JP2009134174A - Protective film forming material and photoresist pattern forming method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ホトレジスト膜上に積層される保護膜を形成するための保護膜形成用材料、及びこの保護膜形成用材料を用いたホトレジストパターン形成方法に関する。 The present invention relates to a protective film forming material for forming a protective film laminated on a photoresist film, and a photoresist pattern forming method using the protective film forming material.
近年、新たなリソグラフィー技術として、液浸露光プロセスが報告されている(非特許文献1〜3参照)。この液浸露光プロセスによれば、従来の露光光路空間を、いわゆる液浸露光用液体(例えば、純水やフッ素系不活性液体等)で置換することにより、同じ露光波長の光源を用いても、より高解像度で、かつ、焦点深度にも優れるホトレジストパターンを形成することができる(特許文献1〜3参照)。 In recent years, an immersion exposure process has been reported as a new lithography technique (see Non-Patent Documents 1 to 3). According to this immersion exposure process, a light source having the same exposure wavelength can be used by replacing a conventional exposure optical path space with a so-called immersion exposure liquid (for example, pure water or a fluorine-based inert liquid). It is possible to form a photoresist pattern with higher resolution and excellent depth of focus (see Patent Documents 1 to 3).
また、特定溶剤にのみ溶解可能な樹脂を用いた保護膜を用いることによって、液浸露光用液体によるホトレジスト膜の変質や、液浸露光用液体の屈折率変動を同時に防止することを目的とした技術が提案されている(特許文献2参照)。 In addition, by using a protective film made of a resin that can only be dissolved in a specific solvent, the purpose is to simultaneously prevent the alteration of the photoresist film by the immersion exposure liquid and the refractive index fluctuation of the immersion exposure liquid. A technique has been proposed (see Patent Document 2).
さらに最近では、ホトレジストパターン形成工程の簡略化、製造効率向上等の観点から、アルカリに可溶な保護膜を用いることによって、液浸露光後のアルカリ現像時に、保護膜の除去と、ホトレジストパターンの形成とを同時に行う技術が提案されている(特許文献3参照)。
ここで、特許文献2に開示されている保護膜形成用材料では、フッ素系の特殊溶剤が必要とされる。このフッ素系の特殊溶剤は地球温暖化係数が高い等、環境に与える影響が大きいという問題がある。 Here, the protective film forming material disclosed in Patent Document 2 requires a fluorine-based special solvent. This fluorine-based special solvent has a problem that it has a large impact on the environment, such as a high global warming potential.
また、特許文献3に開示されている保護膜形成用材料で使用されている溶剤は、アルコール系溶剤が主流である。しかしながら、アルコール系溶剤を用いた場合、形成されたホトレジストパターンへのダメージが大きく、得られるホトレジストパターンがT−トップ形状となったり、ホトレジストパターンの表面荒れや膨潤が生じてしまったりすることがある。 The solvent used in the protective film forming material disclosed in Patent Document 3 is mainly an alcohol solvent. However, when an alcohol-based solvent is used, damage to the formed photoresist pattern is significant, and the resulting photoresist pattern may have a T-top shape, or the surface of the photoresist pattern may be roughened or swollen. .
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、環境に与える影響が小さく、かつ、ホトレジストパターンへのダメージが少なく、良好な矩形形状のホトレジストパターンを形成可能とする保護膜形成用材料、及びこの保護膜形成用材料を用いたホト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。 The present invention has been made in view of the above problems, and has a small impact on the environment, and has little damage to the photoresist pattern, and can form a favorable rectangular photoresist pattern, Another object of the present invention is to provide a photoresist pattern forming method using this protective film forming material.
本発明者らは、上記目的を達成するため鋭意研究を重ねた結果、保護膜形成用材料中の溶剤としてエーテル結合を有するテルペン系溶剤を用いることにより、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。具体的には、本発明は以下のようなものを提供する。 As a result of intensive studies to achieve the above object, the present inventors have found that the above problems can be solved by using a terpene solvent having an ether bond as a solvent in the protective film forming material. It came to complete. Specifically, the present invention provides the following.
本発明の第一の態様は、ホトレジスト膜上に積層される保護膜を形成するための保護膜形成用材料であって、(a)アルカリ可溶性ポリマーと、(b)エーテル結合を有するテルペン系溶剤とを含有することを特徴とする保護膜形成用材料である。 A first aspect of the present invention is a protective film-forming material for forming a protective film laminated on a photoresist film, wherein (a) an alkali-soluble polymer and (b) a terpene solvent having an ether bond And a protective film-forming material characterized by comprising:
本発明の第二の態様は、液浸露光プロセスを用いたホトレジストパターン形成方法であって、基板上にホトレジスト膜を設ける工程と、このホトレジスト膜上に本発明の保護膜形成用材料を用いて保護膜を形成する工程と、前記基板の少なくとも前記保護膜上に液浸露光用液体を配置し、この液浸露光用液体及び前記保護膜を介して、前記ホトレジスト膜を選択的に露光する工程と、現像液により前記保護膜を除去して、露光後の前記ホトレジスト膜を現像する現像工程と、を有するホトレジストパターン形成方法である。 A second aspect of the present invention is a photoresist pattern forming method using an immersion exposure process, the step of providing a photoresist film on a substrate, and the protective film forming material of the present invention on the photoresist film. A step of forming a protective film, a step of disposing an immersion exposure liquid on at least the protective film of the substrate, and selectively exposing the photoresist film through the immersion exposure liquid and the protective film And a developing step of developing the photoresist film after exposure by removing the protective film with a developing solution.
本発明によれば、環境に与える影響が小さく、かつ、ホトレジストパターンへのダメージが少ない保護膜形成用材料を提供することができる。このような保護膜形成用材料を用いて保護膜を形成することにより、良好な矩形形状のホトレジストパターンを形成することが可能となる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the protective film formation material which has little influence on an environment and has little damage to a photoresist pattern can be provided. By forming a protective film using such a protective film forming material, it becomes possible to form a favorable rectangular photoresist pattern.
[保護膜形成用材料]
本発明の保護膜形成用材料は、(a)アルカリ可溶性ポリマーと、(b)エーテル結合を有するテルペン系溶剤とを含有している。以下、本発明の保護膜形成用材料に含まれる各成分について説明する。
[Protective film forming material]
The protective film-forming material of the present invention contains (a) an alkali-soluble polymer and (b) a terpene solvent having an ether bond. Hereinafter, each component contained in the protective film forming material of the present invention will be described.
<(a)アルカリ可溶性ポリマー>
(a)アルカリ可溶性ポリマーとしては、具体的には以下の態様が挙げられる。
まず、(a)アルカリ可溶性ポリマーの第一の態様としては、少なくとも下記一般式(A−1)で表されるモノマー単位を構成単位として有するポリマーを用いることができる。
<(A) Alkali-soluble polymer>
Specific examples of the (a) alkali-soluble polymer include the following embodiments.
First, as a first aspect of the (a) alkali-soluble polymer, a polymer having at least a monomer unit represented by the following general formula (A-1) as a constituent unit can be used.
上記一般式(A−1)中、R1は水素原子、又は炭素数1から6の直鎖、分岐鎖、若しくは環状のアルキル基若しくはフルオロアルキル基であり、R2は炭素数1から6のアルキレン鎖又はフルオロアルキレン鎖であり、R3は炭素数1から15の直鎖、分岐鎖、又は環状のアルキル基又はフルオロアルキル基(但し、アルキル基の一部がエーテル結合を介してもよく、さらにはアルキル基又はフルオロアルキル基の水素原子又はフッ素原子の一部が水酸基により置換されていてもよい。)であり、Zは炭素数1から2のアルキレン鎖又は酸素原子であり、nは0から3の整数である。 In the above general formula (A-1), R 1 is a hydrogen atom, or a linear, branched, or cyclic alkyl group or fluoroalkyl group having 1 to 6 carbon atoms, and R 2 has 1 to 6 carbon atoms. An alkylene chain or a fluoroalkylene chain, and R 3 is a linear, branched, or cyclic alkyl group or fluoroalkyl group having 1 to 15 carbon atoms (provided that part of the alkyl group may be via an ether bond, Furthermore, a hydrogen atom or a part of the fluorine atom of the alkyl group or fluoroalkyl group may be substituted with a hydroxyl group.), Z is an alkylene chain having 1 to 2 carbon atoms or an oxygen atom, and n is 0 Is an integer from 3.
特に、R1として具体的には、水素原子のほかに、メチル基、エチル基、n−プロピル基、n−ブチル基、n−ペンチル基、n−ヘキシル基等の直鎖状のアルキル基、イソプロピル基、1−メチルプロピル基、2−メチルプロピル基、tert−ブチル基等の分岐鎖状のアルキル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等の環状のアルキル基等が挙げられる。これらアルキル基の水素原子の一部又は全部がフッ素原子に置換されていてもよい。中でも、撥水性向上の点から、これらアルキル基の水素原子全部がフッ素原子に置換されたパーフルオロアルキル基であることが好ましく、トリフルオロメチル基であることが特に好ましい。 In particular, as R 1 , in addition to a hydrogen atom, a linear alkyl group such as a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an n-butyl group, an n-pentyl group, or an n-hexyl group, Examples thereof include branched alkyl groups such as isopropyl group, 1-methylpropyl group, 2-methylpropyl group, and tert-butyl group, and cyclic alkyl groups such as cyclopentyl group and cyclohexyl group. Some or all of the hydrogen atoms of these alkyl groups may be substituted with fluorine atoms. Among these, from the viewpoint of improving water repellency, a perfluoroalkyl group in which all hydrogen atoms of these alkyl groups are substituted with fluorine atoms is preferable, and a trifluoromethyl group is particularly preferable.
また、R2として具体的には、メチレン鎖、エチレン鎖、n−プロピレン鎖、n−ブチレン鎖、n−ペンチレン鎖、n−ヘキシレン鎖等の直鎖状のアルキレン鎖、1−メチルプロピレン鎖、2−メチルプロピレン鎖等の分岐鎖状のアルキレン鎖等が挙げられる。これらアルキレン鎖の水素原子の一部又は全部がフッ素原子に置換されていてもよい。 Specific examples of R 2 include a methylene chain, an ethylene chain, an n-propylene chain, an n-butylene chain, an n-pentylene chain, and an n-hexylene chain, a linear alkylene chain, a 1-methylpropylene chain, Examples include branched alkylene chains such as 2-methylpropylene chains. Some or all of the hydrogen atoms in these alkylene chains may be substituted with fluorine atoms.
また、R3として具体的には、メチル基、エチル基、n−プロピル基、n−ブチル基、n−ペンチル基、n−デシル基、n−ペンタデシル基等の直鎖状のアルキル基、イソプロピル基、1−メチルプロピル基、2−メチルプロピル基、tert−ブチル基等の分岐鎖状のアルキル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等の環状のアルキル基等が挙げられる。これらアルキル基の水素原子の一部又は全部がフッ素原子に置換されていてもよい。また、アルキル基の一部がエーテル結合を介してもよく、さらにはアルキル基又はフルオロアルキル基の水素原子又はフッ素原子の一部が水酸基により置換されていてもよい。 Specific examples of R 3 include linear alkyl groups such as methyl group, ethyl group, n-propyl group, n-butyl group, n-pentyl group, n-decyl group, and n-pentadecyl group, isopropyl Groups, branched alkyl groups such as 1-methylpropyl group, 2-methylpropyl group and tert-butyl group, and cyclic alkyl groups such as cyclopentyl group and cyclohexyl group. Some or all of the hydrogen atoms of these alkyl groups may be substituted with fluorine atoms. Further, a part of the alkyl group may be through an ether bond, and further, a part of the hydrogen atom or fluorine atom of the alkyl group or fluoroalkyl group may be substituted with a hydroxyl group.
さらに、上記一般式(A−1)中、Zは好ましくはメチレン鎖であり、nは好ましくは0である。 Further, in the general formula (A-1), Z is preferably a methylene chain, and n is preferably 0.
第一の態様のアルカリ可溶性ポリマーは、上記一般式(A−1)で表されるモノマー単位と、下記一般式(A−2)、(A−3)、及び(A−4)で表されるモノマー単位の中から選ばれる少なくとも1種とを構成単位として有するコポリマーであってもよい。 The alkali-soluble polymer of the first aspect is represented by the monomer unit represented by the general formula (A-1) and the following general formulas (A-2), (A-3), and (A-4). It may be a copolymer having at least one selected from monomer units as constituent units.
上記一般式(A−2)、(A−3)、及び(A−4)中、R4、R5及びR7は単結合、又は炭素数1から6のアルキレン鎖若しくはフルオロアルキレン鎖であり、R6及びR8は炭素数1から15の直鎖、分岐鎖、又は環状のアルキル基又はフルオロアルキル基(但し、アルキル基の一部がエーテル結合を介してもよく、さらにはアルキル基又はフルオロアルキル基の水素原子又はフッ素原子の一部が水酸基により置換されていてもよい。)であり、R1、Z及びnは上記一般式(A−1)と同義である。 In the general formulas (A-2), (A-3), and (A-4), R 4 , R 5, and R 7 are a single bond, an alkylene chain having 1 to 6 carbon atoms, or a fluoroalkylene chain. , R 6 and R 8 are each a linear, branched, or cyclic alkyl group or fluoroalkyl group having 1 to 15 carbon atoms (provided that part of the alkyl group may be via an ether bond, and further an alkyl group or A hydrogen atom or a part of the fluorine atom of the fluoroalkyl group may be substituted with a hydroxyl group.), And R 1 , Z and n have the same meaning as in the general formula (A-1).
上記一般式(A−2)、(A−3)、及び(A−4)で表されるモノマー単位は、それぞれ、下記一般式(A−5)、(A−6)、及び(A−7)で表されるモノマー単位であることが好ましい。 The monomer units represented by the general formulas (A-2), (A-3), and (A-4) are represented by the following general formulas (A-5), (A-6), and (A- It is preferable that it is a monomer unit represented by 7).
上記一般式(A−5)、(A−6)、及び(A−7)中、R9は炭素数1から6の直鎖、分岐鎖、又は環状のアルキル基又はフルオロアルキル基であり、R10は炭素数2から10の直鎖又は分岐鎖状のアルキル基又はフルオロアルキル基(但し、アルキル基又はフルオロアルキル基の水素原子又はフッ素原子の一部が水酸基により置換されていてもよい。)であり、R11は炭素数5から10の直鎖又は分岐鎖状のアルキル基又はフルオロアルキル基(但し、アルキル基又はフルオロアルキル基の水素原子又はフッ素原子の一部が水酸基により置換されていてもよい。)であり、R1、Z、及びnは上記一般式(A−1)と同義である。 In the general formulas (A-5), (A-6), and (A-7), R 9 is a linear, branched, or cyclic alkyl group or fluoroalkyl group having 1 to 6 carbon atoms, R 10 is a linear or branched alkyl group or fluoroalkyl group having 2 to 10 carbon atoms (provided that part of the hydrogen atom or fluorine atom of the alkyl group or fluoroalkyl group may be substituted with a hydroxyl group. R 11 is a linear or branched alkyl group or fluoroalkyl group having 5 to 10 carbon atoms (provided that a part of the hydrogen atom or fluorine atom of the alkyl group or fluoroalkyl group is substituted with a hydroxyl group) And R 1 , Z, and n have the same meaning as in the general formula (A-1).
中でも、R9は、−CF3、−C2F5の中から選ばれる置換基であることが好ましく、R10は、−CH2C2F5、−C(CH3)CH2C(CF3)2OH、−CH2C3F7、−CH2C4F9の中から選ばれる置換基であることが好ましく、R11は、−C7F15、−CF2CF(CF3)CF2CF2CF2CF(CF3)2、−CF2CF(CF3)CF2C(CF3)3の中から選ばれる置換基であることが好ましい。 Among them, R 9 is preferably a substituent selected from —CF 3 and —C 2 F 5 , and R 10 is —CH 2 C 2 F 5 , —C (CH 3 ) CH 2 C ( CF 3 ) 2 OH, —CH 2 C 3 F 7 , —CH 2 C 4 F 9 is preferably a substituent selected from R 9 , R 11 is —C 7 F 15 , —CF 2 CF (CF 3 ) A substituent selected from CF 2 CF 2 CF 2 CF (CF 3 ) 2 , —CF 2 CF (CF 3 ) CF 2 C (CF 3 ) 3 is preferable.
アルカリ可溶性ポリマー中に上記一般式(A−1)で表されるモノマー単位を組み入れることにより、特に液浸露光プロセスに適用した場合、要求される基本特性を備えた保護膜を形成することが可能となり、さらには後述する(b)エーテル結合を有するテルペン系溶剤に対する溶解性を高めることができる。保護膜に要求される基本特性とは、液浸露光用液体への耐性が高く、かつ、下層に設けられるホトレジスト膜との相溶性が低いこと、等が挙げられる。 By incorporating the monomer unit represented by the above general formula (A-1) into the alkali-soluble polymer, it is possible to form a protective film having the required basic characteristics, particularly when applied to an immersion exposure process. In addition, the solubility in a terpene solvent having an ether bond (b) described later can be enhanced. The basic characteristics required for the protective film include high resistance to liquid for immersion exposure and low compatibility with a photoresist film provided in a lower layer.
また、アルカリ可溶性ポリマー中に上記一般式(A−2)、(A−3)、及び(A−4)で表されるモノマー単位の中から選ばれる少なくとも1種を組み入れることにより、撥水性の特性をさらに向上させた保護膜を形成することが可能となる。 Moreover, by incorporating at least one selected from the monomer units represented by the above general formulas (A-2), (A-3), and (A-4) into the alkali-soluble polymer, It is possible to form a protective film having further improved characteristics.
アルカリ可溶性ポリマーをコポリマーとして用いる場合、上記一般式(A−1)で表されるモノマー単位と、上記一般式(A−2)、(A−3)、及び(A−4)で表されるモノマー単位から選ばれる少なくとも1種との構成比(モル比)は10:90〜90:10であることが好ましく、15:85〜85:15であることがより好ましい。 When using an alkali-soluble polymer as a copolymer, it is represented by the monomer unit represented by the general formula (A-1) and the general formulas (A-2), (A-3), and (A-4). The constitutional ratio (molar ratio) with at least one selected from monomer units is preferably 10:90 to 90:10, and more preferably 15:85 to 85:15.
次に、(a)アルカリ可溶性ポリマーの第二の態様としては、フッ素原子又はフルオロアルキル基、及びアルコール性水酸基又はアルコキシ基を共に有する脂肪族環式化合物から構成されるアルカリ可溶性の構成単位を有するポリマーを用いることができる。 Next, (a) the second embodiment of the alkali-soluble polymer has an alkali-soluble constituent unit composed of an aliphatic cyclic compound having both a fluorine atom or a fluoroalkyl group and an alcoholic hydroxyl group or an alkoxy group. Polymers can be used.
すなわち、上記構成単位は、フッ素原子又はフルオロアルキル基、及びアルコール性水酸基又はアルコキシ基が、脂肪族環式化合物上にそれぞれ結合し、脂肪族環が主鎖を構成しているものである。 That is, in the structural unit, a fluorine atom or a fluoroalkyl group, and an alcoholic hydroxyl group or an alkoxy group are bonded to the aliphatic cyclic compound, respectively, and the aliphatic ring constitutes the main chain.
上記フッ素原子又はフルオロアルキル基としては、具体的には、トリフルオロメチル基、ペンタフルオロエチル基、ヘプタフルオロプロピル基、ノナフルオロブチル基等が挙げられるが、工業的には、フッ素原子やトリフルオロメチル基が好ましい。また、アルコキシ基としては、具体的には、炭素数1から15の直鎖、分岐鎖、又は環状のアルコキシ基又はアルコキシアルコキシ基である。 Specific examples of the fluorine atom or fluoroalkyl group include a trifluoromethyl group, a pentafluoroethyl group, a heptafluoropropyl group, and a nonafluorobutyl group. A methyl group is preferred. The alkoxy group is specifically a straight-chain, branched-chain, or cyclic alkoxy group or alkoxyalkoxy group having 1 to 15 carbon atoms.
炭素数1から15のアルコキシ基としては、具体的には、メトキシ基、エトキシ基、プロトキシ基、ブトキシ基等が挙げられ、炭素数1から15のアルコキシアルコキシ基としては、メトキシメトキシ基、エトキシメトキシ基、プロトキシメトキシ基、ブトキシメトキシ基等が挙げられる。 Specific examples of the alkoxy group having 1 to 15 carbon atoms include a methoxy group, an ethoxy group, a protooxy group, and a butoxy group. Examples of the alkoxyalkoxy group having 1 to 15 carbon atoms include a methoxymethoxy group and an ethoxymethoxy group. Group, protomethoxymethoxy group, butoxymethoxy group and the like.
このような構成単位を有するポリマーは、水酸基とフッ素原子とを有するジエン化合物の環化重合により形成される。ジエン化合物としては、透明性、耐ドライエッチング性に優れる5員環や6員環を有する重合体を形成しやすいヘプタジエンであることが好ましく、さらには、1,1,2,3,3−ペンタフルオロ−4−トリフルオロメチル−4−ヒドロキシ−1,6−ヘプタジエン(CF2=CFCF2C(CF3)(OH)CH2CH=CH2)の環化重合により形成される重合体であることが工業上最も好ましい。 The polymer having such a structural unit is formed by cyclopolymerization of a diene compound having a hydroxyl group and a fluorine atom. The diene compound is preferably a heptadiene that easily forms a polymer having a 5-membered ring or a 6-membered ring that is excellent in transparency and dry etching resistance, and moreover, 1,1,2,3,3-penta is a polymer formed by cyclic polymerization of fluoro-4-trifluoromethyl-4-hydroxy-1,6-heptadiene (CF 2 = CFCF 2 C ( CF 3) (OH) CH 2 CH = CH 2) It is most preferable industrially.
以下に、上記ポリマーを表す一般式(A−8)を示す。 Below, general formula (A-8) showing the said polymer is shown.
上記一般式(A−8)中、R12は水酸基、又は炭素数1から15の直鎖、分岐鎖、若しくは環状のアルコキシ基若しくはアルコキシアルコキシ基であり、l、mはそれぞれ10モル%から90モル%である。 In the general formula (A-8), R 12 is a hydroxyl group, a linear, branched, or cyclic alkoxy group or alkoxyalkoxy group having 1 to 15 carbon atoms, and l and m are each from 10 mol% to 90 mol. Mol%.
次に、(a)アルカリ可溶性ポリマーの第三の態様としては、下記一般式(A−9)及び(A−10)で表される構成単位を有するポリマーを用いることができる。 Next, as a third aspect of the alkali-soluble polymer (a), a polymer having structural units represented by the following general formulas (A-9) and (A-10) can be used.
上記式(A−9)及び(A−10)中、R13は炭素数1から5の直鎖、分岐鎖、又は環状のアルキル基又はフルオロアルキル基であり、R14は水素原子、フッ素原子、又は炭素数1から5の直鎖、分岐鎖、若しくは環状のアルキル基若しくはフルオロアルキル基であり、これらR13、R14の少なくともいずれかがフッ素原子を有する基である。R15は水素原子又はメチル基であり、pは繰り返し単位である。 In the above formulas (A-9) and (A-10), R 13 is a linear, branched, or cyclic alkyl group or fluoroalkyl group having 1 to 5 carbon atoms, and R 14 is a hydrogen atom or a fluorine atom. Or a linear, branched, or cyclic alkyl group or fluoroalkyl group having 1 to 5 carbon atoms, and at least one of these R 13 and R 14 is a group having a fluorine atom. R 15 is a hydrogen atom or a methyl group, and p is a repeating unit.
上記一般式(A−9)及び(A−10)で表される構成単位としては、より具体的には、それぞれ下記一般式(A−11)及び(A−12)で表される構成単位が好ましく用いられる。 More specifically, the structural units represented by the general formulas (A-9) and (A-10) are structural units represented by the following general formulas (A-11) and (A-12), respectively. Is preferably used.
また、上記(A−9)及び(A−10)で表される構成単位は、下記一般式(A−13)で表される構成単位との共重合体及び/又は混合ポリマーであってもよい。このような共重合体及び/又は混合ポリマーとすることにより、さらにアルカリ可溶性を向上させることができる。 Moreover, the structural unit represented by the above (A-9) and (A-10) may be a copolymer and / or a mixed polymer with the structural unit represented by the following general formula (A-13). Good. By using such a copolymer and / or mixed polymer, alkali solubility can be further improved.
上記式(A−13)中、R16はそれぞれ独立に水素原子、又は炭素数1から5の直鎖、分岐鎖、若しくは環状のアルキル基若しくはフルオロアルキル基であり、pは繰り返し単位である。 In the above formula (A-13), R 16 each independently represents a hydrogen atom, or a linear, branched, or cyclic alkyl group or fluoroalkyl group having 1 to 5 carbon atoms, and p is a repeating unit.
次に、(a)アルカリ可溶性ポリマーの第四の態様としては、下記一般式(A−14)で表される構成単位を有するポリマーを用いることができる。 Next, as a fourth aspect of (a) the alkali-soluble polymer, a polymer having a structural unit represented by the following general formula (A-14) can be used.
上記式(A−14)中、CAはアルキレン鎖又はフルオロアルキレン鎖であり、R17は炭素数1〜5の直鎖、分岐鎖、又は環状のフルオロアルキル基であり、qは0〜3の整数であり、pは繰り返し単位である。なお、上記式(A−14)中、環骨格を構成する炭素原子に結合する水素原子の一部又は全部はフッ素原子により置換されていてもよい。 In the above formula (A-14), C A is an alkylene chain or fluoroalkylene chain, R 17 is a straight-chain, branched-chain, or cyclic fluoroalkyl group having 1 to 5 carbon atoms, q is 0 to 3 P is a repeating unit. Note that in the above formula (A-14), part or all of the hydrogen atoms bonded to the carbon atoms constituting the ring skeleton may be substituted with fluorine atoms.
上記式(A−14)で表される構成単位としては、具体的には、下記式(A−15)で表される構成単位が特に好ましく用いられる。 As the structural unit represented by the above formula (A-14), specifically, a structural unit represented by the following formula (A-15) is particularly preferably used.
次に、(a)アルカリ可溶性ポリマーの第五の態様としては、下記一般式(A−16)で表される構成単位を有するポリマーを用いることができる。 Next, as a fifth aspect of (a) the alkali-soluble polymer, a polymer having a structural unit represented by the following general formula (A-16) can be used.
上記式(A−16)中、R18は水素原子又はメチル基であり、R19は炭素数1から5のアルキレン鎖であり、R20は水素原子の一部又は全部がフッ素原子に置換された炭素数1から10のフルオロアルキレン鎖であり、pは繰り返し単位である。 In the above formula (A-16), R 18 is a hydrogen atom or a methyl group, R 19 is an alkylene chain having 1 to 5 carbon atoms, and R 20 is a hydrogen atom partially or entirely substituted with a fluorine atom. In addition, it is a fluoroalkylene chain having 1 to 10 carbon atoms, and p is a repeating unit.
上記一般式(A−16)で表される構成単位としては、具体的には、下記一般式(A−17)及び(A−18)の中から選ばれる少なくとも1種が好ましく用いられる。 As the structural unit represented by the general formula (A-16), specifically, at least one selected from the following general formulas (A-17) and (A-18) is preferably used.
次に、(a)アルカリ可溶性ポリマーの第六の態様としては、下記一般式(A−19)で表される構成単位を有するポリマーを用いることができる。 Next, as a sixth aspect of (a) the alkali-soluble polymer, a polymer having a structural unit represented by the following general formula (A-19) can be used.
上記式(A−19)中、CAはアルキレン鎖又はフルオロアルキレン鎖であり、R21は水素原子の一部又は全部がフッ素原子に置換されている炭素数1から5の直鎖、分岐鎖、又は環状のフルオロアルキル基であり、R22は水素原子、又は水素原子の一部若しくは全部がフッ素原子に置換されている炭素数1から5の直鎖、分岐鎖、若しくは環状のフルオロアルキル基であり、qは0〜3の整数であり、pは繰り返し単位である。なお、上記一般式(A−19)中、環骨格を構成する炭素原子に結合する水素原子の一部又は全部はフッ素原子により置換されていてもよい。 In the above formula (A-19), C A is an alkylene chain or a fluoroalkylene chain, and R 21 is a linear or branched chain having 1 to 5 carbon atoms in which part or all of the hydrogen atoms are substituted with fluorine atoms. Or a cyclic fluoroalkyl group, and R 22 is a hydrogen atom, or a straight, branched, or cyclic fluoroalkyl group having 1 to 5 carbon atoms in which part or all of the hydrogen atoms are substituted with fluorine atoms. Q is an integer from 0 to 3, and p is a repeating unit. Note that in the general formula (A-19), part or all of the hydrogen atoms bonded to the carbon atoms constituting the ring skeleton may be substituted with fluorine atoms.
上記一般式(A−19)で表される構成単位としては、具体的には、下記式(A−20)で表される構成単位が好ましく用いられる。 As the structural unit represented by the general formula (A-19), specifically, a structural unit represented by the following formula (A-20) is preferably used.
本発明において、上述した(a)アルカリ可溶性ポリマーは、本発明の効果を損なわない範囲であれば、他の任意のモノマー単位と共重合又は混合して得た共重合ポリマー又は混合ポリマーとしてもよい。 In the present invention, the above-mentioned (a) alkali-soluble polymer may be a copolymer or mixed polymer obtained by copolymerization or mixing with any other monomer unit as long as the effects of the present invention are not impaired. .
このような(a)アルカリ可溶性ポリマーは、公知の方法によって合成することができる。また、このポリマーのGPCによるポリスチレン換算質量平均分子量(Mw)は、特に限定するものではないが、2000から80000であり、3000から50000であることがより好ましい。 Such (a) alkali-soluble polymer can be synthesized by a known method. The polystyrene-reduced mass average molecular weight (Mw) by GPC of this polymer is not particularly limited, but is 2000 to 80000, and more preferably 3000 to 50000.
(a)アルカリ可溶性ポリマーの配合量は、保護膜形成用材料の全体量に対して0.1質量%から20質量%程度とすることが好ましく、0.3質量%から10質量%とすることがより好ましい。 (A) The blending amount of the alkali-soluble polymer is preferably about 0.1% by mass to 20% by mass, and preferably 0.3% by mass to 10% by mass with respect to the total amount of the protective film forming material. Is more preferable.
<(b)エーテル結合を有するテルペン系溶剤>
(b)エーテル結合を有するテルペン系溶剤は、アルコール系溶剤よりもSP値(溶解度パラメータ)が小さいことから、アルコール系溶剤を用いた場合に比べ、極性基を有するホトレジスト組成物中の樹脂や酸発生剤との相溶性が小さくなる。その結果、形成されたホトレジストパターンへのダメージを抑制でき、良好なホトレジストパターンを形成することが可能となる。また、非フッ素系の溶剤であるため、環境に与える影響を小さくすることができる。また、通常のエーテル系溶剤と比べるとテルペン系溶剤はホトレジスト膜に対する溶解性が低く、より良好なホトレジストパターン形状を得ることができ、かつ、エーテル結合を有することから、上記一般式(A−1)で表されるモノマー単位を構成単位として有するアルカリ可溶性ポリマーを溶解することができる。
<(B) Terpene solvent having an ether bond>
(B) Since the terpene solvent having an ether bond has a smaller SP value (solubility parameter) than that of the alcohol solvent, the resin or acid in the photoresist composition having a polar group is used compared to the case of using the alcohol solvent. Compatibility with the generator is reduced. As a result, damage to the formed photoresist pattern can be suppressed, and a good photoresist pattern can be formed. Moreover, since it is a non-fluorine-based solvent, the influence on the environment can be reduced. In addition, the terpene solvent has a lower solubility in a photoresist film than a normal ether solvent, can provide a better photoresist pattern shape, and has an ether bond. Therefore, the general formula (A-1 It is possible to dissolve an alkali-soluble polymer having a monomer unit represented by
エーテル結合を有するテルペン系溶剤としては、具体的には、1,4−シネオール、1,8−シネオール、ピネンオキサイド等が挙げられる。中でも、1,4−シネオール及び1,8−シネオールが、工業的な入手の容易さ等から好ましい。また、これら2種以上の溶剤を混合して使用することもできる。 Specific examples of the terpene solvent having an ether bond include 1,4-cineole, 1,8-cineole, and pinene oxide. Among these, 1,4-cineole and 1,8-cineole are preferable from the viewpoint of industrial availability. Further, these two or more kinds of solvents can be mixed and used.
<(c)架橋剤>
本発明の保護膜形成用材料は、必要に応じて、さらに(c)架橋剤を含有していてもよい。この(c)架橋剤としては、水素原子がヒドロキシアルキル基及びアルコキシアルキル基の中から選ばれる少なくとも1種の置換基で置換されたアミノ基を有する含窒素化合物、及び水素原子がヒドロキシアルキル基及びアルコキシアルキル基の中から選ばれる少なくとも1種の置換基で置換されたイミノ基を有する含窒素化合物、の中から選ばれる少なくとも1種の含窒素化合物を用いることができる。
<(C) Crosslinking agent>
The material for forming a protective film of the present invention may further contain (c) a crosslinking agent, if necessary. As the crosslinking agent (c), a nitrogen-containing compound having an amino group in which a hydrogen atom is substituted with at least one substituent selected from a hydroxyalkyl group and an alkoxyalkyl group, and a hydrogen atom having a hydroxyalkyl group and At least one nitrogen-containing compound selected from nitrogen-containing compounds having an imino group substituted with at least one substituent selected from alkoxyalkyl groups can be used.
これら含窒素化合物としては、例えばアミノ基の水素原子がメチロール基及び/又はアルコシキメチル基で置換された、メラミン系誘導体、尿素系誘導体、グアナミン系誘導体、アセトグアナミン系誘導体、ベンゾグアナミン系誘導体、スクシニルアミド系誘導体や、イミノ基の水素原子が置換されたグリコールウリル系誘導体、エチレン尿素系誘導体等が挙げられる。 Examples of these nitrogen-containing compounds include melamine derivatives, urea derivatives, guanamine derivatives, acetoguanamine derivatives, benzoguanamine derivatives, succinyl, in which a hydrogen atom of an amino group is substituted with a methylol group and / or alkoxymethyl group. Examples thereof include amide derivatives, glycoluril derivatives in which a hydrogen atom of an imino group is substituted, and ethylene urea derivatives.
これらの含窒素化合物は、例えば、上述の含窒素化合物を沸騰水中においてホルマリンと反応させてメチロール化することにより、或いはこれにさらに低級アルコール、具体的にはメタノール、エタノール、n−プロパノール、イソプロパノール、n−ブタノール、イソブタノール等を反応させてアルコキシル化することにより得られる。中でも好適な架橋剤は、テトラブトキシメチル化グリコールウリルである。 These nitrogen-containing compounds are obtained by, for example, reacting the above-mentioned nitrogen-containing compounds with formalin in boiling water to form methylol, or further to this, lower alcohols, specifically methanol, ethanol, n-propanol, isopropanol, It can be obtained by reacting n-butanol, isobutanol or the like to be alkoxylated. Among them, a preferable crosslinking agent is tetrabutoxymethylated glycoluril.
さらに、(c)架橋剤として、水酸基及びアルコキシ基の中から選ばれる少なくとも1種の置換基で置換された炭化水素化合物と、モノヒドロキシモノカルボン酸化合物と、の縮合反応物も好適に用いることができる。上記モノヒドロキシモノカルボン酸としては、水酸基とカルボキシル基とが、同一の炭素原子、又は隣接する2つの炭素原子のそれぞれに結合しているものが好ましい。 Further, (c) as a crosslinking agent, a condensation reaction product of a hydrocarbon compound substituted with at least one substituent selected from a hydroxyl group and an alkoxy group and a monohydroxymonocarboxylic acid compound is also preferably used. Can do. As the monohydroxymonocarboxylic acid, those in which a hydroxyl group and a carboxyl group are bonded to the same carbon atom or two adjacent carbon atoms are preferable.
(c)架橋剤を配合する場合、その配合量は、(a)アルカリ可溶性ポリマーの配合量に対して、0.5質量%から10質量%程度とすることが好ましい。 (C) When mix | blending a crosslinking agent, it is preferable that the compounding quantity shall be about 0.5 mass% to about 10 mass% with respect to the compounding quantity of (a) alkali-soluble polymer.
<(d)酸性化合物>
本発明の保護膜形成用材料は、必要に応じて、さらに(d)酸性化合物を配合してもよい。この(d)酸性化合物を添加することにより、ホトレジストパターンの形状改善の効果が得られ、さらには液浸露光を行った後、現像する前にホトレジスト膜が微量のアミンを含有する雰囲気中に曝された場合であっても(露光後の引き置き)、保護膜の介在によってアミンによる悪影響を効果的に抑制することができる。これにより、その後の現像によって得られるホトレジストパターンの寸法に大きな狂いを生じることを未然に防止することができる。
<(D) acidic compound>
The protective film-forming material of the present invention may further contain (d) an acidic compound as necessary. By adding the acidic compound (d), an effect of improving the shape of the photoresist pattern can be obtained. Further, after the immersion exposure, the photoresist film is exposed to an atmosphere containing a trace amount of amine before development. Even if it is a case (reservation after exposure), the bad influence by an amine can be effectively suppressed by interposition of a protective film. As a result, it is possible to prevent a large deviation in the dimensions of the photoresist pattern obtained by subsequent development.
このような(d)酸性化合物としては、例えば下記一般式(D−1)、(D−2)、(D−3)、及び(D−4)の中から選ばれる少なくとも1種が挙げられる。 Examples of such an acidic compound (d) include at least one selected from the following general formulas (D-1), (D-2), (D-3), and (D-4). .
上記一般式(D−1)、(D−2)、(D−3)、及び(D−4)中、sは1から5の整数であり、tは10から15の整数であり、uは2から3の整数であり、vはそれぞれ2から3の整数であり、R23は炭素数1から15のアルキル基又はフルオロアルキル基(水素原子又はフッ素原子の一部は、水酸基、アルコキシ基、カルボキシル基、又はアミノ基により置換されていてもよい。)である。 In the general formulas (D-1), (D-2), (D-3), and (D-4), s is an integer of 1 to 5, t is an integer of 10 to 15, and u Is an integer of 2 to 3, v is an integer of 2 to 3, and R 23 is an alkyl group or fluoroalkyl group having 1 to 15 carbon atoms (a part of hydrogen atoms or fluorine atoms is a hydroxyl group or an alkoxy group) , Optionally substituted by a carboxyl group or an amino group.
このような酸性化合物は、いずれも重要新規利用規則(SNUR)の対象となっておらず、人体に対する悪影響がないとされている。 None of these acidic compounds are subject to the Important New Use Rules (SNUR) and have no adverse effects on the human body.
上記一般式(D−1)で表される酸性化合物としては、具体的には、(C4F9SO2)2NH、(C3F7SO2)2NH等が好ましく、上記一般式(D−2)で表される酸性化合物としては、具体的には、C10F21COOH等が好ましい。 Specific examples of the acidic compound represented by the general formula (D-1) include (C 4 F 9 SO 2 ) 2 NH, (C 3 F 7 SO 2 ) 2 NH, and the like. Specifically, the acidic compound represented by (D-2) is preferably C 10 F 21 COOH or the like.
また、上記一般式(D−3)及び(D−4)で表される酸性化合物としては、具体的には、それぞれ下記式(D−5)及び(D−6)で表される化合物が好ましい。 Specific examples of the acidic compounds represented by the general formulas (D-3) and (D-4) include compounds represented by the following formulas (D-5) and (D-6), respectively. preferable.
(d)酸性化合物を配合する場合、その配合量は、保護膜形成用材料の全体量に対して0.1質量%から10質量%程度とすることが好ましい。 (D) When mix | blending an acidic compound, it is preferable that the compounding quantity shall be about 0.1 mass% to about 10 mass% with respect to the whole quantity of the protective film formation material.
<(e)酸の存在下で酸を発生する酸発生補助剤>
本発明の保護膜形成用材料は、必要に応じて、さらに(e)酸発生補助剤を配合してもよい。この(e)酸発生補助剤とは、単独で酸を発生する機能はないものの、酸の存在化で酸を発生させるものをいう。これにより、ホトレジスト膜中の酸発生剤から発生した酸が保護膜に拡散した場合であっても、この酸により保護膜中の酸発生補助剤から発生した酸が、ホトレジスト膜中の酸の不足分を補填し、ホトレジストパターンの解像性の劣化や、焦点深度幅の低下を抑制することが可能となり、より微細なホトレジストパターン形成が可能となる。
<(E) Acid generation auxiliary agent that generates acid in the presence of acid>
The material for forming a protective film of the present invention may further contain (e) an acid generation auxiliary as required. The (e) acid generation auxiliary agent refers to an acid generation auxiliary agent that does not have a function of generating an acid alone but generates an acid in the presence of an acid. As a result, even if the acid generated from the acid generator in the photoresist film diffuses into the protective film, the acid generated from the acid generating auxiliary agent in the protective film due to this acid may cause a shortage of acid in the photoresist film. Therefore, it is possible to compensate for the deterioration of the resolution of the photoresist pattern and the reduction of the depth of focus, thereby making it possible to form a finer photoresist pattern.
このような(e)酸発生補助剤は、分子内にカルボニル基及びスルフォニル基を共に有する脂環式炭化水素化合物であることが好ましい。 Such (e) acid generation aid is preferably an alicyclic hydrocarbon compound having both a carbonyl group and a sulfonyl group in the molecule.
このような(e)酸発生補助剤は、具体的には、下記一般式(E−1)及び(E−2)で表される化合物から選ばれる少なくとも1種であることが好ましい。 Specifically, the (e) acid generation auxiliary agent is preferably at least one selected from the compounds represented by the following general formulas (E-1) and (E-2).
上記一般式(E−1)及び(E−2)中、R24、R25、R26、及びR27は、それぞれ独立して水素原子、又は炭素数1から10の直鎖若しくは分枝鎖状のアルキル基であり、Xはスルフォニル基を有する求電子基である。 In the general formulas (E-1) and (E-2), R 24 , R 25 , R 26 , and R 27 are each independently a hydrogen atom, or a linear or branched chain having 1 to 10 carbon atoms. X is an electrophilic group having a sulfonyl group.
ここで、「炭素数1から10の直鎖状又は分枝状のアルキル基」としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、アミル基、イソアミル基、tert−アミル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、イソオクチル基、2−エチルヘキシル基、tert−オクチル基、ノニル基、イソノニル基、デシル基、イソデシル基等の直鎖又は分岐鎖状の飽和炭化水素基が挙げられる。 Here, as the “linear or branched alkyl group having 1 to 10 carbon atoms”, methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, n-butyl group, isobutyl group, sec-butyl group, tert. -Butyl group, amyl group, isoamyl group, tert-amyl group, hexyl group, heptyl group, octyl group, isooctyl group, 2-ethylhexyl group, tert-octyl group, nonyl group, isononyl group, decyl group, isodecyl group, etc. A linear or branched saturated hydrocarbon group may be mentioned.
また、Xは、「スルフォニル基を有する求電子基」である。ここで、「スルフォニル基を有する求電子基」は、−O−SO2−Yであることが好ましい。Yは、炭素数1から5のアルキル基又は炭素数1から10のハロゲン化アルキル基である。中でも、Yがフルオロアルキル基であることが好ましい。 X is “electrophilic group having a sulfonyl group”. Here, the “electrophilic group having a sulfonyl group” is preferably —O—SO 2 —Y. Y is an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms or a halogenated alkyl group having 1 to 10 carbon atoms. Of these, Y is preferably a fluoroalkyl group.
上記一般式(E−1)及び(E−2)で表される化合物としては、具体的には、下記式(E−3)から(E−10)で表される化合物が挙げられる。 Specific examples of the compounds represented by the general formulas (E-1) and (E-2) include compounds represented by the following formulas (E-3) to (E-10).
(e)酸発生補助剤を配合する場合、その配合量は、(a)アルカリ可溶性ポリマー100質量部に対し、0.1質量部から50質量部とすることが好ましく、1質量部から20質量部とすることがより好ましい。このような範囲とすることにより、塗布むらを発生することなく、ホトレジスト膜から溶出した酸に対して効果的に酸を発生させ、ホトレジストパターン形状を改善することが可能となる。 (E) When mix | blending an acid generation adjuvant, it is preferable that the compounding quantity shall be 0.1-50 mass parts with respect to 100 mass parts of (a) alkali-soluble polymer, and 1-20 mass parts. More preferably, it is a part. By setting it within such a range, it is possible to effectively generate an acid with respect to the acid eluted from the photoresist film without causing uneven coating, thereby improving the photoresist pattern shape.
<(f)その他>
本発明の保護膜形成用材料は、必要に応じて、さらに(f)界面活性剤を配合してもよい。この界面活性剤としては、「XR−104」(商品名:大日本インキ化学工業社製)等が挙げられるが、これに限定されるものでない。このような界面活性剤を配合することにより、塗膜性や溶出物の抑制能をより一層向上させることができる。
<(F) Other>
The protective film-forming material of the present invention may further contain (f) a surfactant, if necessary. Examples of the surfactant include “XR-104” (trade name: manufactured by Dainippon Ink & Chemicals, Inc.), but are not limited thereto. By blending such a surfactant, it is possible to further improve the coating properties and the ability to suppress the eluate.
界面活性剤を配合する場合、その配合量は、(a)アルカリ可溶性ポリマー100質量部に対して0.001質量部から10質量部とすることが好ましい。 When the surfactant is blended, the blending amount is preferably 0.001 to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the (a) alkali-soluble polymer.
[ホトレジスト組成物]
ホトレジスト組成物は、特に限定されるものでなく、ネガ型及びポジ型ホトレジストを含めて、アルカリ水溶液で現像可能なホトレジスト組成物を任意に使用できる。
このようなホトレジスト組成物としては、(i)ナフトキノンジアジド化合物及びノボラック樹脂を含有するポジ型ホトレジスト組成物、(ii)露光により酸を発生する酸発生剤、酸により分解しアルカリ水溶液に対する溶解性が増大する化合物、及びアルカリ可溶性樹脂を含有するポジ型ホトレジスト組成物、(iii)露光により酸を発生する酸発生剤、酸により分解しアルカリ水溶液に対する溶解性が増大する基を有するアルカリ可溶性樹脂を含有するポジ型ホトレジスト組成物、並びに(iv)露光により酸を発生する酸発生剤、架橋剤、及びアルカリ可溶性樹脂を含有するネガ型ホトレジスト組成物、等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
[Photoresist composition]
The photoresist composition is not particularly limited, and any photoresist composition that can be developed with an aqueous alkaline solution, including negative and positive photoresists, can be used.
Examples of such a photoresist composition include (i) a positive photoresist composition containing a naphthoquinone diazide compound and a novolak resin, (ii) an acid generator that generates an acid upon exposure, and a solubility in an alkaline aqueous solution that decomposes with an acid. A positive photoresist composition containing an increasing compound and an alkali-soluble resin, (iii) an acid generator that generates an acid upon exposure, and an alkali-soluble resin having a group that decomposes with an acid and increases the solubility in an aqueous alkali solution And (iv) a negative photoresist composition containing an acid generator that generates an acid upon exposure, a crosslinking agent, and an alkali-soluble resin. However, the present invention is not limited to these. Absent.
[ホトレジストパターン形成方法]
本発明のホトレジストパターン形成方法は、基板上にホトレジスト膜を設ける工程と、このホトレジスト膜上に本発明の保護膜形成用材料を用いて保護膜を形成する工程と、上記基板の少なくとも保護膜上に液浸露光用液体を配置し、この液浸露光用液体及び保護膜を介して、ホトレジスト膜を選択的に露光する工程と、現像液により保護膜を除去して、露光後のホトレジスト膜を現像する現像工程と、を有する。
[Photoresist pattern forming method]
The method for forming a photoresist pattern of the present invention comprises a step of providing a photoresist film on a substrate, a step of forming a protective film on the photoresist film using the protective film-forming material of the present invention, and at least on the protective film of the substrate. And a step of selectively exposing the photoresist film through the immersion exposure liquid and a protective film, and removing the protective film with a developer to form a photoresist film after exposure. A developing step for developing.
まず、基板上にホトレジスト膜を設ける。具体的には、シリコンウェハ等の基板に、公知のホトレジスト組成物を、スピンナー等の公知の方法を用いて塗布した後、プレベーク(PAB処理)を行ってホトレジスト膜を形成する。なお、基板上に有機系又は無機系の反射防止膜(下層反射防止膜)を設けてから、ホトレジスト膜を形成してもよい。 First, a photoresist film is provided on the substrate. Specifically, a known photoresist composition is applied to a substrate such as a silicon wafer by using a known method such as a spinner, and then prebaked (PAB treatment) to form a photoresist film. A photoresist film may be formed after an organic or inorganic antireflection film (lower antireflection film) is provided on the substrate.
ホトレジスト組成物は、特に限定されるものでなく、ネガ型及びポジ型ホトレジストを含めて、アルカリ水溶液で現像可能なホトレジスト組成物を任意に使用できる。このようなホトレジスト組成物としては、上述したホトレジスト組成物を用いることが可能である。 The photoresist composition is not particularly limited, and any photoresist composition that can be developed with an alkaline aqueous solution can be used, including negative and positive photoresists. As such a photoresist composition, the above-described photoresist composition can be used.
次に、ホトレジスト膜上に本発明の保護膜形成用材料を用いて保護膜を形成する。具体的には、ホトレジスト膜の表面に、本発明に係る保護膜形成用材料を上述と同様の方法で均一に塗布し、ベークして硬化させることにより保護膜を形成する。 Next, a protective film is formed on the photoresist film using the protective film forming material of the present invention. Specifically, the protective film forming material according to the present invention is uniformly applied to the surface of the photoresist film by the same method as described above, and baked and cured to form the protective film.
次に、基板の少なくとも保護膜上に液浸露光用液体を配置する。液浸露光用液体は、空気の屈折率よりも大きく、かつ、使用されるホトレジスト膜の屈折率よりも小さい屈折率を有する液体であれば、特に限定されるものでない。このような液浸露光用液体としては、水(純水、脱イオン水)、フッ素系不活性液体等が挙げられるが、近い将来に開発が見込まれる高屈折率特性を有する液浸露光用液体も使用可能である。フッ素系不活性液体の具体例としては、C3HCl2F5、C4F9OCH3、C4F9OC2H5、C5H3F7等のフッ素系化合物を主成分とする液体が挙げられる。これらのうち、コスト、安全性、環境問題、及び汎用性の観点からは、水(純水、脱イオン水)を用いることが好ましいが、157nmの波長の露光光(例えばF2エキシマレーザー等)を用いる場合は、露光光の吸収が少ないという観点から、フッ素系溶剤を用いることが好ましい。 Next, an immersion exposure liquid is disposed on at least the protective film of the substrate. The immersion exposure liquid is not particularly limited as long as it has a refractive index larger than that of air and smaller than that of the photoresist film used. Examples of such immersion exposure liquids include water (pure water, deionized water), fluorine-based inert liquids, etc., but immersion exposure liquids having high refractive index characteristics that are expected to be developed in the near future. Can also be used. Specific examples of the fluorine-based inert liquid include a fluorine-based compound such as C 3 HCl 2 F 5 , C 4 F 9 OCH 3 , C 4 F 9 OC 2 H 5 , and C 5 H 3 F 7 as a main component. Liquid. Among these, from the viewpoints of cost, safety, environmental problems, and versatility, it is preferable to use water (pure water, deionized water), but exposure light having a wavelength of 157 nm (eg, F 2 excimer laser). When using, it is preferable to use a fluorine-based solvent from the viewpoint of low exposure light absorption.
次に、液浸露光用液体及び保護膜を介して、ホトレジスト膜を選択的に露光する。このとき、ホトレジスト膜は、保護膜によって液浸露光用液体から遮断されているため、液浸露光用液体の侵襲を受けて膨潤等の変質を被ることや、逆に液浸露光用液体中に成分を溶出させて液浸露光用液体自体の屈折率等の光学的特性が変化してしまうことが防止される。 Next, the photoresist film is selectively exposed through the immersion exposure liquid and the protective film. At this time, since the photoresist film is shielded from the immersion exposure liquid by the protective film, the photoresist film is subjected to an alteration such as swelling under the invasion of the immersion exposure liquid, or conversely in the immersion exposure liquid. It is prevented that the optical characteristics such as the refractive index of the immersion exposure liquid itself are changed by elution of the components.
露光に用いる波長は、特に限定されるものではなく、レジスト膜の特性によって適宜選択される。例えば、ArFエキシマレーザー、KrFエキシマレーザー、F2エキシマレーザー、極紫外線(EUV)、真空紫外線(VUV)、電子線、X線、軟X線等の放射線を用いて行うことができる。 The wavelength used for exposure is not particularly limited, and is appropriately selected depending on the characteristics of the resist film. For example, it can be performed using radiation such as ArF excimer laser, KrF excimer laser, F 2 excimer laser, extreme ultraviolet (EUV), vacuum ultraviolet (VUV), electron beam, X-ray, soft X-ray.
液浸状態での露光が完了したら、基板を液浸露光用液体から取り出し、基板から液体を除去する。なお、露光後のホトレジスト膜上に保護膜を積層したまま、ホトレジスト膜に対してポストベーク(PEB処理)を行うことが好ましい。 When the exposure in the immersion state is completed, the substrate is taken out from the immersion exposure liquid and the liquid is removed from the substrate. It is preferable to perform post-bake (PEB treatment) on the photoresist film with the protective film being laminated on the exposed photoresist film.
次に、アルカリ現像液により保護膜を除去して、露光後のホトレジスト膜を現像する。アルカリ現像液は公知の現像液を適宜選択して用いることができる。このアルカリ現像処理により、保護膜はホトレジスト膜の可溶部分と同時に溶解除去される。 Next, the protective film is removed with an alkali developer, and the exposed photoresist film is developed. As the alkaline developer, a known developer can be appropriately selected and used. By this alkali development processing, the protective film is dissolved and removed simultaneously with the soluble portion of the photoresist film.
最後に、純水等を用いてリンスを行う。このリンスは、例えば、基板を回転させながら基板表面に水を滴下又は噴霧して、基板上の現像液、及びこの現像液によって溶解した保護膜成分とホトレジスト組成物とを洗い流す。そして、乾燥を行うことにより、ホトレジスト膜がマスクパターンに応じた形状にパターニングされた、ホトレジストパターンが得られる。 Finally, rinsing is performed using pure water or the like. In this rinsing, for example, water is dropped or sprayed on the substrate surface while rotating the substrate, and the developer on the substrate, and the protective film component and the photoresist composition dissolved by the developer are washed away. Then, by drying, a photoresist pattern in which the photoresist film is patterned into a shape corresponding to the mask pattern is obtained.
このように、本発明の保護膜形成用材料を用いて保護膜を形成して得られたホトレジストパターンは、従来のアルコール系溶剤を含有する保護膜形成用材料を用いて保護膜を形成して得られたホトレジストパターンに比べ、表面荒れが少なく、良好な矩形形状となる。 As described above, the photoresist pattern obtained by forming the protective film using the protective film forming material of the present invention forms the protective film using the conventional protective film forming material containing an alcohol solvent. Compared to the obtained photoresist pattern, the surface roughness is small and a good rectangular shape is obtained.
以下、本発明を実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention further in detail, this invention is not limited by these Examples.
<実施例1>
まず、膜厚77nmのARC29(Brewer社製)が形成された基板上に、アクリル系樹脂を含有するホトレジスト組成物であるTArF−7a128(東京応化工業社製)を塗布し、110℃にて60秒間加熱し、膜厚150nmのホトレジスト膜を形成した。そして、このホトレジスト膜を1,8−シネオールに30秒間浸漬した。1,8−シネオールへの浸漬前後におけるホトレジスト膜の膜厚を比較したところ、膜厚の減少は1nm以下と小さく、ホトレジスト膜へのダメージが小さいことが確認された。
<Example 1>
First, TArF-7a128 (manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.), which is a photoresist composition containing an acrylic resin, is applied onto a substrate on which ARC29 (manufactured by Brewer) having a film thickness of 77 nm is formed. The film was heated for 1 second to form a 150 nm thick photoresist film. Then, this photoresist film was immersed in 1,8-cineole for 30 seconds. When the film thickness of the photoresist film before and after the immersion in 1,8-cineole was compared, it was confirmed that the decrease in the film thickness was as small as 1 nm or less and the damage to the photoresist film was small.
次に、下記式(X−1)で表されるアルカリ可溶性ポリマー(質量平均分子量4000)を1,8−シネオールに溶解させ、固形分濃度2質量%の保護膜形成用材料を調製した。そして、上述と同様にして形成したホトレジスト膜上に保護膜形成用材料を塗布し、90℃にて60秒間加熱し、膜厚35nmの保護膜を形成した。 Next, an alkali-soluble polymer (mass average molecular weight 4000) represented by the following formula (X-1) was dissolved in 1,8-cineole to prepare a protective film-forming material having a solid content concentration of 2 mass%. Then, a protective film-forming material was applied on the photoresist film formed in the same manner as described above, and heated at 90 ° C. for 60 seconds to form a protective film having a thickness of 35 nm.
この基板に対して、露光機NSR−S302A(ニコン株式会社製)を用いて露光し、露光後、保護膜上に1分間純水を滴下し、擬似液浸環境下においた。そして、100℃にて60秒間加熱し、NMD−3(東京応化工業社製)を用いて30秒間現像処理を行い、さらにリンス処理を行うことにより、ホトレジストパターンを形成した。このホトレジストパターンをSEM(走査型電子顕微鏡)にて観察したところ、パターン形状は良好な矩形形状であり、表面荒れも認められなかった。 This substrate was exposed using an exposure machine NSR-S302A (manufactured by Nikon Corporation), and after exposure, pure water was dropped on the protective film for 1 minute and placed in a simulated immersion environment. And it heated at 100 degreeC for 60 second, performed the development process for 30 second using NMD-3 (made by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.), and also formed the photoresist pattern by performing the rinse process. When this photoresist pattern was observed with an SEM (scanning electron microscope), the pattern shape was a good rectangular shape, and no surface roughness was observed.
<比較例1>
まず、実施例1と同様にして形成したホトレジスト膜をイソブタノールに30秒間浸漬した。イソブタノールへの浸漬前後におけるホトレジスト膜の膜厚を比較したところ、膜厚の減少は10nm以上と大きく、実施例1の溶剤を用いたものと比較するとホトレジスト膜へのダメージが大きいことが確認された。
<Comparative Example 1>
First, a photoresist film formed in the same manner as in Example 1 was immersed in isobutanol for 30 seconds. When the film thickness of the photoresist film before and after immersion in isobutanol was compared, the decrease in the film thickness was as large as 10 nm or more, and it was confirmed that the damage to the photoresist film was greater than that using the solvent of Example 1. It was.
次に、溶剤をイソブタノールとしたほかは、実施例1と同様にして保護膜形成用材料を形成した。そして、実施例1と同様にしてホトレジスト膜上に保護膜を形成し、露光・現像・リンス処理を行うことにより、ホトレジストパターンを形成した。このホトレジストパターンをSEMにて観察したところ、実施例1よりもパターン形状は丸みを帯びており、膜減りが確認された。 Next, a protective film forming material was formed in the same manner as in Example 1 except that the solvent was isobutanol. In the same manner as in Example 1, a protective film was formed on the photoresist film, and a photoresist pattern was formed by performing exposure, development, and rinsing. When this photoresist pattern was observed with an SEM, the pattern shape was rounder than that in Example 1, and it was confirmed that the film was reduced.
<比較例2>
まず、実施例1と同様にして形成したホトレジスト膜をジイソアミルエーテルに30秒間浸漬した。ジイソアミルエーテルへの浸漬前後におけるホトレジスト膜の膜厚を比較したところ、膜厚の減少は2nm程度であり、実施例1の溶剤を用いたものと比較するとホトレジスト膜へのダメージが大きいことが確認された。
<Comparative example 2>
First, a photoresist film formed in the same manner as in Example 1 was immersed in diisoamyl ether for 30 seconds. When the film thickness of the photoresist film before and after immersion in diisoamyl ether was compared, the decrease in film thickness was about 2 nm, and it was confirmed that the damage to the photoresist film was greater than that using the solvent of Example 1. It was done.
次に、溶剤をジイソアミルエーテルとしたほかは、実施例1と同様にして保護膜形成用材料を形成した。そして、実施例1と同様にしてホトレジスト膜上に保護膜を形成し、露光・現像・リンス処理を行うことにより、ホトレジストパターンを形成した。このホトレジストパターンをSEMにて観察したところ、実施例1よりもパターン形状はやや丸みを帯びており、膜減りが確認された。 Next, a protective film-forming material was formed in the same manner as in Example 1 except that the solvent was diisoamyl ether. In the same manner as in Example 1, a protective film was formed on the photoresist film, and a photoresist pattern was formed by performing exposure, development, and rinsing. When this photoresist pattern was observed with an SEM, the pattern shape was slightly rounder than that of Example 1, and it was confirmed that the film was reduced.
Claims (6)
(a)アルカリ可溶性ポリマーと、(b)エーテル結合を有するテルペン系溶剤とを含有することを特徴とする保護膜形成用材料。 A protective film forming material for forming a protective film laminated on a photoresist film,
A protective film-forming material comprising (a) an alkali-soluble polymer and (b) a terpene solvent having an ether bond.
基板上にホトレジスト膜を設ける工程と、
このホトレジスト膜上に請求項1から5のいずれか1項記載の保護膜形成用材料を用いて保護膜を形成する工程と、
前記基板の少なくとも前記保護膜上に液浸露光用液体を配置し、この液浸露光用液体及び前記保護膜を介して、前記ホトレジスト膜を選択的に露光する工程と、
現像液により前記保護膜を除去して、露光後の前記ホトレジスト膜を現像する現像工程と、
を有するホトレジストパターン形成方法。 A photoresist pattern forming method using an immersion exposure process,
Providing a photoresist film on the substrate;
Forming a protective film on the photoresist film using the protective film-forming material according to any one of claims 1 to 5,
Disposing an immersion exposure liquid on at least the protective film of the substrate, and selectively exposing the photoresist film through the immersion exposure liquid and the protective film;
A developing step of removing the protective film with a developer and developing the photoresist film after exposure;
A photoresist pattern forming method comprising:
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JP2011227290A (en) * | 2010-04-20 | 2011-11-10 | Tokyo Ohka Kogyo Co Ltd | Material for forming protective film and forming method for resist pattern |
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