. 이 중합체의 특성으로서는, 예를 들어 박리액에 대한 용해 속도, 건식 에칭에 있어서의 에칭 속도, 성막 상태에 있어서의 후퇴 접촉각 등을 들 수 있다.[A] As the polymer, any polymer capable of forming a top coating layer and subject to immersion exposure can be used. Moreover, it is preferable that the polymer [A] contains 2 or more types of polymers from which a characteristic differs. As a characteristic of this polymer, the dissolution rate with respect to a stripper, the etching rate in dry etching, the receding contact angle in a film-forming state, etc. are mentioned, for example.
[A] 중합체로서는, 예를 들어 발수성 수지, 산성 수지 등을 들 수 있다. 「발수성 수지」란, 성막 상태에서의 물과의 후퇴 접촉각이 80° 이상인 수지를 말한다. 「산성 수지」란, pKa가 10 이하의 산성 관능기를 갖는 수지를 말한다. [A] 중합체는, 발수성 수지 및 산성 수지 이외의 다른 수지를 포함하고 있어도 된다.[A] As a polymer, a water-repellent resin, an acidic resin, etc. are mentioned, for example. "Water-repellent resin" refers to a resin having a receding contact angle with water of 80° or more in a film-forming state. An "acidic resin" means resin which has a pKa of 10 or less acidic functional group. [A] The polymer may contain other resin than the water-repellent resin and the acidic resin.
발수성 수지로서는, 예를 들어 불소계 수지를 들 수 있고, 구체적으로는 불소화 탄화수소기를 갖는 수지, 쇄식 퍼플루오로알킬폴리에테르, 환식 퍼플루오로알킬폴리에테르, 폴리클로로트리플루오로에틸렌, 폴리테트라플루오로에틸렌, 테트라플루오로에틸렌-퍼플루오로알콕시에틸렌 공중합체, 테트라플루오로에틸렌-헥사플루오로프로필렌 공중합체 등을 들 수 있다.Examples of the water-repellent resin include a fluorine-based resin, and specifically, a resin having a fluorinated hydrocarbon group, a chain perfluoroalkyl polyether, a cyclic perfluoroalkyl polyether, polychlorotrifluoroethylene, polytetrafluoro ethylene, a tetrafluoroethylene-perfluoroalkoxyethylene copolymer, a tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer, etc. are mentioned.
불소계 수지에 있어서의 불소 원자의 질량 함유율의 하한으로서는, 0.1질량%가 바람직하고, 1 질량%가 보다 바람직하고, 5질량%가 더욱 바람직하다. 상기 질량 함유율의 상한으로서는 30질량%가 바람직하고, 25질량%가 보다 바람직하다.As a minimum of the mass content rate of the fluorine atom in a fluorine-type resin, 0.1 mass % is preferable, 1 mass % is more preferable, 5 mass % is still more preferable. As an upper limit of the said mass content, 30 mass % is preferable and 25 mass % is more preferable.
산성 수지로서는, 예를 들어 옥소산기를 갖는 수지, 페놀성 수산기를 갖는 수지 등을 들 수 있다. 옥소산기로서는, 예를 들어 술포기, 카르복시기 등을 들 수 있다.As acidic resin, resin which has an oxo-acid group, resin which has phenolic hydroxyl group, etc. are mentioned, for example. As an oxo acid group, a sulfo group, a carboxy group, etc. are mentioned, for example.
탑 코팅 조성물이 [A] 중합체로서 특성이 상이한 2종 이상의 중합체를 포함하는 경우, 상기 2종 이상의 중합체로서, 발수성 수지와 산성 수지를 갖는 것이 바람직하다.When the top coating composition contains two or more kinds of polymers having different properties as the [A] polymer, it is preferable to have a water repellent resin and an acidic resin as the two or more kinds of polymers.
[B] 용매로서는, 예를 들어 알코올계 용매, 에테르계 용매, 케톤계 용매, 아미드계 용매, 에스테르계 용매, 탄화수소계 용매 등을 들 수 있다.[B] Examples of the solvent include alcohol-based solvents, ether-based solvents, ketone-based solvents, amide-based solvents, ester-based solvents, and hydrocarbon-based solvents.
알코올계 용매로서는, 예를 들어As an alcohol solvent, for example,
메탄올, 에탄올, n-프로판올, iso-프로판올, n-부탄올, iso-부탄올, sec-부탄올, tert-부탄올, n-펜탄올, iso-펜탄올, 2-메틸부탄올, sec-펜탄올, tert-펜탄올, 3-메톡시부탄올, n-헥산올, 2-메틸펜탄올, 4-메틸-2-펜탄올, sec-헥산올, 2-에틸부탄올, sec-헵탄올, 3-헵탄올, n-옥탄올, 2-에틸헥산올, sec-옥탄올, n-노닐알코올, 2,6-디메틸-4-헵탄올, n-데칸올, sec-운데실알코올, 트리메틸노닐알코올, sec-테트라데실알코올, sec-헵타데실알코올, 푸르푸릴알코올, 시클로헥산올, 메틸시클로헥산올, 3,3,5-트리메틸시클로헥산올, 벤질알코올, 디아세톤알코올 등의 모노알코올계 용매;Methanol, ethanol, n-propanol, iso-propanol, n-butanol, iso-butanol, sec-butanol, tert-butanol, n-pentanol, iso-pentanol, 2-methylbutanol, sec-pentanol, tert- Pentanol, 3-methoxybutanol, n-hexanol, 2-methylpentanol, 4-methyl-2-pentanol, sec-hexanol, 2-ethylbutanol, sec-heptanol, 3-heptanol, n -Octanol, 2-ethylhexanol, sec-octanol, n-nonyl alcohol, 2,6-dimethyl-4-heptanol, n-decanol, sec-undecyl alcohol, trimethylnonyl alcohol, sec-tetradecyl monoalcohol solvents such as alcohol, sec-heptadecyl alcohol, furfuryl alcohol, cyclohexanol, methylcyclohexanol, 3,3,5-trimethylcyclohexanol, benzyl alcohol, and diacetone alcohol;
에틸렌글리콜, 1,2-프로필렌글리콜, 1,3-부틸렌글리콜, 2,4-펜탄디올, 2-메틸-2,4-펜탄디올, 2,5-헥산디올, 2,4-헵탄디올, 2-에틸-1,3-헥산디올, 디에틸렌글리콜, 디프로필렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 트리프로필렌글리콜 등의 다가 알코올계 용매;Ethylene glycol, 1,2-propylene glycol, 1,3-butylene glycol, 2,4-pentanediol, 2-methyl-2,4-pentanediol, 2,5-hexanediol, 2,4-heptanediol, polyhydric alcohol solvents such as 2-ethyl-1,3-hexanediol, diethylene glycol, dipropylene glycol, triethylene glycol, and tripropylene glycol;
에틸렌글리콜모노메틸에테르, 에틸렌글리콜모노에틸에테르, 에틸렌글리콜모노프로필에테르, 에틸렌글리콜모노부틸에테르, 에틸렌글리콜모노헥실에테르, 에틸렌글리콜모노페닐에테르, 에틸렌글리콜모노-2-에틸부틸에테르, 디에틸렌글리콜모노메틸에테르, 디에틸렌글리콜모노에틸에테르, 디에틸렌글리콜모노프로필에테르, 디에틸렌글리콜모노부틸에테르, 디에틸렌글리콜모노헥실에테르, 프로필렌글리콜모노메틸에테르, 프로필렌글리콜모노에틸에테르, 프로필렌글리콜모노프로필에테르, 프로필렌글리콜모노부틸에테르, 디프로필렌글리콜모노메틸에테르, 디프로필렌글리콜모노에틸에테르, 디프로필렌글리콜모노프로필에테르 등의 다가 알코올 부분 에테르계 용매 등을 들 수 있다.Ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monopropyl ether, ethylene glycol monobutyl ether, ethylene glycol monohexyl ether, ethylene glycol monophenyl ether, ethylene glycol mono-2-ethyl butyl ether, diethylene glycol mono Methyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol monopropyl ether, diethylene glycol monobutyl ether, diethylene glycol monohexyl ether, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, propylene glycol monopropyl ether, propylene Polyhydric alcohol partial ether solvents, such as glycol monobutyl ether, dipropylene glycol monomethyl ether, dipropylene glycol monoethyl ether, and dipropylene glycol monopropyl ether, etc. are mentioned.
에테르계 용매로서는, 예를 들어As an etheric solvent, for example,
디에틸에테르, 디프로필에테르, 디부틸에테르, 디이소아밀에테르 등의 디알킬에테르계 용매;dialkyl ether solvents such as diethyl ether, dipropyl ether, dibutyl ether and diisoamyl ether;
아니솔, 디페닐에테르 등의 방향환 함유 에테르계 용매;Aromatic ring containing ether solvents, such as anisole and diphenyl ether;
테트라히드로푸란, 디옥산 등의 환상 에테르계 용매를 들 수 있다.Cyclic ether solvents, such as tetrahydrofuran and a dioxane, are mentioned.
케톤계 용매로서는, 예를 들어As a ketone solvent, for example,
아세톤, 2-부타논, 메틸-n-프로필케톤, 메틸-n-부틸케톤, 디에틸케톤, 메틸-iso-부틸케톤, 메틸-n-아밀케톤, 에틸-n-부틸케톤, 메틸-n-헥실케톤, 디-iso-부틸케톤, 트리메틸노나논, 2,4-펜탄디온, 아세토닐아세톤, 아세토페논 등의 쇄상 케톤계 용매;Acetone, 2-butanone, methyl-n-propyl ketone, methyl-n-butyl ketone, diethyl ketone, methyl-iso-butyl ketone, methyl-n-amyl ketone, ethyl-n-butyl ketone, methyl-n- chain ketone solvents such as hexyl ketone, di-iso-butyl ketone, trimethylnonanone, 2,4-pentanedionone, acetonylacetone, and acetophenone;
시클로펜타논, 시클로헥사논, 시클로헵타논, 시클로옥타논, 메틸시클로헥사논 등의 환상 케톤계 용매 등을 들 수 있다.Cyclic ketone solvents, such as cyclopentanone, cyclohexanone, cycloheptanone, cyclooctanone, and methylcyclohexanone, etc. are mentioned.
아미드계 용매로서는, 예를 들어As an amide solvent, for example,
N-메틸포름아미드, N,N-디메틸포름아미드, N,N-디에틸포름아미드, 아세트아미드, N-메틸아세트아미드, N,N-디메틸아세트아미드, N-메틸프로피온아미드 등의 쇄상 아미드계 용매;Chain amides such as N-methylformamide, N,N-dimethylformamide, N,N-diethylformamide, acetamide, N-methylacetamide, N,N-dimethylacetamide, and N-methylpropionamide menstruum;
N,N'-디메틸이미다졸리디논, N-메틸피롤리돈 등의 환상 아미드계 용매 등을 들 수 있다.Cyclic amide solvents, such as N,N'- dimethylimidazolidinone and N-methylpyrrolidone, etc. are mentioned.
에스테르계 용매로서는, 예를 들어As an ester solvent, for example,
아세트산메틸, 아세트산에틸, γ-부티로락톤, γ-발레로락톤, 아세트산n-프로필, 아세트산iso- 프로필, 아세트산n-부틸, 아세트산iso- 부틸, 아세트산sec-부틸, 아세트산n-펜틸, 아세트산sec-펜틸, 아세트산3-메톡시부틸, 아세트산메틸펜틸, 아세트산2-에틸부틸, 아세트산2-에틸헥실, 아세트산벤질, 아세트산시클로헥실, 아세트산메틸시클로헥실, 아세트산n-노닐, 아세토아세트산메틸, 아세토아세트산에틸, 프로피온산에틸, 프로피온산n-부틸, 프로피온산iso-아밀, 락트산메틸, 락트산에틸, 락트산n-부틸, 락트산n-아밀, 등의 모노카르복실산 에스테르계 용매;Methyl acetate, ethyl acetate, γ-butyrolactone, γ-valerolactone, n-propyl acetate, iso-propyl acetate, n-butyl acetate, iso-butyl acetate, sec-butyl acetate, n-pentyl acetate, sec acetate -pentyl, 3-methoxybutyl acetate, methylpentyl acetate, 2-ethylbutyl acetate, 2-ethylhexyl acetate, benzyl acetate, cyclohexyl acetate, methylcyclohexyl acetate, n-nonyl acetate, methyl acetoacetate, ethyl acetoacetate , ethyl propionate, n-butyl propionate, iso-amyl propionate, methyl lactate, ethyl lactate, n-butyl lactate, and n-amyl lactate monocarboxylic acid ester solvents;
아세트산에틸렌글리콜모노메틸에테르, 아세트산에틸렌글리콜모노에틸에테르, 아세트산디에틸렌글리콜모노메틸에테르, 아세트산디에틸렌글리콜모노에틸에테르, 아세트산디에틸렌글리콜모노-n-부틸에테르, 아세트산프로필렌글리콜모노메틸에테르, 아세트산프로필렌글리콜모노에틸에테르, 아세트산프로필렌글리콜모노프로필에테르, 아세트산프로필렌글리콜모노부틸에테르, 아세트산디프로필렌글리콜모노메틸에테르, 아세트산디프로필렌글리콜모노에틸에테르 등의 다가 알코올 부분 에테르 카르복실레이트계 용매;Ethylene glycol monomethyl ether acetate, ethylene glycol monoethyl ether acetate, diethylene glycol monomethyl ether acetate, diethylene glycol monoethyl ether acetate, diethylene glycol mono-n-butyl ether acetate, propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene acetate polyhydric alcohol partial ether carboxylate solvents such as glycol monoethyl ether, propylene glycol monopropyl ether acetate, propylene glycol monobutyl ether acetate, dipropylene glycol monomethyl ether acetate, and dipropylene glycol monoethyl ether acetate;
디메틸카르보네이트, 디에틸카르보네이트, 에틸렌카르보네이트, 프로필렌카르보네이트 등의 카르보네이트계 용매;carbonate solvents such as dimethyl carbonate, diethyl carbonate, ethylene carbonate, and propylene carbonate;
γ-부티로락톤, δ-발레로락톤 등의 락톤계 용매;lactone solvents such as γ-butyrolactone and δ-valerolactone;
옥살산디에틸, 옥살산디n-부틸, 말론산디에틸, 프탈산디메틸, 프탈산디에틸 등의 디카르복실산 에스테르계 용매;dicarboxylic acid ester solvents such as diethyl oxalate, din-butyl oxalate, diethyl malonate, dimethyl phthalate, and diethyl phthalate;
디아세트산 글리콜, 아세트산메톡시트리글리콜 등을 들 수 있다.Glycol diacetic acid, methoxytriglycol acetate, etc. are mentioned.
탄화수소계 용매로서는, 예를 들어As a hydrocarbon solvent, for example,
n-펜탄, iso-펜탄, n-헥산, iso-헥산, n-헵탄, iso-헵탄, 2,2,4-트리메틸펜탄, n-옥탄, iso-옥탄, 시클로헥산, 메틸시클로헥산 등의 지방족 탄화수소계 용매;Aliphatic such as n-pentane, iso-pentane, n-hexane, iso-hexane, n-heptane, iso-heptane, 2,2,4-trimethylpentane, n-octane, iso-octane, cyclohexane, and methylcyclohexane hydrocarbon-based solvents;
벤젠, 톨루엔, 크실렌, 메시틸렌, 에틸벤젠, 트리메틸벤젠, 메틸에틸벤젠, n-프로필벤젠, iso-프로필벤젠, 디에틸벤젠, iso-부틸벤젠, 트리에틸벤젠, 디-iso-프로필벤젠, n-아밀나프탈렌 등의 방향족 탄화수소계 용매 등을 들 수 있다.Benzene, toluene, xylene, mesitylene, ethylbenzene, trimethylbenzene, methylethylbenzene, n-propylbenzene, iso-propylbenzene, diethylbenzene, iso-butylbenzene, triethylbenzene, di-iso-propylbenzene, n -Aromatic hydrocarbon solvents, such as amylnaphthalene, etc. are mentioned.
[B] 용매로서는 에테르계 용매, 알코올계 용매 및 불소계 용매가 바람직하고, 디알킬에테르계 용매, 모노알코올계 용매 및 불소 함유 아민이 보다 바람직하고, 디이소아밀에테르, 4-메틸-2-펜탄올 및 퍼플루오로트리부틸아민이 더욱 바람직하다.[B] As the solvent, an ether solvent, an alcohol solvent and a fluorine solvent are preferable, a dialkyl ether solvent, a monoalcohol solvent and a fluorine-containing amine are more preferable, diisoamyl ether, 4-methyl-2-pentane ol and perfluorotributylamine are more preferred.
탑 코팅 조성물은, 예를 들어 [A] 중합체 및 필요에 따라 그 밖의 성분을, [B] 용매에 용해시켜서 제조된다. 또한, 탑 코팅 조성물은 통상 구멍 직경 30nm 정도의 필터로 여과한 것이 사용된다. 탑 코팅 조성물의 고형분 농도는, 도공 용이성의 관점에서, 그의 하한으로서는 0.2질량%가 바람직하고, 1질량%가 보다 바람직하다. 상기 고형분 농도의 상한으로서는 20질량%가 바람직하고, 10질량%가 보다 바람직하다.The top coating composition is prepared, for example, by dissolving the [A] polymer and, if necessary, other components in the [B] solvent. In addition, as for the top coating composition, what filtered with a filter with a pore diameter of about 30 nm is used normally. The lower limit of the solid content concentration of the top coating composition is preferably 0.2 mass %, more preferably 1 mass %, from the viewpoint of coating easiness. As an upper limit of the said solid content concentration, 20 mass % is preferable and 10 mass % is more preferable.
탑 코팅 조성물의 도공 방법으로서는, 상기 도공 공정에서의 포토레지스트 조성물의 도공 방법과 동일한 방법 등을 들 수 있다. 탑 코팅 조성물의 도공 후에, 프리베이크(PB)를 행하는 것이 바람직하다. 상기 PB의 온도의 하한으로서는, 50℃가 바람직하고, 70℃가 보다 바람직하다. 상기 온도의 상한으로서는 150℃가 바람직하고, 120℃가 보다 바람직하다. 상기 PB의 시간의 하한으로서는, 10초가 바람직하고, 30초가 보다 바람직하다. 상기 시간의 상한으로서는 600초가 바람직하고, 300초가 보다 바람직하다.As a coating method of a top coating composition, the method similar to the coating method of the photoresist composition in the said coating process, etc. are mentioned. It is preferable to perform prebaking (PB) after application of a top coating composition. As a lower limit of the temperature of the said PB, 50 degreeC is preferable and 70 degreeC is more preferable. As an upper limit of the said temperature, 150 degreeC is preferable and 120 degreeC is more preferable. As a lower limit of the time of the said PB, 10 second is preferable and 30 second is more preferable. As an upper limit of the said time, 600 second is preferable and 300 second is more preferable.
(탑 코팅층)(top coating layer)
상기 도공된 탑 코팅 조성물로부터 [B] 용매를 제거하는 것 등에 의해, [A] 중합체 등으로 구성되는 탑 코팅층이 형성된다.By removing the [B] solvent from the applied top coating composition, the top coating layer composed of the [A] polymer or the like is formed.
형성된 탑 코팅층의 평균 두께의 하한으로서는, 5nm가 바람직하고, 10nm가 보다 바람직하고, 15nm가 더욱 바람직하다. 상기 평균 두께의 상한으로서는 100nm가 바람직하고, 70nm가 보다 바람직하고, 50nm가 더욱 바람직하다.The lower limit of the average thickness of the formed top coating layer is preferably 5 nm, more preferably 10 nm, still more preferably 15 nm. As an upper limit of the said average thickness, 100 nm is preferable, 70 nm is more preferable, and 50 nm is still more preferable.
형성하는 탑 코팅층의 평균 두께는, λ/4m(λ: 방사선의 파장, m: 보호막의 굴절률)의 홀수배에 가능한 한 접근하는 것이 바람직하다. 이렇게 함으로써, 포토레지스트막의 상측 계면에 있어서의 반사 억제 효과를 크게 할 수 있다.It is preferable that the average thickness of the top coating layer to be formed approaches as much as possible an odd multiple of λ/4m (λ: wavelength of radiation, m: refractive index of protective film). By doing in this way, the effect of suppressing reflection at the upper interface of the photoresist film can be increased.
탑 코팅층은, 특성이 상이한 2종 이상의 중합체를 함유하는 것이 바람직하고, 상기 2종 이상의 중합체로서, 발수성 수지와 산성 수지를 갖는 것이 보다 바람직하다. 또한, 이 경우, 제거 공정에서 제거되는 중합체가, 발수성 수지인 것이 바람직하다.It is preferable that the top coating layer contains two or more types of polymers from which characteristics differ, and it is more preferable as said two or more types of polymers to have a water repellent resin and an acidic resin. Moreover, in this case, it is preferable that the polymer removed in a removal process is a water-repellent resin.
[액침 노광 공정][Liquid immersion exposure process]
본 공정에서는, 상기 탑 코팅층 표면 및 노광 장치의 투영 광학계 사이에 액침액을 개재시켜서 상기 포토레지스트막을 액침 노광한다. 「노광 장치의 투영 광학계」란, 투영 렌즈 등을 포함하여, 포토레지스트막을 향하여 소정의 패턴을 투영하는 광학 기기를 말한다. 이 액침 노광은, 탑 코팅층 표면 및 노광 장치의 투영 광학계 사이, 통상 탑 코팅층 표면 및 투영 렌즈 사이에 액침액을 배치하고, 이 액침액을 개재하여 노광함으로써 행한다.In this step, immersion exposure of the photoresist film is performed by interposing an immersion liquid between the surface of the top coating layer and the projection optical system of the exposure apparatus. The "projection optical system of an exposure apparatus" refers to an optical device that projects a predetermined pattern toward a photoresist film, including a projection lens or the like. This immersion exposure is performed by disposing an immersion liquid between the top coating layer surface and the projection optical system of the exposure apparatus, usually between the top coating layer surface and the projection lens, and exposing through the immersion liquid.
액침액으로서는, 통상 공기보다 굴절률이 높은 액체를 사용한다. 액침액으로서는, 물을 사용하는 것이 바람직하고, 순수를 사용하는 것이 더욱 바람직하다. 또한 필요에 따라 액침액의 pH를 조정해도 된다. 이 액침액을 개재시킨 상태에서, 즉, 노광 장치의 렌즈와 포토레지스트막 사이에 액침액을 채운 상태에서, 노광 장치로부터 노광광을 조사하고, 소정의 패턴을 갖는 마스크를 개재하여 포토레지스트막을 노광한다.As the immersion liquid, a liquid having a higher refractive index than that of air is usually used. As the immersion liquid, it is preferable to use water, and it is more preferable to use pure water. Moreover, you may adjust the pH of an immersion liquid as needed. In a state in which the immersion liquid is interposed, that is, in a state in which the immersion liquid is filled between the lens of the exposure apparatus and the photoresist film, exposure light is irradiated from the exposure apparatus, and the photoresist film is exposed through a mask having a predetermined pattern. do.
이 액침 노광에 사용하는 노광광은, 포토레지스트막이나 탑 코팅층의 종류에 따라 적절히 선택할 수 있고, 예를 들어 가시광선; g선, i선 등의 자외선; 엑시머 레이저광 등의 원자외선; 싱크로트론 방사선 등의 X선; 전자선 등의 하전 입자선 등을 들 수 있다. 이들 중에서도, 원자외선이 바람직하고, ArF 엑시머 레이저 광(파장 193nm) 및 KrF 엑시머 레이저 광(파장 248nm)이 보다 바람직하고, ArF 엑시머 레이저광이 더욱 바람직하다. 또한, 노광 광의 조사 조건, 예를 들어 노광량 등은, 포토레지스트 조성물이나 탑 코팅 조성물의 배합 조성, 이들에 포함되는 첨가제의 종류 등에 따라서 적절히 설정할 수 있다.The exposure light used for this immersion exposure can be appropriately selected according to the type of the photoresist film or the top coating layer, for example, visible light; ultraviolet rays such as g-rays and i-rays; far ultraviolet rays such as excimer laser light; X-rays such as synchrotron radiation; Charged particle beams, such as an electron beam, etc. are mentioned. Among these, far ultraviolet rays are preferable, ArF excimer laser beams (wavelength 193 nm) and KrF excimer laser beams (wavelength 248 nm) are more preferable, and ArF excimer laser beams are still more preferable. In addition, the irradiation conditions of exposure light, for example, exposure amount, etc. can be set suitably according to the compounding composition of a photoresist composition or a top coating composition, the kind of additive contained in these, etc.
액침 노광 후, 얻어지는 레지스트 패턴의 해상도, 패턴 형상, 현상성 등을 향상시키기 위해서, 노광 후 베이킹(PEB)을 행하는 것이 바람직하다. PEB의 온도는, 사용되는 포토레지스트 조성물이나 탑 코팅 조성물의 종류 등에 의해 적절히 설정할 수 있지만, 그의 하한으로서는 50℃가 바람직하고, 80℃가 보다 바람직하다. 상기 온도의 상한으로서는 200℃가 바람직하고, 150℃가 보다 바람직하다. PEB의 시간의 하한으로서는, 5초가 바람직하고, 10초가 보다 바람직하다. 상기 시간의 상한으로서는 600초가 바람직하고, 300초가 보다 바람직하다.After immersion exposure, in order to improve the resolution, pattern shape, developability, etc. of the resist pattern obtained, it is preferable to perform post-exposure baking (PEB). Although the temperature of PEB can be suitably set according to the kind etc. of the photoresist composition and top coating composition used, 50 degreeC is preferable as the lower limit, and 80 degreeC is more preferable. As an upper limit of the said temperature, 200 degreeC is preferable and 150 degreeC is more preferable. As a lower limit of the time of PEB, 5 second is preferable and 10 second is more preferable. As an upper limit of the said time, 600 second is preferable and 300 second is more preferable.
[제거 공정][removal process]
본 공정에서는, 탑 코팅층의 일부를 제거한다. 제거되는 탑 코팅층의 일부는, 통상 탑 코팅층의 표층이다.In this step, a part of the top coating layer is removed. A part of the top coating layer to be removed is usually a surface layer of the top coating layer.
탑 코팅층이 특성이 상이한 2종 이상의 중합체를 함유하는 경우, 제거 공정에서, 적어도 표면측에 편재되는 중합체를 제거하는 것이 바람직하다. 또한, 탑 코팅층이 상기 2종 이상의 중합체로서 발수성 수지와 산성 수지를 갖는 경우, 제거 공정에서 제거되는 중합체는, 상기 발수성 수지의 적어도 일부인 것이 바람직하다.When the top coating layer contains two or more types of polymers having different properties, in the removal step, it is preferable to remove at least the polymers localized on the surface side. Further, when the top coating layer has a water-repellent resin and an acidic resin as the two or more types of polymers, it is preferable that the polymer to be removed in the removal step is at least a part of the water-repellent resin.
탑 코팅층의 일부를 제거하는 방법으로서는 특별히 한정되지 않고, 예를 들어 박리액을 사용하여 탑 코팅층의 표층을 용해시켜서 제거하는 방법, 건식 에칭에 의해, 탑 코팅층의 표층을 제거하는 방법 등을 들 수 있다. 이들 중에서 보다 간편하게, 또한 제거하는 부분의 조정이 보다 용이한 점에서, 박리액을 사용하여 행하는 방법이 바람직하다.The method for removing a part of the top coating layer is not particularly limited, and for example, a method of dissolving and removing the surface layer of the top coating layer using a stripper, a method of removing the surface layer of the top coating layer by dry etching, etc. have. Among these, the method of carrying out using a peeling liquid is preferable from a point more easily and adjustment of the part to be removed is easier.
(박리액)(Removing solution)
박리액으로서는, 통상 유기 용매를 주성분으로 한다. 박리액 중의 유기 용매의 함유율의 하한으로서는, 50질량%가 바람직하고, 80질량%가 보다 바람직하고, 95질량%가 더욱 바람직하다. 상기 함유율의 상한으로서는, 예를 들어 100질량%이다.As a stripping solution, it has an organic solvent as a main component normally. As a lower limit of the content rate of the organic solvent in a peeling liquid, 50 mass % is preferable, 80 mass % is more preferable, 95 mass % is still more preferable. As an upper limit of the said content rate, it is 100 mass %, for example.
박리액이 함유하는 유기 용매로서는, 예를 들어 상기 탑 코팅 조성물이 함유하는 유기 용매로서 예시한 것과 동일한 유기 용매 등을 들 수 있다. 박리액으로서는, 이들 중에서 에테르계 용매, 탄화수소계 용매, 알코올계 용매 및/또는 불소계 용매를 주로 포함하는 것이 바람직하다.Examples of the organic solvent contained in the stripper include organic solvents similar to those exemplified as the organic solvent contained in the top coating composition. As the stripper, it is preferable to mainly contain an ether-based solvent, a hydrocarbon-based solvent, an alcohol-based solvent and/or a fluorine-based solvent among them.
에테르계 용매로서는, 디이소아밀에테르 및 디부틸에테르가 바람직하다.As the ether solvent, diisoamyl ether and dibutyl ether are preferable.
탄화수소계 용매로서는, 데칸 및 시클로헥산이 바람직하다.As the hydrocarbon solvent, decane and cyclohexane are preferable.
알코올계 용매로서는, 1-데칸올 및 4-메틸-2-펜탄올이 바람직하다.As the alcohol solvent, 1-decanol and 4-methyl-2-pentanol are preferable.
불소계 용매로서는, 퍼플루오로(2-부틸테트라히드로푸란)이 바람직하다.As the fluorine-based solvent, perfluoro(2-butyltetrahydrofuran) is preferable.
박리액은, 상기 주로 포함하는 용매에 첨가하여, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 등의 에스테르계 용매 등을 함유하고 있어도 된다.The stripper may be added to the solvent mainly contained above, and may contain an ester solvent such as propylene glycol monomethyl ether acetate.
박리액의 용해도 파라미터 값은, 상기 탑 코팅 조성물의 [B] 용매의 용해도 파라미터 값보다도 작은 것이 바람직하다. 박리액의 용해도 파라미터 값을 상기 범위로 함으로써, 탑 코팅층 가운데 결함의 원인이 되기 쉬운 부분을 보다 선택적 또한 효율적으로 제거할 수 있다. 여기서, 「용해도 파라미터」는, 예를 들어 중합체 핸드북(Polymer Handbook)(제4판)(Wiley, 1999)에 기재되어 있는 값(단위: (MPa)1/2)을 사용할 수 있다. 또한, 용매가, 용매 1 및 용매 2의 2종의 혼합 용매의 경우 용해도 파라미터 δm은, δm=X1×δ1+(1-X1)×δ2(δ1 및 δ2는, 각각 용매 1 및 용매 2의 용해도 파라미터 값이다. X1은, 용매 중에 있어서의 용매 1의 몰 분율임)에 의해 구할 수 있다.It is preferable that the solubility parameter value of the stripper is smaller than the solubility parameter value of the [B] solvent of the top coating composition. By setting the solubility parameter value of the stripper to be within the above range, it is possible to more selectively and efficiently remove portions of the top coating layer that tend to cause defects. Here, the "solubility parameter" can use the value (unit: (MPa) 1/2 ) described in Polymer Handbook (4th edition) (Wiley, 1999), for example. In addition, when the solvent is a mixed solvent of two types of solvent 1 and solvent 2, the solubility parameter δm is δm=X 1 ×δ 1 +(1-X 1 ) × δ 2 (δ 1 ) and δ 2 are the solubility parameter values of solvent 1 and solvent 2, respectively. X 1 can be calculated|required by the molar fraction of the solvent 1 in a solvent).
상기 탑 코팅 조성물의 [B] 용매의 파라미터 값으로부터 박리액의 용해도 파라미터 값을 뺀 값의 하한으로서는, 0.1이 바람직하고, 0.5가 보다 바람직하다. 상기 뺀 값의 상한으로서는 8이 바람직하고, 5가 보다 바람직하다.The lower limit of the value obtained by subtracting the solubility parameter value of the stripper from the parameter value of the [B] solvent of the top coating composition is preferably 0.1, more preferably 0.5. As an upper limit of the said subtracted value, 8 is preferable and 5 is more preferable.
박리액의 용해도 파라미터 값의 상한으로서는 21이 바람직하고, 19가 보다 바람직하고, 18이 더욱 바람직하고, 17이 특히 바람직하다. 상기 용해도 파라미터 값의 하한으로서는, 11이 바람직하고, 12가 보다 바람직하다.As an upper limit of the solubility parameter value of a stripper, 21 is preferable, 19 is more preferable, 18 is still more preferable, and 17 is especially preferable. As a lower limit of the said solubility parameter value, 11 is preferable and 12 is more preferable.
박리액으로서는, 하기 조건을 충족하는 것이 바람직하다.As the stripper, it is preferable to satisfy the following conditions.
조건: 기판 표면에 상기 포토레지스트막을 형성하고, 추가로 상기 포토레지스트막 표면에 두께 30nm의 상기 탑 코팅층을 형성하고, 상기 박리액을 상기 탑 코팅층과 60초간 접촉시켰을 때에, 상기 탑 코팅층이 두께로서 2nm 이상 28nm 이하 잔존하도록 용해된다.Conditions: When the photoresist film is formed on the surface of the substrate, the top coating layer having a thickness of 30 nm is further formed on the surface of the photoresist film, and the stripper is brought into contact with the top coating layer for 60 seconds, the top coating layer has a thickness It dissolves so as to remain 2 nm or more and 28 nm or less.
적층 공정에서 형성된 탑 코팅층의 평균 두께에 대한 제거 공정 후에 잔존하는 탑 코팅층의 평균 두께의 비율(탑 코팅층 잔존율)의 하한으로서는, 30%가 바람직하고, 50%가 보다 바람직하고, 60%가 더욱 바람직하다. 상기 탑 코팅층 잔존율의 상한으로서는 90%가 바람직하고, 85%가 보다 바람직하고, 80%가 더욱 바람직하다.The lower limit of the ratio of the average thickness of the top coating layer remaining after the removal process to the average thickness of the top coating layer formed in the lamination step (top coating layer residual ratio) is preferably 30%, more preferably 50%, further 60% desirable. The upper limit of the residual ratio of the top coating layer is preferably 90%, more preferably 85%, and still more preferably 80%.
제거 공정은, 액침 노광 공정과 현상 공정 사이라면, 어느 시점에서도 행할 수 있다. 예를 들어 액침 노광 후에 PEB를 행하는 경우, PEB 전, PEB와 동시 및 PEB 후의 어느 것이든 좋지만, 레지스트 패턴의 형상을 보다 양호하게 하는 관점에서, PEB의 후가 바람직하다.The removal process can be performed at any time point between the liquid immersion exposure process and the image development process. For example, when performing PEB after immersion exposure, any of before PEB, simultaneous with PEB, and after PEB may be used, but from the viewpoint of making the shape of the resist pattern more favorable, after PEB is preferable.
박리액을 사용하여 탑 코팅층의 일부를 제거하는 방법으로서는, 예를 들어 탑 코팅층 상에 박리액을 스핀 코팅한 후, 일정 시간 정치하고, 계속하여 스핀 드라이하는 방법 등을 들 수 있다.As a method of removing a part of the top coating layer using a stripper, for example, a method in which the stripper is spin-coated on the top coating layer, then left standing for a certain period of time, and then spin-drying is exemplified.
적층 공정에서 형성된 탑 코팅층 표면의 후퇴 접촉각 θ1로부터, 제거 공정 후의 탑 코팅층 표면의 후퇴 접촉각 θ2를 뺀 값(θ1-θ2)의 하한으로서는, 10°가 바람직하고, 15°가 보다 바람직하고, 20°가 더욱 바람직하다. 상기 값의 상한으로서는 65°가 바람직하고, 55°가 보다 바람직하고, 35°가 더욱 바람직하다.The lower limit of the value (θ1-θ2) obtained by subtracting the receding contact angle θ2 of the top coating layer surface after the removal process from the receding contact angle θ1 of the surface of the top coating layer formed in the lamination step is preferably 10°, more preferably 15°, and 20° is more preferable. As an upper limit of the said value, 65 degrees is preferable, 55 degrees is more preferable, and 35 degrees is still more preferable.
[현상 공정][Development process]
본 공정에서는, 상기 포토레지스트막을 현상한다. 이 현상은, 상기 액침 노광된 포토레지스트막과 현상액을 접촉시킴으로써 행한다. 이에 의해, 제거 공정에 있어서 제거되지 않은 탑 코팅층의 부분을 제거함과 함께, 원하는 레지스트 패턴을 얻을 수 있다.In this step, the photoresist film is developed. This development is performed by bringing the photoresist film exposed by immersion into contact with a developer. Thereby, while removing the part of the top coating layer which was not removed in the removal process, a desired resist pattern can be obtained.
현상액으로서는, 예를 들어 알칼리 현상액, 유기 용매 현상액 등을 들 수 있다.As a developing solution, an alkali developing solution, an organic solvent developing solution, etc. are mentioned, for example.
알칼리 현상액으로서, 예를 들어 수산화나트륨, 수산화칼륨, 탄산나트륨, 규산나트륨, 메타규산나트륨, 암모니아, 에틸아민, n-프로필아민, 디에틸아민, 디-n-프로필아민, 트리에틸아민, 메틸디에틸아민, 디메틸에탄올아민, 트리에탄올아민, 테트라알킬암모늄히드록시드류(예를 들어 테트라메틸암모늄히드록시드(TMAH), 테트라에틸암모늄히드록시드 등), 피롤, 피페리딘, 콜린, 1,8-디아자비시클로-[5.4.0]-7-운데센, 1,5-디아자비시클로-[4.3.0]-5-노난 등의 알칼리성 화합물을 적어도 1종 용해한 알칼리성 수용액 등을 들 수 있다. 이들 중에서 테트라알킬암모늄히드록시드류의 수용액이 바람직하고, TMAH 수용액이 보다 바람직하다.As an alkali developer, for example, sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium carbonate, sodium silicate, sodium metasilicate, ammonia, ethylamine, n-propylamine, diethylamine, di-n-propylamine, triethylamine, methyldiethyl Amine, dimethylethanolamine, triethanolamine, tetraalkylammonium hydroxides (eg, tetramethylammonium hydroxide (TMAH), tetraethylammonium hydroxide, etc.), pyrrole, piperidine, choline, 1,8- The alkaline aqueous solution etc. which melt|dissolved at least 1 sort(s) of alkaline compounds, such as diazabicyclo-[5.4.0]-7-undecene and 1, 5- diazabicyclo-[4.3.0]-5- nonane, are mentioned. Among these, an aqueous solution of tetraalkylammonium hydroxides is preferable, and an aqueous TMAH solution is more preferable.
유기 용매 현상액으로서는, 예를 들어 상기 박리액이 함유하는 유기 용매로서 예시한 것과 동일한 유기 용매 등을 들 수 있다. 이들 중에서 에테르계 용매, 케톤계 용매 및 에스테르계 용매가 바람직하고, 아세트산n-부틸, 아세트산이소프로필, 아세트산아밀, 아니솔, 2-부타논, 메틸-n-부틸케톤 및 메틸-n-아밀케톤이 보다 바람직하다. 이들의 유기 용매는, 단독으로 사용해도 되고 2종 이상을 병용해도 된다.Examples of the organic solvent developer include the same organic solvents as those exemplified as the organic solvent contained in the stripper. Among them, ether solvents, ketone solvents and ester solvents are preferable, and n-butyl acetate, isopropyl acetate, amyl acetate, anisole, 2-butanone, methyl-n-butyl ketone and methyl-n-amyl ketone are preferable. This is more preferable. These organic solvents may be used independently and may use 2 or more types together.
유기 용매 현상액 중의 유기 용매의 함유량 하한으로서는, 80질량%가 바람직하고, 90질량%가 보다 바람직하고, 99질량%가 더욱 바람직하다. 유기 용매 현상액 중의 유기 용매의 함유량을 상기 범위로 함으로써, 노광부 및 미노광부 사이에 있어서의 용해 콘트라스트를 보다 향상시킬 수 있고, 그 결과, 리소그래피 특성이 우수한 레지스트 패턴을 형성할 수 있다. 유기 용매 이외의 성분으로서는, 예를 들어 물, 실리콘 오일 등을 들 수 있다.As a lower limit of content of the organic solvent in an organic solvent developing solution, 80 mass % is preferable, 90 mass % is more preferable, and 99 mass % is still more preferable. When the content of the organic solvent in the organic solvent developer is within the above range, the dissolution contrast between the exposed portion and the unexposed portion can be further improved, and as a result, a resist pattern having excellent lithographic properties can be formed. As a component other than an organic solvent, water, silicone oil, etc. are mentioned, for example.
현상액은, 질소 함유 화합물을 함유하고 있어도 된다. 상기 현상액이 질소 함유 화합물을 함유함으로써, 형성되는 레지스트 패턴의 막 감소를 보다 저감시킬 수 있다.The developing solution may contain a nitrogen-containing compound. When the developer contains the nitrogen-containing compound, it is possible to further reduce the reduction in the film of the formed resist pattern.
질소 함유 화합물로서는, 예를 들어 (시클로)알킬아민, 질소 함유 복소환 화합물, 아미드기 함유 화합물, 우레아 화합물 등을 들 수 있다.Examples of the nitrogen-containing compound include (cyclo)alkylamines, nitrogen-containing heterocyclic compounds, amide group-containing compounds, and urea compounds.
현상액에는, 필요에 따라 계면 활성제를 적당량 첨가할 수 있다. 계면 활성제로서는 예를 들어, 이온성이나 비이온성의 불소계 계면 활성제 및/또는 실리콘계 계면 활성제 등을 사용할 수 있다.An appropriate amount of surfactant can be added to the developer as needed. As the surfactant, for example, an ionic or nonionic fluorine-based surfactant and/or a silicone-based surfactant can be used.
현상 방법으로서는, 예를 들어 현상액이 채워진 조 중에 기판을 일정 시간 침지하는 방법(침지법), 기판 표면에 현상액을 표면 장력에 의해 상승시켜서 일정 시간 정지함으로써 현상하는 방법(패들법), 기판 표면에 현상액을 분무하는 방법(스프레이법), 일정 속도로 회전하고 있는 기판 상에 일정 속도로 현상액 도출(塗出) 노즐을 스캔하면서 현상액을 계속해서 도출하는 방법(다이내믹 디스펜스법) 등을 들 수 있다.As the developing method, for example, a method of immersing the substrate in a tank filled with a developer for a certain period of time (immersion method), a method of developing by raising the developer on the surface of the substrate by surface tension and stopping for a certain period of time (paddle method), on the surface of the substrate A method of spraying a developer (spray method), a method of continuously extracting a developer while scanning a developer extraction nozzle at a constant speed on a substrate rotating at a constant speed (dynamic dispensing method), etc. are mentioned.
현상 공정 후에, 포토레지스트막을 린스액에 의해 세정하는 린스 공정을 포함하는 것이 바람직하다. 린스 공정에서의 린스액으로서는, 유기 용매를 사용할 수 있다. 린스액으로서, 유기 용매를 사용함으로써, 발생한 스컴을 효율적으로 세정할 수 있다.It is preferable to include a rinse step of cleaning the photoresist film with a rinse solution after the developing step. As the rinsing liquid in the rinsing step, an organic solvent can be used. By using an organic solvent as a rinse liquid, the generated scum can be washed efficiently.
린스액으로서 사용하는 유기 용매로서는, 탄화수소계 용매, 케톤계 용매, 에스테르계 용매, 알코올계 용매 및 아미드계 용매가 바람직하다. 이들 중에서 알코올계 용매 및 에스테르계 용매가 보다 바람직하고, 알코올계 용매가 더욱 바람직하다. 알코올계 용매 중에서, 탄소수 6 내지 8의 1가의 알코올계 용매가 바람직하다.As the organic solvent used as the rinsing liquid, hydrocarbon solvents, ketone solvents, ester solvents, alcohol solvents and amide solvents are preferable. Among these, alcohol solvents and ester solvents are more preferable, and alcohol solvents are still more preferable. Among the alcohol solvents, monohydric alcohol solvents having 6 to 8 carbon atoms are preferable.
탄소수 6 내지 8의 1가의 알코올계 용매로서는, 예를 들어 쇄상에 1가 알코올, 환상의 1가 알코올 등을 들 수 있고, 구체적으로는 1-헥산올, 1-헵탄올, 1-옥탄올, 4-메틸-2-펜탄올, 2-헥산올, 2-헵탄올, 2-옥탄올, 3-헥산올, 3-헵탄올, 3-옥탄올, 4-옥탄올, 벤질알코올 등을 들 수 있다. 이들 중에서 1-헥산올, 2-헥산올, 2-헵탄올 및 4-메틸-2-펜탄올이 바람직하다.Examples of the monohydric alcohol solvent having 6 to 8 carbon atoms include chain monohydric alcohols and cyclic monohydric alcohols, and specifically, 1-hexanol, 1-heptanol, 1-octanol, 4-methyl-2-pentanol, 2-hexanol, 2-heptanol, 2-octanol, 3-hexanol, 3-heptanol, 3-octanol, 4-octanol, benzyl alcohol, etc. are mentioned. have. Among these, 1-hexanol, 2-hexanol, 2-heptanol and 4-methyl-2-pentanol are preferable.
린스액 중의 각 성분은, 1종 또는 2종 이상을 사용할 수 있다. 린스액 중의 함수율의 상한으로서는 10질량%가 바람직하고, 5질량%가 보다 바람직하고, 3질량%가 더욱 바람직하다. 린스액 중의 함수율을 상기 상한 이하로 함으로써, 양호한 현상 특성을 얻을 수 있다. 또한, 린스액에는 계면 활성제를 첨가할 수 있다.Each component in a rinse liquid can use 1 type, or 2 or more types. As an upper limit of the moisture content in a rinse liquid, 10 mass % is preferable, 5 mass % is more preferable, 3 mass % is still more preferable. When the moisture content in the rinse liquid is below the upper limit, good developing characteristics can be obtained. In addition, a surfactant may be added to the rinse solution.
린스액에 의한 세정 처리의 방법으로서는, 예를 들어 일정 속도로 회전하고 있는 기판 상에 린스액을 계속해서 도출하는 방법(회전 도공법), 린스액이 채워진 조 중에 기판을 일정 시간 침지하는 방법(침지법), 기판 표면에 린스액을 분무하는 방법(스프레이법) 등을 들 수 있다.As a method of cleaning treatment with a rinse solution, for example, a method of continuously drawing a rinse solution onto a substrate rotating at a constant speed (rotation coating method), a method of immersing the substrate in a bath filled with a rinse solution for a certain period of time ( immersion method), the method of spraying a rinse liquid on the substrate surface (spray method), etc. are mentioned.
[실시예][Example]
이하, 본 발명을 실시예에 의해 더욱 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다. 각종 물성 값의 측정 방법을 이하에 나타내었다.Hereinafter, the present invention will be more specifically described by way of Examples, but the present invention is not limited to these Examples. Methods for measuring various physical property values are shown below.
<중합체의 합성><Synthesis of polymer>
포토레지스트 조성물용 중합체 및 탑 코팅 조성물용 중합체의 합성에 사용한 단량체를 이하에 나타내었다.The monomers used for the synthesis of the polymer for photoresist composition and the polymer for top coating composition are shown below.
[포토레지스트 조성물용 중합체의 합성][Synthesis of polymer for photoresist composition]
[합성예 1] (중합체 1의 합성)[Synthesis Example 1] (Synthesis of Polymer 1)
상기 화합물 (M-1) 53.93g(50몰%), 화합물 (M-2) 35.38g(40몰%) 및 화합물 (M-3) 10.69g(10몰%)을 2-부타논 200g에 용해하고, 추가로 중합 개시제로서의 디메틸 2,2'-아조비스(2-메틸프로피오네이트) 5.58g을 투입한 단량체 용액을 제조하였다. 이어서, 100g의 2-부타논을 투입한 500mL의 3구 플라스크를 30분 질소 퍼지하였다. 질소 퍼지의 후, 반응부를 교반하면서 80℃로 가열하고, 상기 제조한 단량체 용액을 적하 깔때기를 사용하여 3시간에 걸쳐 적하하였다. 적하 개시를 중합 개시 시간으로 하고, 중합 반응을 6시간 실시하였다. 중합 반응 종료 후, 중합 반응액은, 수냉함으로써 30℃ 이하로 냉각하고 나서, 2,000g의 메탄올에 투입하고, 석출한 백색 분말을 여과 분별하였다. 여과 분별된 백색 분말을 2회 400g씩의 메탄올을 사용하여 슬러리상으로 하여 세정한 후, 여과 분별하고, 50℃에서 17시간 건조하여, 백색 분말의 중합체 1을 얻었다(수량 74g, 수율 74%). 중합체 1의 Mw는 6,900, Mw/Mn은 1.70이었다. 13C-NMR 분석의 결과, (M-1), (M-2) 및 (M-3)에서 유래되는 각 구조 단위의 함유 비율은, 각각 53.0몰%, 37.2몰% 및 9.8몰%였다. 또한, 중합체 1 중의 각 단량체 유래의 저분자량 성분의 함유량은, 0.03질량%였다.53.93 g (50 mol%) of compound (M-1), 35.38 g (40 mol%) of compound (M-2) and 10.69 g (10 mol%) of compound (M-3) were dissolved in 200 g of 2-butanone and 5.58 g of dimethyl 2,2'-azobis(2-methylpropionate) as a polymerization initiator was further added to prepare a monomer solution. Next, a 500 mL three-necked flask into which 100 g of 2-butanone was added was purged with nitrogen for 30 minutes. After nitrogen purge, the reaction part was heated to 80°C while stirring, and the prepared monomer solution was added dropwise over 3 hours using a dropping funnel. The initiation of dripping was made into polymerization initiation time, and the polymerization reaction was performed for 6 hours. After completion of the polymerization reaction, the polymerization reaction liquid was cooled to 30° C. or lower by cooling with water, then poured into 2,000 g of methanol, and the precipitated white powder was separated by filtration. The white powder separated by filtration was washed twice with 400 g of methanol in a slurry form, separated by filtration and dried at 50° C. for 17 hours to obtain a white powdery polymer 1 (amount 74 g, yield 74%). . Polymer 1 had Mw of 6,900 and Mw/Mn of 1.70. As a result of 13 C-NMR analysis, the content of each structural unit derived from (M-1), (M-2) and (M-3) was 53.0 mol%, 37.2 mol%, and 9.8 mol%, respectively. In addition, content of the low molecular-weight component derived from each monomer in the polymer 1 was 0.03 mass %.
[합성예 2] (중합체 2의 합성)[Synthesis Example 2] (Synthesis of Polymer 2)
상기 화합물 (M-2) 85몰% 및 화합물 (M-4) 15몰%를 2-부타논 200g에 용해시키고, 추가로 중합 개시제로서의 아조비스이소부티로니트릴을 상기 화합물의 합계에 대하여 7몰% 용해시켜서, 단량체 용액을 제조하였다. 사용하는 단량체의 합계 질량은 100g으로 하였다. 이어서, 2-부타논 100g을 넣은 500mL 3구 플라스크를 질소 분위기 하에서 교반하면서 80℃로 가열하고, 상기 제조한 단량체 용액을 3시간에 걸쳐 적하하였다. 적하 종료 후, 추가로 3시간, 80℃에서 가열함으로써 중합 반응을 행하였다. 중합 반응 종료 후, 중합 반응액을 실온으로 냉각하였다. 중합 반응액을 분액 깔대기에 이액한 후, 300g의 n-헥산으로 상기 중합 반응액을 균일하게 희석하고, 1,200g의 메탄올을 투입하여 혼합하였다. 계속해서, 60g의 증류수를 투입하고, 추가로 교반하여 30분 정치하였다. 이어서, 하층을 회수하고, 용매를 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트로 치환함으로써, 중합체 2의 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 용액을 얻었다(수율 79%). 중합체 2의 Mw는 5,200, Mw/Mn은 1.82였다. 또한, 13C-NMR 분석의 결과, (M-2) 및 (M-4)에서 유래되는 각 구조 단위의 함유 비율은, 각각 85.0몰% 및 15.0몰%였다.85 mol% of the compound (M-2) and 15 mol% of the compound (M-4) were dissolved in 200 g of 2-butanone, and 7 mol of azobisisobutyronitrile as a polymerization initiator was added to the total of the compound. % was dissolved to prepare a monomer solution. The total mass of the monomers to be used was 100 g. Next, a 500 mL three-necked flask containing 100 g of 2-butanone was heated to 80° C. while stirring under a nitrogen atmosphere, and the prepared monomer solution was added dropwise over 3 hours. Polymerization reaction was performed by heating at 80 degreeC for further 3 hours after completion|finish of dripping. After completion of the polymerization reaction, the polymerization reaction solution was cooled to room temperature. After transferring the polymerization reaction solution to a separatory funnel, the polymerization reaction solution was uniformly diluted with 300 g of n-hexane, and 1,200 g of methanol was added and mixed. Then, 60 g of distilled water was thrown in, and it stirred and left still for 30 minutes. Next, the lower layer was collect|recovered and the propylene glycol monomethyl ether acetate solution of the polymer 2 was obtained by substituting the solvent with propylene glycol monomethyl ether acetate (yield 79%). Polymer 2 had Mw of 5,200 and Mw/Mn of 1.82. Moreover, as a result of 13 C-NMR analysis, the content rates of each structural unit derived from (M-2) and (M-4) were 85.0 mol% and 15.0 mol%, respectively.
[탑 코팅 조성물용 중합체의 합성][Synthesis of polymer for top coating composition]
[합성예 3] (중합체 3의 합성)[Synthesis Example 3] (Synthesis of Polymer 3)
중합 개시제로서의 2,2-아조비스(2-메틸이소프로피온산메틸) 25.0g을 2-부타논 25.0g에 용해시킨 중합 개시제 용액을 제조하였다. 한편, 온도계 및 적하 깔때기를 구비한 2,000mL의 3구 플라스크에, 상기 화합물 (M-4) 133.6g(50몰%), 화합물 (M-5) 166.4g(50몰%) 및 2-부타논 575.0g을 투입하고, 30분간 질소 퍼지하였다. 질소 퍼지 후, 플라스크 내를 마그네틱 스터러에서 교반하면서 80℃가 되도록 가열하였다. 이어서, 적하 깔때기를 사용하여, 상기 제조한 중합 개시제 용액을 5분에 걸쳐 적하하고, 6시간 숙성시켰다. 그 후, 30℃ 이하로 냉각하여 중합 반응액을 얻었다.A polymerization initiator solution was prepared in which 25.0 g of 2,2-azobis(2-methylisopropionate) as a polymerization initiator was dissolved in 25.0 g of 2-butanone. On the other hand, 133.6 g (50 mol%) of the compound (M-4), 166.4 g (50 mol%) of the compound (M-5) and 2-butanone were placed in a 2,000 mL three-neck flask equipped with a thermometer and a dropping funnel. 575.0 g was added and nitrogen purged for 30 minutes. After nitrogen purge, the inside of the flask was heated to 80°C while stirring with a magnetic stirrer. Then, using a dropping funnel, the prepared polymerization initiator solution was added dropwise over 5 minutes and aged for 6 hours. Then, it cooled to 30 degrees C or less, and obtained the polymerization reaction liquid.
계속해서, 얻어진 중합 반응액을 600g에 농축한 후, 분액 깔대기에 옮겼다. 이 분액 깔대기에, 메탄올 193g 및 n-헥산 1,542g을 투입하고, 분리 정제를 실시하였다. 분리 후, 하층액을 회수하였다. 회수한 하층액에 2-부타논 117g 및 n-헥산 1,870g을 투입하고, 분리 정제를 실시하였다. 분리 후, 하층액을 회수하였다. 또한 회수한 하층액에 메탄올 93g, 2-부타논 77g 및 n-헥산 1,238g을 투입하고, 분리 정제를 실시하였다. 분리 후, 하층액을 회수하였다. 회수한 하층액을 4-메틸-2-펜탄올에 치환하고, 이 용액을 증류수로 세정하여 다시, 4-메틸-2-펜탄올로 치환하고, 중합체 3을 포함하는 용액을 얻었다(수율 79%). 중합체 3의 Mw는 7,700, Mw/Mn은 1.61이었다. 13C-NMR 분석의 결과, (M-4) 및 (M-5)에서 유래되는 각 구조 단위의 함유 비율은 각각 49몰% 및 51몰%였다.Then, after concentrating the obtained polymerization reaction liquid to 600 g, it transferred to the separatory funnel. 193 g of methanol and 1,542 g of n-hexane were put into this separatory funnel, and separation and purification were performed. After separation, the lower layer was recovered. 117 g of 2-butanone and 1,870 g of n-hexane were added to the recovered lower layer, and separation and purification were performed. After separation, the lower layer was recovered. Further, 93 g of methanol, 77 g of 2-butanone, and 1,238 g of n-hexane were added to the recovered lower layer solution, and separation and purification were performed. After separation, the lower layer was recovered. The recovered lower layer solution was substituted with 4-methyl-2-pentanol, and the solution was washed with distilled water and further substituted with 4-methyl-2-pentanol to obtain a solution containing polymer 3 (yield 79%). ). Polymer 3 had Mw of 7,700 and Mw/Mn of 1.61. As a result of 13 C-NMR analysis, the content of each structural unit derived from (M-4) and (M-5) was 49 mol% and 51 mol%, respectively.
[합성예 4 및 5] (중합체 4 및 5의 합성)[Synthesis Examples 4 and 5] (Synthesis of Polymers 4 and 5)
하기 표 2에 나타내는 종류 및 사용량의 단량체를 사용한 것 이외에는, 합성예 3과 동일하게 하여, 중합체 4 및 5를 각각 합성하였다. 합성한 중합체 4 및 5의 수율(%), Mw, Mw/Mn 및 각 단량체에서 유래되는 구조 단위의 함유 비율(몰%)에 대하여 표 2에 함께 나타내었다.Polymers 4 and 5 were synthesized in the same manner as in Synthesis Example 3, respectively, except that the types and amounts of the monomers shown in Table 2 below were used. Table 2 shows the yield (%) of the synthesized polymers 4 and 5, Mw, Mw/Mn, and the content ratio (mol%) of structural units derived from each monomer.
[합성예 6] (중합체 6의 합성)[Synthesis Example 6] (Synthesis of Polymer 6)
상기 화합물 (M-5) 46.95g(85몰%) 및 중합 개시제로서의 2,2'-아조비스(2-메틸프로피온산메틸) 6.91g을 이소프로판올 100g에 용해시킨 단량체 용액을 제조하였다. 한편, 온도계 및 적하 깔때기를 구비한 500mL의 3구 플라스크에 이소프로판올 50g을 투입하고, 30분간 질소 퍼지하였다. 질소 퍼지 후, 플라스크 내를 마그네틱 스터러에서 교반하면서, 80℃가 되도록 가열하였다. 계속해서, 적하 깔때기를 사용하여, 상기 제조한 단량체 용액을 2시간에 걸쳐 적하하였다. 적하 종료 후, 추가로 1시간 반응을 행하였다. 그 후, 상기 화합물 (M-6) 3.05g(15몰%)의 이소프로판올 용액 10g을 30분에 걸쳐 적하하고, 추가로 1시간 반응을 행한 후, 30℃ 이하로 냉각하여, 중합 반응액을 얻었다.A monomer solution was prepared in which 46.95 g (85 mol%) of the compound (M-5) and 6.91 g of 2,2'-azobis(2-methylpropionate) as a polymerization initiator were dissolved in 100 g of isopropanol. On the other hand, 50 g of isopropanol was put into a 500 mL three-neck flask equipped with a thermometer and a dropping funnel, and nitrogen purging was carried out for 30 minutes. After nitrogen purge, the inside of the flask was heated to 80°C while stirring with a magnetic stirrer. Then, using the dropping funnel, the above-prepared monomer solution was dripped over 2 hours. After completion of the dropwise addition, the reaction was further carried out for 1 hour. Thereafter, 10 g of an isopropanol solution of 3.05 g (15 mol%) of the compound (M-6) was added dropwise over 30 minutes, followed by reaction for an additional 1 hour, followed by cooling to 30° C. or less to obtain a polymerization reaction solution. .
계속해서, 얻어진 중합 반응액을 150g에 농축한 후, 분액 깔대기에 옮겼다. 이 분액 깔대기에 메탄올 50g과 n-헥산 600g을 투입하고, 분리 정제를 실시하였다. 분리 후, 하층액을 회수하였다. 이 하층액을 이소프로판올로 희석하여 100g으로 하고, 다시, 분액 깔대기에 옮겼다. 그 후, 메탄올 50g과 n-헥산 600g을 상기 분액 깔대기에 투입하고, 분리 정제를 실시하여, 분리 후, 하층액을 회수하였다. 회수한 하층액을 4-메틸-2-펜탄올로 치환하고, 전량을 250g으로 조정한 후, 물 250g을 추가하여 분리 정제를 실시하고, 분리 후, 상층액을 회수하였다. 계속해서, 회수한 상층액을, 4-메틸-2-펜탄올로 치환하고, 중합체 6을 포함하는 용액을 얻었다(수율 79%). 중합체 6의 Mw는 7,950, Mw/Mn은 1.50이었다. 13C-NMR 분석의 결과, (M-5) 및 (M-6)에서 유래되는 각 구조 단위의 함유 비율은 각각 95몰% 및 5몰%였다.Then, after concentrating the obtained polymerization reaction liquid to 150 g, it transferred to the separatory funnel. 50 g of methanol and 600 g of n-hexane were put into this separatory funnel, and separation and purification were performed. After separation, the lower layer was recovered. This lower layer liquid was diluted with isopropanol to make 100 g, and again transferred to a separatory funnel. Then, 50 g of methanol and 600 g of n-hexane were put into the separatory funnel, separation and purification were performed, and after separation, the lower layer liquid was recovered. The recovered lower layer solution was replaced with 4-methyl-2-pentanol, the total amount was adjusted to 250 g, and then 250 g of water was added to perform separation and purification, and after separation, the supernatant was recovered. Then, the recovered supernatant was replaced with 4-methyl-2-pentanol to obtain a solution containing polymer 6 (yield: 79%). Polymer 6 had Mw of 7,950 and Mw/Mn of 1.50. As a result of 13 C-NMR analysis, the content ratio of each structural unit derived from (M-5) and (M-6) was 95 mol% and 5 mol%, respectively.
[합성예 7] (중합체 7의 합성)[Synthesis Example 7] (Synthesis of Polymer 7)
하기 표 2에 나타내는 종류 및 사용량의 단량체를 사용한 것 이외에는, 합성예 6과 동일하게 하여, 중합체 7을 합성하였다. 합성한 중합체 7의 수율(%), Mw, Mw/Mn 및 각 단량체에서 유래되는 구조 단위의 함유 비율(몰%)에 대하여 표 2에 함께 나타내었다.Polymer 7 was synthesized in the same manner as in Synthesis Example 6 except that the type and amount of the monomers shown in Table 2 below were used. Table 2 shows the yield (%) of the synthesized polymer 7, Mw, Mw/Mn, and the content ratio (mol%) of structural units derived from each monomer.
<조성물의 제조><Preparation of composition>
[포토레지스트 조성물의 제조][Preparation of photoresist composition]
[제조예 1] (포토레지스트 조성물 1의 제조)[Preparation Example 1] (Preparation of photoresist composition 1)
100질량부의 중합체 1, 감방사선성 산 발생제로서의 트리페닐술포늄노나플루오로-n-부탄술포네이트 1.5질량부 및 1-(4-n-부톡시나프탈렌-1-일)테트라히드로티오페늄노나플루오로-n-부탄술포네이트 6질량부 및 산 확산 제어제로서의 R-(+)-(tert-부톡시카르보닐)-2-피페리딘메탄올 0.65질량부를 혼합하고, 이 혼합물에, 용매로서의 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 2,900질량부, 시클로헥사논 1,250질량부 및 γ-부티로락톤 100질량부를 첨가하고, 고형분 농도를 5질량%로 조정하여, 구멍 직경 30nm의 필터에서 여과함으로써, 포토레지스트 조성물 1을 제조하였다.100 parts by mass of polymer 1, 1.5 parts by mass of triphenylsulfonium nonafluoro-n-butanesulfonate as a radiation-sensitive acid generator, and 1-(4-n-butoxynaphthalen-1-yl)tetrahydrothiophenium 6 parts by mass of nonafluoro-n-butanesulfonate and 0.65 parts by mass of R-(+)-(tert-butoxycarbonyl)-2-piperidinemethanol as an acid diffusion control agent are mixed, and to this mixture, a solvent Photoresist by adding 2,900 parts by mass of propylene glycol monomethyl ether acetate, 1,250 parts by mass of cyclohexanone, and 100 parts by mass of γ-butyrolactone, adjusting the solid content concentration to 5% by mass, and filtering with a filter having a pore diameter of 30 nm Composition 1 was prepared.
[제조예 2] (포토레지스트 조성물 2의 제조)[Preparation Example 2] (Preparation of photoresist composition 2)
97질량부의 중합체 1, 3질량부의 중합체 2, 감방사선성 산 발생제로서의 트리페닐술포늄노나플루오로-n-부탄술포네이트 1.5질량부 및 1-(4-n-부톡시나프탈렌-1-일)테트라히드로티오페늄노나플루오로-n-부탄술포네이트 6질량부, 산 확산 제어제로서의 R-(+)-(tert-부톡시카르보닐)-2-피페리딘메탄올 0.65질량부를 혼합하고, 이 혼합물에, 용매로서의 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 2,900질량부, 시클로헥사논 1,250질량부 및 γ-부티로락톤 100질량부를 첨가하고, 고형분 농도를 5질량%로 조정하여, 구멍 직경 30nm의 필터에서 여과함으로써, 포토레지스트 조성물 2를 제조하였다.97 parts by mass of polymer 1, 3 parts by mass of polymer 2, 1.5 parts by mass of triphenylsulfonium nonafluoro-n-butanesulfonate as a radiation-sensitive acid generator, and 1-(4-n-butoxynaphthalen-1-yl) ) 6 parts by mass of tetrahydrothiophenium nonafluoro-n-butanesulfonate and 0.65 parts by mass of R-(+)-(tert-butoxycarbonyl)-2-piperidinemethanol as an acid diffusion control agent are mixed , to this mixture, 2,900 parts by mass of propylene glycol monomethyl ether acetate as a solvent, 1,250 parts by mass of cyclohexanone and 100 parts by mass of γ-butyrolactone are added, the solid content concentration is adjusted to 5% by mass, and a filter having a pore diameter of 30 nm By filtration in the photoresist composition 2 was prepared.
[탑 코팅 조성물의 제조][Preparation of top coating composition]
[제조예 3][Production Example 3]
30질량부의 중합체 3 및 70질량부의 중합체 6을 혼합하고, 이 혼합물에, 용매로서의 4-메틸-2-펜탄올 1,000질량부 및 디이소아밀에테르 4,000질량부를 첨가하고, 구멍 직경 30nm의 필터에서 여과함으로써, 탑 코팅 조성물 1을 제조하였다.30 parts by mass of polymer 3 and 70 parts by mass of polymer 6 are mixed, and to this mixture, 1,000 parts by mass of 4-methyl-2-pentanol and 4,000 parts by mass of diisoamyl ether as a solvent are added, followed by filtration with a filter having a pore diameter of 30 nm. By doing so, top coating composition 1 was prepared.
[제조예 4 내지 6][Preparation Examples 4 to 6]
하기 표 3에 나타내는 종류 및 함유량의 각 성분을 사용한 것 이외에는, 제조예 3과 동일하게 하여, 탑 코팅 조성물 2 내지 4를 제조하였다. 또한, 탑 코팅 조성물 4의 제조에 사용한 「뎀넘 S-20」(다이킨 고교사)는 하기 식 (p-1)로 표시되는 쇄상 퍼플루오로알킬폴리에테르이고, 「사이톱」(아사히 가라스사)는 하기 식 (p-2)로 표시되는 환식 퍼플루오로알킬폴리에테르이다.Top coating compositions 2 to 4 were prepared in the same manner as in Production Example 3 except that each component of the type and content shown in Table 3 was used. In addition, "Demnum S-20" (Daikin Kogyo Co., Ltd.) used for manufacture of the top coating composition 4 is a chain|strand-shaped perfluoroalkyl polyether represented by the following formula (p-1), "Cytop" (Asahi Glass Corporation) ) is a cyclic perfluoroalkyl polyether represented by the following formula (p-2).
<레지스트 패턴의 형성><Formation of resist pattern>
[실시예 1 내지 13 및 비교예 1 내지 4][Examples 1 to 13 and Comparative Examples 1 to 4]
12인치 실리콘 웨이퍼 표면에, 하층 반사 방지막용 조성물(닛산 가가꾸 고교사의 「ARC66」)을 도공/현상 장치(도쿄 일렉트론사의 「Lithius Pro-i」)를 사용하여 스핀 코팅한 후, PB를 행함으로써 평균 두께 105nm의 하층 반사 방지막을 형성하였다. 이어서, 상기 도공/현상 장치를 사용하여, 하기 표 4에 나타내는 포토레지스트 조성물을 스핀 코팅하고, 90℃에서 60초간 PB를 행한 후, 23℃에서 30초간 냉각함으로써 평균 두께 90nm의 포토레지스트막을 형성하였다. 계속해서, 이 포토레지스트막 표면에, 하기 표 4에 나타내는 탑 코팅 조성물을 도공하고, 90℃에서 60초간 PB를 행함으로써 평균 두께 30nm의 탑 코팅층을 형성하였다.A 12-inch silicon wafer surface was spin-coated with a composition for an antireflection film ("ARC66" manufactured by Nissan Chemical Industry Co., Ltd.) on the surface of a 12-inch silicon wafer using a coating/developing apparatus ("Lithius Pro-i" manufactured by Tokyo Electron Corporation), followed by PB. A lower antireflection film having an average thickness of 105 nm was formed. Then, using the coating/developing apparatus, spin coating the photoresist compositions shown in Table 4 below, PB was performed at 90° C. for 60 seconds, and then cooled at 23° C. for 30 seconds to form a photoresist film having an average thickness of 90 nm. . Subsequently, the top coating composition shown in Table 4 below was applied to the surface of the photoresist film, and PB was performed at 90° C. for 60 seconds to form a top coating layer having an average thickness of 30 nm.
이어서, ArF 액침 노광 장치(니콘사의 「S610C」)를 사용하고, NA: 1.30, Dipole의 광학 조건에서, 45nm 라인/90nm 피치의 패턴 형성용의 마스크를 개재하여 노광하였다. 계속해서, 상기 Lithius Pro-i의 PIR 모듈에서 초순수에 의해 60초 린스 후, 물방울이 붙은 상태에서 60초간 정치하였다. 계속해서, 핫 플레이트 상에서, 90℃에서 60초간 PEB를 행하고, 23℃에서 30초간 냉각하였다.Next, using an ArF immersion exposure apparatus ("S610C" manufactured by Nikon Corporation), exposure was performed through a mask for pattern formation of 45 nm line/90 nm pitch under optical conditions of NA: 1.30 and Dipole. Subsequently, after rinsing with ultrapure water for 60 seconds in the PIR module of the Lithius Pro-i, it was left still for 60 seconds in a state where water droplets were attached. Then, on a hotplate, PEB was performed at 90 degreeC for 60 second, and it cooled at 23 degreeC for 30 second.
이어서, 하기 표 4에 나타내는 박리액(박리액이 혼합 용매인 경우의 비는 질량비임)을 스핀 코팅함으로써, 탑 코팅층의 일부를 박리하였다. 계속해서, 2.38질량% TMAH 수용액을 현상액으로서 10초간 패들 현상을 행하였다. 이 후, 2,000rpm, 15초간의 확산으로 스핀 드라이함으로써, 레지스트 패턴이 형성된 기판을 얻었다. 비교예 1에 있어서의 「-」는, 박리액에 의한 박리를 행하지 않은 것을 나타낸다.Then, a portion of the top coating layer was peeled off by spin coating with the stripper shown in Table 4 below (when the stripper is a mixed solvent, the ratio is by mass). Then, paddle development was performed for 10 second using the 2.38 mass % TMAH aqueous solution as a developing solution. Thereafter, by spin-drying at 2,000 rpm and diffusion for 15 seconds, a substrate on which a resist pattern was formed was obtained. "-" in Comparative Example 1 indicates that the peeling was not performed with the peeling solution.
<평가><Evaluation>
상기 레지스트 패턴의 형성에 있어서, 하기 방법에 따라, 일부 박리 전 및 일부 박리 후의 탑 코팅층 표면의 후퇴 접촉각(°), 탑 코팅층 잔존율(%) 및 워터 마크 결함 및 잔사 결함에 대하여 평가하였다. 평가 결과를 표 4에 함께 나타내었다.In the formation of the resist pattern, according to the following method, the receding contact angle (°) of the surface of the top coating layer before and after partial peeling, the remaining ratio of the top coating layer (%), and watermark defects and residual defects were evaluated according to the following method. The evaluation results are shown together in Table 4.
[일부 박리 전 및 일부 박리 후의 탑 코팅층 표면의 후퇴 접촉각][Retraction contact angle of the top coating layer surface before and after partial peeling]
탑 코팅층의 일부 박리 전 및 일부 박리 후 각각의 탑 코팅층 표면에 있어서의 물의 후퇴 접촉각을 측정하였다. 8인치 실리콘 웨이퍼 상에 탑 코팅 조성물을 스핀 코팅하고, 핫 플레이트 상에서, 90℃에서 60초간 PB를 행하고, 막 두께 30nm의 탑 코팅층이 형성된 기판(일부 박리전)을 얻었다. 이어서, 이 기판의 탑 코팅층 상에 하기 표 4에 나타내는 박리액을 스핀 코팅한 후, 60초간 정치하고, 계속하여 2,000rpm, 15초간 확산으로 스핀 드라이함으로써, 일부 박리 후의 탑 코팅층이 형성된 기판을 얻었다.The receding contact angle of water on the surface of each top coating layer before and after partial peeling of the top coating layer was measured. The top coating composition was spin-coated on an 8-inch silicon wafer, and PB was performed at 90° C. for 60 seconds on a hot plate to obtain a substrate (before partial peeling) with a top coating layer having a thickness of 30 nm. Next, the top coating layer of this substrate was spin-coated with the stripper shown in Table 4, left still for 60 seconds, and then spin-dried at 2,000 rpm and diffusion for 15 seconds to obtain a substrate with a top coating layer after partial peeling. .
상기 얻어진 일부 박리 전 및 일부 박리 후의 탑 코팅층이 형성된 기판 각각에 대해서, 접촉각계(KRUS사의 「DSA-10」)를 사용하여, 빠르게, 실온 23℃, 습도 45%, 상압의 환경 하에서, 이하의 수순에 의해 후퇴 접촉각을 측정하였다.For each of the obtained substrates on which the top coating layer was formed before and after partial peeling, using a contact angle meter ("DSA-10" manufactured by KRUS), quickly, in an environment of room temperature 23° C., humidity 45%, and atmospheric pressure, the following The receding contact angle was measured by the procedure.
먼저, 상기 접촉각계의 웨이퍼 스테이지 위치를 조정하고, 이 조정한 스테이지 상에 상기 웨이퍼를 세팅하였다. 이어서, 바늘에 물을 주입하고, 상기 세팅한 웨이퍼 상에 물방울을 형성 가능한 초기 위치에 바늘의 위치를 미세 조정하였다. 그 후, 이 바늘로부터 물을 배출시켜서 웨이퍼 상에 25μL의 물방울을 형성하고, 일단, 이 물방울로부터 바늘을 빼내고, 다시 초기 위치에서 바늘을 끌어내려서 물방울 내에 배치하였다. 계속해서, 10μL/min의 속도로 90초간, 바늘에 의해 물방울을 흡인하는 동시에 접촉각을 매초 1회 합계 90회 측정하였다. 이 중, 접촉각의 측정값이 안정된 시점부터 20초 간의 접촉각에 관한 평균값을 산출하여 후퇴 접촉각(단위: (°))으로 하였다.First, the position of the wafer stage of the contact angle meter was adjusted, and the wafer was set on the adjusted stage. Then, water was injected into the needle, and the position of the needle was finely adjusted to the initial position where water droplets could be formed on the set wafer. Thereafter, water was drained from this needle to form 25 µL of water droplets on the wafer, and once the needle was withdrawn from this water droplet, the needle was again pulled down from the initial position and placed in the water droplet. Then, at a rate of 10 µL/min, a droplet was sucked with the needle for 90 seconds, and the contact angle was measured once per second for a total of 90 times. Among these, the average value regarding the contact angle for 20 seconds from the time when the measured value of the contact angle was stabilized was calculated, and it was set as the receding contact angle (unit: (°)).
[탑 코팅층 잔존율][Residual rate of top coating layer]
탑 코팅층의 일부 박리 후의 평균 두께를 측정하고, 탑 코팅층 잔존율을 구하였다. 8인치 실리콘 웨이퍼 상에 포토레지스트 조성물을 스핀 코터(도쿄 일렉트론사의 「CLEAN TRACK ACT8」)를 사용하여 도공한 후, 90℃에서 60초간 가열함으로써, 평균 두께 90nm의 포토레지스트막을 형성하였다. 계속해서, 상기 스핀 코터를 사용하여 탑 코팅 조성물을 도공하고, 90℃에서 60초간 가열함으로써 평균 두께 30nm의 탑 코팅층을 형성하였다. 이어서, 포토레지스트막의 표면에 형성된 탑 코팅층을, 하기 표 4에 나타내는 박리액을 사용하여 박리한 후, 잔존한 탑 코팅층의 평균 두께를 측정하고, 이 측정값으로부터, 당초의 평균 두께 30nm에 대한 탑 코팅층의 잔존율(%)을 구하였다.The average thickness after partial peeling of the top coating layer was measured, and the top coating layer residual ratio was calculated|required. A photoresist composition was coated on an 8-inch silicon wafer using a spin coater (“CLEAN TRACK ACT8” by Tokyo Electron Corporation), and then heated at 90° C. for 60 seconds to form a photoresist film having an average thickness of 90 nm. Then, the top coating composition was coated using the spin coater and heated at 90° C. for 60 seconds to form a top coating layer having an average thickness of 30 nm. Next, the top coating layer formed on the surface of the photoresist film was peeled off using the stripping solution shown in Table 4 below, and then the average thickness of the remaining top coating layer was measured. The residual rate (%) of the coating layer was calculated|required.
[워터 마크 결함 억제성 및 잔사 결함 억제성][Watermark Defect Suppression and Residual Defect Suppression]
상기 얻어진 레지스트 패턴이 형성된 기판에 대해서, 결함 검사 장치(KLA-Tencor사의 「KLA2810」)에 의한 결함 검사와, 주사형 전자 현미경(히타치 하이테크놀러지즈사의 「RS6000」)에 의한 관찰을 행함으로써 워터 마크 결함 및 잔사 결함의 수를 각각 측정하였다. 워터 마크 결함 억제성은, 워터 마크 결함의 수가 1 웨이퍼당 0개인 경우에는 「○」로, 1개 이상인 경우에는 「×」라고 평가하였다. 비교예 1에 있어서의 「-」는, 잔사 결함이 현저하게 많기 때문에 측정 불가인 것을 나타낸다. 또한, 잔사 결함 억제성은, 잔사 결함의 수가 1 웨이퍼당 100개 이하인 경우에는 「○」로, 100개를 초과하는 경우에는 「×」라고 평가하였다.Watermark by performing defect inspection by a defect inspection apparatus ("KLA2810" by KLA-Tencor) and observation by a scanning electron microscope ("RS6000" by Hitachi High-Technologies) on the obtained substrate on which the resist pattern was formed. The number of defects and residual defects were respectively measured. The watermark defect suppression property was evaluated as "○" when the number of watermark defects per wafer was 0, and "x" when 1 or more. Since "-" in Comparative Example 1 has remarkably many residual defects, it shows that measurement is impossible. In addition, the residual defect suppression property was evaluated as "(circle)" when the number of residual defects was 100 or less per wafer, and when it exceeded 100, it evaluated as "x".
표 4의 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 실시예의 레지스트 패턴 형성 방법에 의하면, 워터 마크 결함 및 잔사 결함의 발생을 모두 억제할 수 있다. 이에 비해, 비교예의 레지스트 패턴 형성 방법에서는 잔사 결함의 발생을 억제할 수 없었다.As can be seen from the results in Table 4, according to the resist pattern forming method of the example, it is possible to suppress both the occurrence of watermark defects and residual defects. On the other hand, in the resist pattern formation method of the comparative example, generation|occurrence|production of a residue defect could not be suppressed.
본 발명의 레지스트 패턴 형성 방법에 의하면, 워터 마크 결함 및 잔사 결함이 적은 레지스트 패턴을 형성할 수 있다. 따라서, 당해 레지스트 패턴 형성 방법은, 금후 점점 미세화가 진행할 것으로 예상되는 반도체 디바이스의 가공 프로세스 등에 적합하게 사용할 수 있다.According to the resist pattern forming method of the present invention, a resist pattern with few watermark defects and residual defects can be formed. Therefore, the resist pattern forming method can be suitably used in a semiconductor device processing process, etc., which are expected to be further miniaturized in the future.
Claims (13)
이 도공 공정에 의해 얻어진 포토레지스트막 표면에 탑 코팅층을 적층하는 공정과,
상기 탑 코팅층 표면 및 노광 장치의 투영 광학계 사이에 액침액을 개재시켜서 상기 포토레지스트막을 액침 노광하는 공정과,
상기 포토레지스트막을 현상하는 공정
을 구비하는 레지스트 패턴 형성 방법이며,
상기 액침 노광 공정과 현상 공정 사이에, 탑 코팅층의 일부를 제거하는 공정
을 구비하고,
상기 탑 코팅층이, 특성이 상이한 2종 이상의 중합체를 함유하고, 상기 2종 이상의 중합체로서, 발수성 수지와 산성 수지를 갖고,
상기 제거 공정에서, 적어도 표면측에 편재되는 중합체를 제거하고, 상기 제거되는 중합체가 상기 발수성 수지의 적어도 일부인
레지스트 패턴 형성 방법.A step of coating a photoresist composition on the surface of the substrate;
A step of laminating a top coating layer on the surface of the photoresist film obtained by this coating step;
immersion exposure of the photoresist film by interposing an immersion liquid between the surface of the top coating layer and a projection optical system of an exposure apparatus;
Process of developing the photoresist film
A method of forming a resist pattern comprising:
Between the immersion exposure process and the developing process, a process of removing a part of the top coating layer
to provide
the top coating layer contains two or more types of polymers having different properties, and as the two or more types of polymers, a water repellent resin and an acidic resin;
In the removal step, at least a polymer that is localized on the surface side is removed, and the polymer to be removed is at least a part of the water-repellent resin.
A method of forming a resist pattern.
조건: 기판 표면에 상기 포토레지스트막을 형성하고, 추가로 상기 포토레지스트막 표면에 두께 30nm의 상기 탑 코팅층을 형성하고, 상기 박리액을 상기 탑 코팅층과 60초간 접촉시켰을 때에, 상기 탑 코팅층이 두께로서 2nm 이상 28nm 이하 잔존하도록 용해된다.The method according to claim 2, wherein the stripper satisfies the following conditions.
Conditions: When the photoresist film is formed on the surface of the substrate, the top coating layer with a thickness of 30 nm is formed on the surface of the photoresist film, and the stripper is brought into contact with the top coating layer for 60 seconds, the top coating layer has a thickness It dissolves so as to remain 2 nm or more and 28 nm or less.
이 도공 공정에 의해 얻어진 포토레지스트막 표면에 탑 코팅층을 적층하는 공정과,
상기 탑 코팅층 표면 및 노광 장치의 투영 광학계 사이에 액침액을 개재시켜서 상기 포토레지스트막을 액침 노광하는 공정과,
상기 포토레지스트막을 현상하는 공정
을 구비하는 레지스트 패턴 형성 방법이며,
상기 액침 노광 공정과 현상 공정 사이에, 탑 코팅층의 일부를 제거하는 공정
을 구비하고,
상기 제거 공정에서의 제거를, 박리액을 사용하여 행하고,
상기 박리액이 유기 용매를 주성분으로 하고,
상기 박리액의 용해도 파라미터 값이 상기 탑 코팅층을 형성하는 조성물이 함유하는 용매의 용해도 파라미터 값보다도 작은
레지스트 패턴 형성 방법.A step of coating a photoresist composition on the surface of the substrate;
A step of laminating a top coating layer on the surface of the photoresist film obtained by this coating step;
immersion exposure of the photoresist film by interposing an immersion liquid between the surface of the top coating layer and a projection optical system of an exposure apparatus;
Process of developing the photoresist film
A method of forming a resist pattern comprising:
Between the immersion exposure process and the developing process, a process of removing a part of the top coating layer
to provide
Removal in the removal step is performed using a stripper,
The stripper has an organic solvent as a main component,
The solubility parameter value of the stripper is smaller than the solubility parameter value of the solvent contained in the composition forming the top coating layer.
A method of forming a resist pattern.
조건: 기판 표면에 상기 포토레지스트막을 형성하고, 추가로 상기 포토레지스트막 표면에 두께 30nm의 상기 탑 코팅층을 형성하고, 상기 박리액을 상기 탑 코팅층과 60초간 접촉시켰을 때에, 상기 탑 코팅층이 두께로서 2nm 이상 28nm 이하 잔존하도록 용해된다.The method according to claim 8, wherein the stripper satisfies the following conditions.
Conditions: When the photoresist film is formed on the surface of the substrate, the top coating layer with a thickness of 30 nm is formed on the surface of the photoresist film, and the stripper is brought into contact with the top coating layer for 60 seconds, the top coating layer has a thickness It dissolves so as to remain 2 nm or more and 28 nm or less.
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