JP4778835B2 - Protective film forming composition and pattern forming method using the same - Google Patents
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Description
本発明は、IC等の半導体製造工程、液晶、サーマルヘッド等の回路基板の製造、さらにはその他のフォトアプリケーションのリソグラフィー工程に使用される保護膜形成組成物及びそれを用いたパターン形成方法に関するものである。特に波長が300nm以下の遠紫外線光を光源とする液浸式投影露光装置で露光するために好適な保護膜形成組成物及びそれを用いたパターン形成方法に関するものである。 The present invention relates to a protective film forming composition used in a semiconductor manufacturing process such as an IC, a circuit board such as a liquid crystal or a thermal head, and a lithography process for other photo applications, and a pattern forming method using the same. It is. In particular, the present invention relates to a protective film forming composition suitable for exposure with an immersion projection exposure apparatus using far ultraviolet light having a wavelength of 300 nm or less as a light source, and a pattern forming method using the same.
半導体素子の微細化に伴い露光光源の短波長化と投影レンズの高開口数(高NA)化が進み、現在では193nm波長を有するArFエキシマレーザーを光源とするNA0.8
4の露光機が開発されている。これらは一般によく知れている様に次式で表すことができる。
(解像力)=k1・(λ/NA)
(焦点深度)=±k2・λ/NA2
ここでλは露光光源の波長、NAは投影レンズの開口数、k1及びk2はプロセスに関係する係数である。
Along with the miniaturization of semiconductor elements, the wavelength of the exposure light source has been shortened and the numerical aperture (high NA) of the projection lens has been increased. Currently, an NAF 0.8 light source using an ArF excimer laser having a wavelength of 193 nm is used.
Four exposure machines have been developed. These can be expressed by the following equations as is generally well known.
(Resolving power) = k 1 · (λ / NA)
(Depth of focus) = ± k 2 · λ / NA 2
Where λ is the wavelength of the exposure light source, NA is the numerical aperture of the projection lens, and k 1 and k 2 are coefficients related to the process.
更なる波長の短波化による高解像力化のために157nmの波長を有するF2エキシマ
レーザーを光源とする露光機が検討されているが、短波長化のために露光装置に使用するレンズ素材とレジストに使用する素材が非常に限定されるため、装置や素材の製造コストや品質安定化が非常に困難であり、要求される期間内に十分な性能と安定性を有する露光装置及びレジストが間に合わない可能性が出てきている。
An exposure machine using a F 2 excimer laser having a wavelength of 157 nm as a light source has been studied for higher resolution by further shortening the wavelength. Lens materials and resists used in the exposure apparatus for shorter wavelength have been studied. Because the materials used in the process are very limited, it is very difficult to stabilize the manufacturing cost and quality of the apparatus and materials, and the exposure apparatus and resist that have sufficient performance and stability within the required period are not in time. The possibility is coming out.
光学顕微鏡において解像力を高める技術として、従来から投影レンズと試料の間に高屈折率の液体(以下、「液浸液」ともいう)で満たす、所謂、液浸法が知られている。
この「液浸の効果」はλ0を露光光の空気中での波長とし、nを空気に対する液浸液の
屈折率、θを光線の収束半角としNA0=sinθとすると、液浸した場合、前述の解像力及び焦点深度は次式で表すことができる。
(解像力)=k1・(λ0/n)/NA0
(焦点深度)=±k2・(λ0/n)/NA0 2
すなわち、液浸の効果は波長が1/nの露光波長を使用するのと等価である。言い換えれば、同じNAの投影光学系の場合、液浸により、焦点深度をn倍にすることができる。
これは、あらゆるパターン形状に対して有効であり、更に、現在検討されている位相シフト法、変形照明法などの超解像技術と組み合わせることが可能である。
As a technique for increasing the resolving power in an optical microscope, a so-called immersion method in which a high refractive index liquid (hereinafter also referred to as “immersion liquid”) is filled between a projection lens and a sample is known.
This “immersion effect” means that when λ 0 is the wavelength of the exposure light in the air, n is the refractive index of the immersion liquid with respect to air, θ is the convergence angle of the light beam, and NA 0 = sin θ. The above-described resolving power and depth of focus can be expressed by the following equations.
(Resolving power) = k 1 · (λ 0 / n) / NA 0
(Depth of focus) = ± k 2 · (λ 0 / n) / NA 0 2
That is, the immersion effect is equivalent to using an exposure wavelength having a wavelength of 1 / n. In other words, in the case of a projection optical system with the same NA, the depth of focus can be increased n times by immersion.
This is effective for all pattern shapes, and can be combined with a super-resolution technique such as a phase shift method and a modified illumination method which are currently being studied.
この効果を半導体素子の微細パターンの転写に応用した装置例としては、特許文献1(特公昭57−153433号公報)、特許文献2(特開平7−220990号公報)、特許文献3(特開平6−124873号公報)等があるが、液浸露光技術に適するレジストに関しては論じてはいない。
特許文献4(特開平10−303114号公報)には、液浸液の屈折率変化が露光機の波面収差による投影像の劣化を引き起こすため液浸液の屈折率制御が重要であることが指摘され、液浸液の屈折率の温度係数をある範囲に制御することや、好適な液浸液として、表面張力を下げる、または、界面活性度を増加させるような添加剤を添加した水が開示されている。しかしながら、添加剤の開示や液浸露光技術に適するレジストに関してはやはり論じてはいない。
Examples of apparatuses in which this effect is applied to transfer of a fine pattern of a semiconductor element include Patent Document 1 (Japanese Patent Publication No. 57-153433), Patent Document 2 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-220990), and Patent Document 3 (Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 5-153433). No. 6-124873), but a resist suitable for the immersion exposure technique is not discussed.
Patent Document 4 (Japanese Patent Laid-Open No. 10-303114) points out that the refractive index control of the immersion liquid is important because the change in the refractive index of the immersion liquid causes deterioration of the projected image due to the wavefront aberration of the exposure machine. Disclosed is a water to which the temperature coefficient of the refractive index of the immersion liquid is controlled within a certain range and, as a suitable immersion liquid, an additive that lowers the surface tension or increases the surface activity is added. Has been. However, the disclosure of additives and the resist suitable for the immersion exposure technique are not discussed.
最近の液浸露光技術進捗が非特許文献1(SPIE Proc 4688,11(2002))、非特許文献2
(J.Vac.Sci.Tecnol.B,17(1999))等で報告されている。ArFエキシマレーザーを光源
とする場合は、取り扱い安全性と193nmにおける透過率と屈折率の観点で純水(193nmでにおける屈折率1.44)が液浸液として最も有望であると考えられている。
F2エキシマレーザーを光源とする場合は、157nmにおける透過率と屈折率のバラ
ンスからフッ素を含有する溶液が検討されているが、環境安全性の観点や屈折率の点で十分な物は未だ見出されていない。液浸の効果の度合いとレジストの完成度から液浸露光技術はArF露光機に最も早く搭載されると考えられている。
Recent progress in immersion exposure technology is described in Non-Patent Document 1 (SPIE Proc 4688, 11 (2002)), Non-Patent Document 2
(J. Vac. Sci. Tecnol. B, 17 (1999)). In the case of using an ArF excimer laser as a light source, pure water (refractive index at 193 nm: 1.44) is considered to be most promising as an immersion liquid in terms of handling safety, transmittance at 193 nm, and refractive index. .
When an F 2 excimer laser is used as a light source, a solution containing fluorine has been studied from the balance between transmittance and refractive index at 157 nm. However, a sufficient product has not yet been seen in terms of environmental safety and refractive index. It has not been issued. From the degree of immersion effect and the degree of completeness of the resist, the immersion exposure technique is considered to be installed in the ArF exposure machine earliest.
KrFエキシマレーザー(248nm)用レジスト以降、光吸収による感度低下を補うためにレジストの画像形成方法として化学増幅という画像形成方法が用いられている。ポジ型の化学増幅の画像形成方法を例に挙げ説明すると、露光で露光部の酸発生剤が分解し酸を生成させ、露光後のベーク(PEB:Post Exposure Bake)でその発生酸を反応触媒として利用してアルカリ不溶の基をアルカリ可溶基に変化させ、アルカリ現像により露光部を除去する画像形成方法である。
液浸露光においては、レジスト膜と光学レンズの間を浸漬液(液浸液ともいう)で満たした状態で、フォトマスクを通して露光し、フォトマスクのパターンをレジスト膜に転写する。このとき、液浸液がレジスト膜内部に浸透することにより、結像しなくなる場合がある(非特許文献3)。また、レジスト膜中から液浸液へ有機物等が溶出することにより、液浸液中に不純物が混入し、レンズや露光装置を汚染するため、露光の妨げになることが予想される。
Since the resist for KrF excimer laser (248 nm), an image forming method called chemical amplification has been used as an image forming method for a resist in order to compensate for sensitivity reduction due to light absorption. Explaining by taking a positive chemical amplification image forming method as an example, the acid generator in the exposed area is decomposed by exposure to generate an acid upon exposure, and the generated acid is reacted as a reaction catalyst by post exposure baking (PEB). Is used to change an alkali-insoluble group to an alkali-soluble group, and an exposed portion is removed by alkali development.
In the immersion exposure, the resist film and the optical lens are filled with an immersion liquid (also referred to as an immersion liquid), and then exposed through a photomask to transfer the photomask pattern to the resist film. At this time, there is a case where the immersion liquid penetrates into the resist film to cause no image formation (Non-patent Document 3). Further, it is expected that the exposure of the resist is expected because organic substances and the like are eluted from the resist film into the immersion liquid, and impurities are mixed in the immersion liquid and contaminate the lens and the exposure apparatus.
このような問題を回避する解決策として、レジスト膜とレンズの間に保護膜(以下、「トップコート」あるいは「オーバーコート」ともいう)を設けて、レジストと水が直接触れ合わないようにするという方法が知られている(たとえば非特許文献3)。
しかしながら、トップコートに用いられる素材として充分な性能が得られているものは知られていない。
As a solution to avoid such problems, a protective film (hereinafter also referred to as “topcoat” or “overcoat”) is provided between the resist film and the lens so that the resist and water do not come into direct contact with each other. A method is known (for example, Non-Patent Document 3).
However, it is not known that sufficient performance is obtained as a material used for the top coat.
本発明の目的は、レジスト膜上に、アルカリ現像液に可溶な保護膜を形成することができ、液浸露光によるパターン形成において、レジスト膜を液浸液から保護しつつ、液浸液により保護膜が膨潤することなく、現像工程において使用するアルカリ現像液で剥離でき、良好なパターンの形成を可能とし、さらには液浸液に対する追随性にも優れる保護膜を形成できる保護膜形成用組成物及び該組成物を用いた液浸露光パターン形成方法を提供する。 An object of the present invention is to form a protective film soluble in an alkaline developer on a resist film. In pattern formation by immersion exposure, the resist film is protected from the immersion liquid while being immersed in the immersion liquid. Composition for forming a protective film that can be peeled off with an alkaline developer used in the development process without swelling of the protective film, can form a good pattern, and can also form a protective film that has excellent followability to immersion liquid And an immersion exposure pattern forming method using the composition.
本発明は、下記構成の保護膜形成組成物及びそれを用いたパターン形成方法であり、これにより本発明の上記課題が解決される。
<1> レジスト膜上に設けられる保護膜を形成する保護膜形成組成物であって、
(A)下記一般式(F2)又は(F3)で表される基を有する少なくとも1つのフッ素原子を含む繰り返し単位(x)と、アルカリ現像液の作用により分解し、アルカリ可溶基を生じる基を有する繰り返し単位(y)とを有する、アルカリ現像液の作用により分解し、アルカリ可溶性基を生じる基を含有する含フッ素原子樹脂、及び、
(S)溶媒として、アルコール系溶剤単独、又は、炭化水素系溶剤、ハロゲン化炭化水素溶剤及び含フッ素系溶剤から選ばれる無極性溶剤とアルコール系溶剤、エーテル系溶剤、含窒素溶剤、エステル系溶剤及びケトン系溶剤から選ばれる極性溶剤との混合溶剤
を含有することを特徴とする保護膜形成組成物。
一般式(F2)及び(F3)中、
R 57 〜R 61 は、それぞれ独立に、水素原子、フッ素原子又はアルキル基を表す。但し、R 57 〜R 61 の内、少なくとも1つは、フッ素原子又は少なくとも1つの水素原子がフッ素原子で置換されたアルキル基を表す。
R 62 〜R 64 は、それぞれ独立に、水素原子、フッ素原子又はアルキル基を表す。但し、R 62 〜R 64 の内、少なくとも1つは、少なくとも1つの水素原子がフッ素原子で置換されたアルキル基を表す。R 62 とR 63 は、互いに連結して環を形成してもよい。
<2> 溶媒(S)が、前記無極性溶剤として、脂肪族炭化水素溶剤及びフッ素溶剤のいずれかを含むことを特徴とする上記<1>に記載の保護膜形成組成物。
<3> アルカリ現像液の作用により分解し、アルカリ可溶基を生じる基がラクトン構造を有する基であることを特徴とする上記<1>又は<2>に記載の保護膜形成組成物。
<4> 前記ラクトン構造が下記一般式LC1−4で表される構造であることを特徴とする上記<3>に記載の保護膜形成組成物。
Rb 2 は置換基を表し、n 2 は0以上の置換基の数を表し、複数存在するRb 2 は同一でも異なっていてもよく、また、複数存在するRb 2 同士が結合して環を形成してもよい。
<5> レジスト膜を形成し、該レジスト膜上に上記<1>〜<4>のいずれか一項に記載の保護膜形成組成物により保護膜を形成し積層物とし、該積層物を液浸露光し、現像することを特徴とするパターン形成方法。
<6> 液浸液として純水を介して液浸露光することを特徴とする上記<5>に記載のパターン形成方法。
本発明は、上記<1>〜<6>の構成を有するものであるが、以下、他の事項を含めて記載している。
The present invention is a protective film forming composition having the following constitution and a pattern forming method using the same, thereby solving the above-mentioned problems of the present invention.
<1> A protective film forming composition for forming a protective film provided on a resist film,
(A) A group that is decomposed by the action of an alkali developer and generates an alkali-soluble group by repeating the unit (x) containing at least one fluorine atom having a group represented by the following general formula (F2) or (F3) A fluorine-containing atom resin having a repeating unit (y) having a group containing a group that decomposes by the action of an alkali developer and generates an alkali-soluble group, and
(S) As a solvent, an alcohol solvent alone, or a nonpolar solvent selected from a hydrocarbon solvent, a halogenated hydrocarbon solvent, and a fluorine-containing solvent, an alcohol solvent, an ether solvent, a nitrogen-containing solvent, and an ester solvent And mixed solvents with polar solvents selected from ketone solvents
A protective film-forming composition comprising:
In general formulas (F2) and (F3),
R 57 to R 61 each independently represents a hydrogen atom, a fluorine atom or an alkyl group. However, at least one of R 57 to R 61 represents a fluorine atom or an alkyl group in which at least one hydrogen atom is substituted with a fluorine atom.
R 62 to R 64 each independently represent a hydrogen atom, a fluorine atom or an alkyl group. However, at least one of R 62 to R 64 represents an alkyl group in which at least one hydrogen atom is substituted with a fluorine atom. R 62 and R 63 may be connected to each other to form a ring.
<2> The protective film-forming composition as described in <1> above, wherein the solvent (S) contains an aliphatic hydrocarbon solvent or a fluorine solvent as the nonpolar solvent.
<3> The protective film-forming composition as described in <1> or <2> above, wherein the group that decomposes by the action of an alkali developer and generates an alkali-soluble group is a group having a lactone structure.
<4> The protective film-forming composition as described in <3> above, wherein the lactone structure is a structure represented by the following general formula LC1-4.
Rb 2 represents a substituent, n 2 represents the number of substituents of 0 or more, a plurality of Rb 2 may be the same or different, and a plurality of Rb 2 are bonded to form a ring May be.
<5> A resist film is formed, a protective film is formed on the resist film by the protective film-forming composition according to any one of <1> to <4> above, and the laminate is liquid. A pattern forming method comprising performing immersion exposure and developing.
<6> The pattern forming method as described in <5> above, wherein immersion exposure is performed through pure water as the immersion liquid.
Although this invention has the structure of said <1>-<6>, it is described below including other matters.
<1>レジスト膜上に設けられる保護膜を形成する保護膜形成組成物であって、
(A)アルカリ現像液の作用により分解し、アルカリ可溶性基を生じる基を含有する含フ
ッ素原子樹脂、及び、
(S)前記レジスト膜を溶解しない溶媒
を含有することを特徴とする保護膜形成組成物。
<2>少なくとも1つのフッ素原子を含む繰り返し単位(x)とアルカリ現像液の作用により分解し、アルカリ可溶基を生じる基を有する繰り返し単位(y)とを有する請求項1記載の保護膜形成組成物。
<3> アルカリ現像液の作用により分解し、アルカリ可溶基を生じる基がラクトン構造を有する基であることを特徴とする<1>または<2>に記載の保護膜形成組成物。
<1> A protective film forming composition for forming a protective film provided on a resist film,
(A) a fluorine-containing resin containing a group that decomposes by the action of an alkali developer and generates an alkali-soluble group; and
(S) A protective film-forming composition comprising a solvent that does not dissolve the resist film.
<2> The protective film formation according to claim 1, comprising a repeating unit (x) containing at least one fluorine atom and a repeating unit (y) having a group that decomposes by the action of an alkali developer and generates an alkali-soluble group. Composition.
<3> The protective film-forming composition as described in <1> or <2>, wherein the group that decomposes by the action of an alkali developer and generates an alkali-soluble group is a group having a lactone structure.
<4> 下記一般式(Ax)で表される繰り返し単位と、下記一般式(Ay)で表される繰り返し単位を含有することを特徴とする<1>〜<3>のいずれかに記載の樹脂。 <4> The repeating unit represented by the following general formula (Ax) and the repeating unit represented by the following general formula (Ay) are contained in any one of <1> to <3> resin.
Rzは、水素原子、メチル基、トリフルオロメチル基、またはヒドロキシメチル基を表す。
Raxは、少なくとも1つのフッ素原子を含む有機基を表す。
Rayは、アルカリ現像液の作用により分解し、アルカリ可溶性基を生じる基(Y)を有する有機基を表す。
Rz represents a hydrogen atom, a methyl group, a trifluoromethyl group, or a hydroxymethyl group.
Rax represents an organic group containing at least one fluorine atom.
Ray represents an organic group having a group (Y) that decomposes by the action of an alkali developer to generate an alkali-soluble group.
<5> 溶媒(S)が、脂肪族炭化水素溶剤及びフッ素溶剤のいずれかを含むことを特徴とする<1>〜<4>のいずれかに記載の保護膜形成組成物。
<6> レジスト膜を形成し、該レジスト膜上に<1>〜<5>のいずれかに記載の保護膜形成組成物により保護膜を形成し積層物とし、該積層物を液浸露光し、現像することを特徴とするパターン形成方法。
<7>液浸液として純水を介して液浸露光することを特徴とする<6>に記載のパターン形成方法。
<5> The protective film-forming composition as described in any one of <1> to <4>, wherein the solvent (S) contains either an aliphatic hydrocarbon solvent or a fluorine solvent.
<6> A resist film is formed, a protective film is formed on the resist film with the protective film-forming composition according to any one of <1> to <5> to form a laminate, and the laminate is subjected to immersion exposure. The pattern formation method characterized by developing.
<7> The pattern forming method according to <6>, wherein immersion exposure is performed through pure water as the immersion liquid.
本発明の保護膜形成組成物によって、アルカリ現像液により剥離が可能であり、液浸露光によるパターン形成において、良好なレジストプロファイルを提供でき、液浸液追随性にも優れた、液浸露光に好適な保護膜形成組成物およびそれを用いたパターン形成方法を提供することにある。 The protective film forming composition of the present invention can be peeled off with an alkali developer, can provide a good resist profile in pattern formation by immersion exposure, and is excellent in immersion liquid followability. An object is to provide a suitable protective film forming composition and a pattern forming method using the same.
以下、本発明について詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail.
〔1〕(A)アルカリ現像液の作用により分解し、アルカリ可溶性基を生じる基(Y)を含有する含フッ素原子樹脂(以降、樹脂(A)ともいう)
樹脂(A)が有する「アルカリ現像液の作用により分解し、アルカリ可溶性基を生じる基」とは、アルカリ現像液の作用により分解し、結果として樹脂(A)にアルカリ可溶性基を生じ、樹脂(A)のアルカリ現像液中での溶解度を増大させる基である。
アルカリ可溶性基としては、例えば、カルボキシル基、スルホンアミド基、スルホニル
イミド基、ビスルスルホニルイミド基、α位が電子吸引性基で置換された脂肪族アルコールなどが挙げられる。
[1] (A) Fluorine-containing resin containing a group (Y) that decomposes by the action of an alkali developer to generate an alkali-soluble group (hereinafter also referred to as resin (A))
The “group that decomposes by the action of an alkali developer and generates an alkali-soluble group” possessed by the resin (A) means that the resin (A) decomposes by the action of the alkali developer, resulting in an alkali-soluble group in the resin (A). It is a group that increases the solubility of A) in an alkaline developer.
Examples of the alkali-soluble group include a carboxyl group, a sulfonamide group, a sulfonylimide group, a bisulsulfonylimide group, and an aliphatic alcohol in which the α-position is substituted with an electron-withdrawing group.
樹脂(A)は、少なくとも1つのフッ素原子と、アルカリ現像液の作用により分解し、アルカリ可溶性基を生じる基(Y)を有する樹脂であれば、いずれの樹脂でもよいが、少なくとも1つのフッ素原子を含む繰り返し単位(x)とアルカリ現像液の作用により分解し、アルカリ可溶性基を生じる基(Y)を有する繰り返し単位(y)とを有する樹脂であることが好ましい。
アルカリ現像液の作用により分解し、アルカリ可溶性基を生じる基(Y)としては、ラクトン構造を有する基が特に好ましい。
The resin (A) may be any resin as long as it has at least one fluorine atom and a group (Y) that decomposes by the action of an alkali developer and generates an alkali-soluble group, but at least one fluorine atom And a repeating unit (y) having a group (Y) having a group (Y) that decomposes by the action of an alkali developer and generates an alkali-soluble group.
A group having a lactone structure is particularly preferred as the group (Y) that decomposes by the action of an alkali developer to generate an alkali-soluble group.
樹脂(A)が含有するフッ素原子を有する部分構造としては、例えば、フッ素原子を有する炭素数1〜10(好ましくは炭素数1〜4)のアルキル基、フッ素原子を有するシクロアルキル基、フッ素原子を有するアリール基などが挙げられる。
フッ素原子を有するアルキル基は、少なくとも1つのフッ素原子が置換した直鎖又は分岐アルキル基であり、さらに他の置換基を有していてもよい。少なくとも1つのフッ素原子を有するシクロアルキル基は、少なくとも1つのフッ素原子が置換した単環または多環のシクロアルキル基であり、さらに他の置換基を有していてもよい。
少なくとも1つのフッ素原子を有するアリール基としては、フェニル基、ナフチル基などのアリール基に少なくとも1つのフッ素原子が置換したものがあげられ、さらに他の置換基を有していてもよい。
Examples of the partial structure having a fluorine atom contained in the resin (A) include an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms (preferably 1 to 4 carbon atoms) having a fluorine atom, a cycloalkyl group having a fluorine atom, and a fluorine atom. An aryl group having
The alkyl group having a fluorine atom is a linear or branched alkyl group substituted with at least one fluorine atom, and may further have another substituent. The cycloalkyl group having at least one fluorine atom is a monocyclic or polycyclic cycloalkyl group substituted with at least one fluorine atom, and may further have another substituent.
Examples of the aryl group having at least one fluorine atom include those in which at least one fluorine atom is substituted on an aryl group such as a phenyl group or a naphthyl group, and may further have other substituents.
フッ素原子を有するアルキル基、フッ素原子を有するシクロアルキル基、または、フッ素原子を有するアリール基の具体例を以下に示す。 Specific examples of the alkyl group having a fluorine atom, the cycloalkyl group having a fluorine atom, or the aryl group having a fluorine atom are shown below.
一般式(F2)〜(F4)中、
R57〜R68は、それぞれ独立に、水素原子、フッ素原子又はアルキル基を表す。但し、R57〜R61、R62〜R64およびR65〜R68の内、少なくとも1つは、フッ素原子又は少なくとも1つの水素原子がフッ素原子で置換されたアルキル基(好ましくは炭素数1〜4)を表す。R57〜R61及びR65〜R67は、全てがフッ素原子であることが好ましい。R62、R63、R68は、少なくとも1つの水素原子がフッ素原子で置換されたアルキル基(好ましくは炭素数1〜4)が好ましく、炭素数1〜4のパーフルオロアルキル基であることがさらに好ましい。R62とR63は、互いに連結して環を形成してもよい。
In general formulas (F2) to (F4),
R 57 to R 68 each independently represents a hydrogen atom, a fluorine atom or an alkyl group. However, at least one of R 57 to R 61 , R 62 to R 64 and R 65 to R 68 is a fluorine atom or an alkyl group in which at least one hydrogen atom is substituted with a fluorine atom (preferably having a carbon number of 1 ~ 4). R 57 to R 61 and R 65 to R 67 are preferably all fluorine atoms. R 62 , R 63 and R 68 are preferably an alkyl group (preferably having 1 to 4 carbon atoms) in which at least one hydrogen atom is substituted with a fluorine atom, and preferably a perfluoroalkyl group having 1 to 4 carbon atoms. Further preferred. R 62 and R 63 may be connected to each other to form a ring.
一般式(F2)の具体例としては、p−フルオロベンゼン、ペンタフルオロベンゼン、3,5−ジ(トリフルオロメチル)ベンゼン等が挙げられる。
一般式(F3)の具体例としては、トリフルオロエチル基、ペンタフルオロプロピル基、ペンタフルオロエチル基、ヘプタフルオロブチル基、ヘキサフルオロイソプロピル基、ヘプタフルオロイソプロピル基、ヘキサフルオロ(2−メチル)イソプロピル基、ノナフルオロブチル基、オクタフルオロイソブチル基、ノナフルオロヘキシル基、ノナフルオロ
−t−ブチル基、パーフルオロイソペンチル基、パーフルオロオクチル基、パーフルオロ(トリメチル)ヘキシル基、2,2,3,3−テトラフルオロシクロブチル基、パーフルオロシクロヘキシル基などが挙げられる。ヘキサフルオロイソプロピル基、ヘプタフルオロイソプロピル基、ヘキサフルオロ(2−メチル)イソプロピル基、オクタフルオロイソブチル基、ノナフルオロ−t−ブチル基、パーフルオロイソペンチル基が好ましく、ヘキサフルオロイソプロピル基、ヘプタフルオロイソプロピル基が更に好ましい。
Specific examples of the general formula (F2) include p-fluorobenzene, pentafluorobenzene, 3,5-di (trifluoromethyl) benzene, and the like.
Specific examples of general formula (F3) include trifluoroethyl group, pentafluoropropyl group, pentafluoroethyl group, heptafluorobutyl group, hexafluoroisopropyl group, heptafluoroisopropyl group, hexafluoro (2-methyl) isopropyl group. , Nonafluorobutyl group, octafluoroisobutyl group, nonafluorohexyl group, nonafluoro-t-butyl group, perfluoroisopentyl group, perfluorooctyl group, perfluoro (trimethyl) hexyl group, 2,2,3,3- A tetrafluorocyclobutyl group, a perfluorocyclohexyl group, etc. are mentioned. Hexafluoroisopropyl group, heptafluoroisopropyl group, hexafluoro (2-methyl) isopropyl group, octafluoroisobutyl group, nonafluoro-t-butyl group and perfluoroisopentyl group are preferable, and hexafluoroisopropyl group and heptafluoroisopropyl group are preferable. Further preferred.
一般式(F4)で表される基の具体例としては、例えば、−C(CF3)2OH、−C(C2F5)2OH、−C(CF3)(CH3)OH、−CH(CF3)OH等が挙げられ、−C(CF3)2OHが好ましい。 Specific examples of the group represented by the general formula (F4) include, for example, —C (CF 3 ) 2 OH, —C (C 2 F 5 ) 2 OH, —C (CF 3 ) (CH 3 ) OH, -CH (CF 3) OH and the like, -C (CF 3) 2 OH is preferred.
樹脂(A)は、下記一般式(C−I)〜(C−III)で示される繰り返し単位の群から選択される少なくとも1種を含有する樹脂であることが好ましい。 The resin (A) is preferably a resin containing at least one selected from the group of repeating units represented by the following general formulas (CI) to (C-III).
一般式(C−I)〜(C−III)中、
R1〜R3は、各々独立に、水素原子、フッ素原子、またはアルキル基(好ましくは炭素数1〜4の直鎖または分岐のアルキル基であり、置換基を有するアルキル基としては特にフッ素化アルキル基を挙げることができる)を表す。
W1〜W2は、各々独立に、少なくとも1つのフッ素原子を含有する有機基を表す。
R4〜R7は、水素原子、フッ素原子、またはアルキル基(好ましくは炭素数1〜4の直鎖または分岐のアルキル基であり、置換基を有するアルキル基としては特にフッ素化アルキル基を挙げることができる)を表す。
ただし、R4〜R7の少なくとも1つはフッ素原子を表す。R4とR5もしくはR6とR7は環を形成していてもよい。
L1〜L2は、各々独立に、単結合または連結基を表す。連結基としては、アルキレン基、フェニル基、エーテル基、チオエーテル基、カルボニル基、エステル基、アミド基、ウレタン基、またはウレア基よりなる群から選択される単独あるいは2つ以上の基の組み合わせを挙げられる。
Qは、単環または多環の環状脂肪族基を表す。すなわち、結合した2つの炭素原子(C−C)を含み、脂環式構造を形成するための原子団を表す。
In the general formulas (CI) to (C-III),
R 1 to R 3 are each independently a hydrogen atom, a fluorine atom, or an alkyl group (preferably a linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and the alkyl group having a substituent is particularly fluorinated. An alkyl group can be mentioned).
W 1 to W 2 each independently represents an organic group containing at least one fluorine atom.
R 4 to R 7 are a hydrogen atom, a fluorine atom, or an alkyl group (preferably a linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and examples of the alkyl group having a substituent include a fluorinated alkyl group. Can represent).
However, at least one of R 4 to R 7 represents a fluorine atom. R 4 and R 5 or R 6 and R 7 may form a ring.
L 1 and L 2 each independently represents a single bond or a linking group. Examples of the linking group include an alkylene group, a phenyl group, an ether group, a thioether group, a carbonyl group, an ester group, an amide group, a urethane group, or a urea group, or a combination of two or more groups. It is done.
Q represents a monocyclic or polycyclic cyclic aliphatic group. That is, it represents an atomic group that contains two bonded carbon atoms (C—C) and forms an alicyclic structure.
上記一般式(C−I)は、下記一般式(C−Ia)〜(C−Id)であることがさらに好ましい。 The general formula (CI) is more preferably the following general formulas (C-Ia) to (C-Id).
R10〜R11は、各々独立に、水素原子、フッ素原子、アルキル基(好ましくは炭素数1〜4の直鎖または分岐のアルキル基であり、置換基を有するアルキル基としては特にフッ素化アルキル基を挙げることができる)を表す。
W3〜W6は、各々独立に、少なくとも1つ以上のフッ素原子を含有する有機基を表す。
R 10 to R 11 are each independently a hydrogen atom, a fluorine atom, or an alkyl group (preferably a linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and the alkyl group having a substituent is particularly a fluorinated alkyl group. Group).
W 3 to W 6 each independently represents an organic group containing at least one fluorine atom.
W1〜W6の少なくとも1つのフッ素原子を含有する有機基としては、例えば、フッ素原子を有する部分構造として前述した基を挙げることができる。 Examples of the organic group containing at least one fluorine atom of W 1 to W 6 include the groups described above as the partial structure having a fluorine atom.
以下、一般式(C−I)で表される繰り返し単位の具体例を示す。Xは、水素原子、メチル基、フッ素原子、又はトリフルオロメチル基を表す。 Specific examples of the repeating unit represented by the general formula (CI) are shown below. X represents a hydrogen atom, a methyl group, a fluorine atom, or a trifluoromethyl group.
以下、一般式(C−II)で表される繰り返し単位の具体例を示す。 Specific examples of the repeating unit represented by formula (C-II) are shown below.
以下、一般式(C−III)で表される繰り返し単位の具体例を示す。 Specific examples of the repeating unit represented by formula (C-III) are shown below.
アルカリ現像液の作用により分解し、アルカリ可溶性基を生じる基(Y)を有する繰り返し単位としては、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステルによる繰り返し単位のように、連結基を介して樹脂の主鎖にアルカリ現像液の作用により分解し、アルカリ可溶性基を生じる基(Y)が結合している繰り返し単位、及び、アルカリ現像液の作用により分解し、アルカリ可溶性基を生じる基(Y)を有する重合開始剤や連鎖移動剤を重合時に用いてポリマー鎖の末端に導入した繰り返し単位のいずれも好ましい。
アルカリ現像液の作用により分解し、アルカリ可溶性基を生じる基(Y)としては、例えば、酸無水物、無水マレイミド、またはラクトン構造を有する基が挙げられ、ラクトン構造を有する基が特に好ましい。なお、酸無水物、無水マレイミド、またはラクトン構造を有する基は、酸無水物、無水マレイミド、またはラクトン構造自体であってもよい。
ラクトン構造を有する基としては、ラクトン構造を含有していればいずれの基でも用いることができ、好ましくは5〜7員環ラクトン構造を含有する基であり、5〜7員環ラクトン構造にビシクロ構造、スピロ構造を形成する形で他の環構造が縮環しているものが好ましい。
As the repeating unit having a group (Y) that decomposes by the action of an alkali developer and generates an alkali-soluble group, an alkali is added to the main chain of the resin through a linking group, such as a repeating unit of an acrylate ester or a methacrylate ester. A repeating unit to which a group (Y) that decomposes by the action of a developer and generates an alkali-soluble group is bonded, and a polymerization initiator that has a group (Y) that decomposes and generates an alkali-soluble group by the action of an alkali developer And any repeating unit introduced at the end of the polymer chain using a chain transfer agent during polymerization is preferred.
Examples of the group (Y) that decomposes by the action of an alkali developer to generate an alkali-soluble group include an acid anhydride, a maleimide anhydride, or a group having a lactone structure, and a group having a lactone structure is particularly preferable. The group having an acid anhydride, maleimide anhydride or lactone structure may be an acid anhydride, maleimide anhydride or lactone structure itself.
As the group having a lactone structure, any group can be used as long as it contains a lactone structure, and preferably a group containing a 5- to 7-membered ring lactone structure. A structure in which another ring structure is condensed to form a structure or a spiro structure is preferable.
下記一般式(LC1−1)〜(LC1−16)のいずれかで表されるラクトン構造を有する繰り返し単位を有することがより好ましい。また、ラクトン構造を有する基が主鎖に直接結合していてもよい。好ましいラクトン構造としては(LC1−1)、(LC1−4)、(LC1−5)、(LC1−6)、(LC1−13)及び(LC1−14)が挙げられる。 It is more preferable to have a repeating unit having a lactone structure represented by any of the following general formulas (LC1-1) to (LC1-16). Further, a group having a lactone structure may be directly bonded to the main chain. Preferable lactone structures include (LC1-1), (LC1-4), (LC1-5), (LC1-6), (LC1-13) and (LC1-14).
ラクトン構造部分は置換基(Rb2)を有していても有していなくてもよい。好ましい置換基(Rb2)としては、炭素数1〜8のアルキル基、炭素数4〜7のシクロアルキル基、炭素数1〜8のアルコキシ基、炭素数1〜8のアルコキシカルボニル基、カルボキシル基、ハロゲン原子、水酸基、シアノ基、酸分解性基(酸の作用により分解してアルカリ可溶性基を生じる基)などが挙げられる。n2が2以上の時、複数存在するRb2は同一でも異なっていてもよく、また、複数存在するRb2同士が結合して環を形成してもよい。 The lactone structure portion may or may not have a substituent (Rb2). As preferred substituents (Rb2), an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, a cycloalkyl group having 4 to 7 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 8 carbon atoms, an alkoxycarbonyl group having 1 to 8 carbon atoms, a carboxyl group, Examples thereof include a halogen atom, a hydroxyl group, a cyano group, and an acid-decomposable group (a group that decomposes by the action of an acid to produce an alkali-soluble group). When n2 is 2 or more, a plurality of Rb2s may be the same or different, and a plurality of Rb2s may be bonded to form a ring.
一般式(LC1−1)〜(LC1−16)のいずれかで表されるラクトン構造を有する基を有する繰り返し単位としては、下記一般式(AI)で表される繰り返し単位等を挙げることができる。 Examples of the repeating unit having a group having a lactone structure represented by any one of the general formulas (LC1-1) to (LC1-16) include a repeating unit represented by the following general formula (AI). .
一般式(AI)中、Rb0は、水素原子、ハロゲン原子、又はアルキル基(好ましくは炭素数1〜4)を表す。Rb0のアルキル基が有していてもよい好ましい置換基としては、水酸基、ハロゲン原子が挙げられる。 In general formula (AI), R b0 represents a hydrogen atom, a halogen atom, or an alkyl group (preferably having 1 to 4 carbon atoms). Preferable substituents that the alkyl group for R b0 may have include a hydroxyl group and a halogen atom.
Rb0のハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、沃素原子を挙げることができる。Rb0は水素原子、メチル基が好ましい。 Examples of the halogen atom for R b0 include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom. R b0 is preferably a hydrogen atom or a methyl group.
Abは、アルキレン基、単環または多環の脂環炭化水素構造を有する2価の連結基、単結合、エーテル基、エステル基、カルボニル基、カルボキシル基、又はこれらを組み合わせた2価の基を表す。好ましくは単結合、−Ab1−CO2−で表される連結基である。
Ab1は直鎖、分岐アルキレン基、単環または多環のシクロアルキレン基であり、好ましくはメチレン基、エチレン基、シクロヘキシル基、アダマンチル基、ノルボルニル基である。
A b is an alkylene group, a divalent linking group having a monocyclic or polycyclic alicyclic hydrocarbon structure, a single bond, an ether group, an ester group, a carbonyl group, a carboxyl group, or a divalent group obtained by combining these. Represents. Preferably a single bond, -Ab 1 -CO 2 - is a linking group represented by.
Ab 1 is a linear, branched alkylene group, monocyclic or polycyclic cycloalkylene group, preferably a methylene group, an ethylene group, a cyclohexyl group, an adamantyl group, or a norbornyl group.
Vは、一般式(LC1−1)〜(LC1−16)のうちのいずれかで示される基を表す。一般式(LC1−1)〜(LC1−16)のうちのいずれかで示される基におけるAbとの結合位置は任意であってよい。 V represents a group represented by any one of the general formulas (LC1-1) to (LC1-16). The bonding position with Ab in the group represented by any one of formulas (LC1-1) to (LC1-16) may be arbitrary.
ラクトン構造を有する繰り返し単位は通常光学異性体が存在するが、いずれの光学異性体を用いてもよい。また、1種の光学異性体を単独で用いても、複数の光学異性体混合して用いてもよい。1種の光学異性体を主に用いる場合、その光学純度(ee)が90以上のものが好ましく、より好ましくは95以上である。
ラクトン構造を有する基を有する繰り返し単位の具体例を以下に挙げるが、これらに限定されない。
The repeating unit having a lactone structure usually has an optical isomer, but any optical isomer may be used. One optical isomer may be used alone, or a plurality of optical isomers may be mixed and used. When one kind of optical isomer is mainly used, the optical purity (ee) thereof is preferably 90 or more, more preferably 95 or more.
Specific examples of the repeating unit having a group having a lactone structure are shown below, but are not limited thereto.
最も好ましいラクトン基を有する繰り返し単位としては下記の繰り返し単位が挙げられる。最適なラクトン構造を選択することにより、パターンプロファイルが良好となる。 The most preferred repeating unit having a lactone group includes the following repeating units. By selecting an optimal lactone structure, the pattern profile is improved.
アルカリ現像液の作用により分解し、アルカリ可溶性基を生じる基(Y)である酸無水物、無水マレイミド構造を有する基を有する繰り返し単位として、下記一般式(VIII)で表される繰り返し単位が挙げられる。 Examples of the repeating unit having a group having an acid anhydride or maleimide structure that is a group (Y) that decomposes by the action of an alkali developer to generate an alkali-soluble group include a repeating unit represented by the following general formula (VIII). It is done.
上記一般式(VIII)に於いて、Z2は、−O−又は−N(R41)−を表す。R41は、水素原子、水酸基、アルキル基又は−OSO2−R42を表す。R42は、アルキル基、シクロ
アルキル基又は樟脳残基を表す。R41及びR42のアルキル基は、ハロゲン原子(好ましくはフッ素原子)等で置換されていてもよい。
In the general formula (VIII), Z 2 represents —O— or —N (R 41 ) —. R 41 represents a hydrogen atom, a hydroxyl group, an alkyl group, or —OSO 2 —R 42 . R 42 represents an alkyl group, a cycloalkyl group or a camphor residue. The alkyl group of R 41 and R 42 may be substituted with a halogen atom (preferably a fluorine atom) or the like.
上記一般式(VIII)で表される繰り返し単位として、以下の具体例が挙げられるが、
これらに限定されない。
Examples of the repeating unit represented by the general formula (VIII) include the following specific examples.
It is not limited to these.
アルカリ現像液の作用により分解し、アルカリ可溶性基を生じる基(Y)を有する繰り返し単位の含有量は、樹脂(A)の全繰り返し単位に対し、1〜50mol%が好ましく、より好ましくは10〜50mol%、更に好ましくは10〜30mol%である。 The content of the repeating unit having a group (Y) that decomposes by the action of an alkali developer and generates an alkali-soluble group is preferably 1 to 50 mol%, more preferably 10 to 10%, based on all repeating units of the resin (A). 50 mol%, more preferably 10 to 30 mol%.
樹脂(A)は、さらにアルカリ可溶性基を有する繰り返し単位をしてもよい。アルカリ可溶性基としてはカルボキシル基、スルホンアミド基、スルホニルイミド基、ビスルスルホニルイミド基、α位が電子吸引性基で置換された脂肪族アルコール(好ましくは下記一般式(F1)で表される構造)が挙げられ、カルボキシル基を有する繰り返し単位を有することがより好ましい。 The resin (A) may further have a repeating unit having an alkali-soluble group. As an alkali-soluble group, a carboxyl group, a sulfonamide group, a sulfonylimide group, a bisulsulfonylimide group, an aliphatic alcohol substituted with an electron-attracting group at the α-position (preferably a structure represented by the following general formula (F1)) It is more preferable to have a repeating unit having a carboxyl group.
一般式(F1)中、
R50〜R55は、それぞれ独立に、水素原子、フッ素原子又はアルキル基を表す。但し、R50〜R55の内、少なくとも1つは、フッ素原子又は少なくとも1つの水素原子がフッ素原子で置換されたアルキル基を表し、R50〜R55の全てがフッ素原子であることが好ましい。
アルカリ可溶性基を有する繰り返し単位を含有することによりコンタクトホール用途での解像性が増す。アルカリ可溶性基を有する繰り返し単位としては、アクリル酸、メタクリル酸による繰り返し単位のような樹脂の主鎖に直接アルカリ可溶性基が結合している繰り返し単位、あるいは連結基を介して樹脂の主鎖にアルカリ可溶性基が結合している繰り返し単位、さらにはアルカリ可溶性基を有する重合開始剤や連鎖移動剤を重合時に用いてポリマー鎖の末端に導入、のいずれも好ましく、連結基は単環または多環の環状炭化水素構造を有していてもよい。最も好ましくはアクリル酸、メタクリル酸である。
アルカリ可溶性基を有する繰り返し単位の含有量は、樹脂中の全繰り返し単位に対し、0〜40mol%が好ましく、より好ましくは1〜20mol%、更に好ましくは5〜10mol%である。
In general formula (F1),
R 50 to R 55 each independently represents a hydrogen atom, a fluorine atom or an alkyl group. However, at least one of R 50 to R 55 represents a fluorine atom or an alkyl group in which at least one hydrogen atom is substituted with a fluorine atom, and all of R 50 to R 55 are preferably fluorine atoms. .
By containing the repeating unit having an alkali-soluble group, the resolution in contact hole applications is increased. The repeating unit having an alkali-soluble group includes a repeating unit in which an alkali-soluble group is directly bonded to the main chain of the resin, such as a repeating unit of acrylic acid or methacrylic acid, or an alkali in the main chain of the resin through a linking group. Either a repeating unit to which a soluble group is bonded, or a polymerization initiator or chain transfer agent having an alkali-soluble group is used at the time of polymerization and introduced at the end of the polymer chain, and the linking group is monocyclic or polycyclic. It may have a cyclic hydrocarbon structure. Most preferred are acrylic acid and methacrylic acid.
As for content of the repeating unit which has an alkali-soluble group, 0-40 mol% is preferable with respect to all the repeating units in resin, More preferably, it is 1-20 mol%, More preferably, it is 5-10 mol%.
アルカリ可溶性基を有する繰り返し単位の具体例を以下に示す。 Specific examples of the repeating unit having an alkali-soluble group are shown below.
樹脂(A)は、上記の繰り返し構造単位以外に、溶剤溶解性、塗布性、標準現像液適性、レジストとの混和性、レジストプロファイル等を調節する目的で様々な繰り返し構造単位を含有することができる。 In addition to the above repeating structural units, the resin (A) may contain various repeating structural units for the purpose of adjusting solvent solubility, applicability, standard developer suitability, miscibility with resist, resist profile, and the like. it can.
このような繰り返し構造単位としては、例えばアクリル酸エステル類、メタクリル酸エステル類、アクリルアミド類、メタクリルアミド類、アリル化合物、ビニルエーテル類、ビニルエステル類等から選ばれる付加重合性不飽和結合を1個有する化合物等を挙げることができる。 Such a repeating structural unit has, for example, one addition polymerizable unsaturated bond selected from acrylic acid esters, methacrylic acid esters, acrylamides, methacrylamides, allyl compounds, vinyl ethers, vinyl esters and the like. A compound etc. can be mentioned.
その他にも、上記種々の繰り返し構造単位に相当する単量体と共重合可能である付加重合性の不飽和化合物であれば、共重合されていてもよい。 In addition, any addition-polymerizable unsaturated compound that can be copolymerized with monomers corresponding to the above various repeating structural units may be copolymerized.
脂環炭化水素系酸分解性樹脂において、各繰り返し構造単位の含有モル比は溶剤溶解性や塗布性、標準現像液適性、レジストとの混和性等を調節するために適宜設定される。 In the alicyclic hydrocarbon-based acid-decomposable resin, the molar ratio of each repeating structural unit is appropriately set in order to adjust the solvent solubility, coatability, standard developer suitability, miscibility with the resist, and the like.
樹脂(A)は、下記一般式(Ax)で表される繰り返し単位と、下記一般式(Ay)で表される繰り返し単位を含有することが好ましい。 The resin (A) preferably contains a repeating unit represented by the following general formula (Ax) and a repeating unit represented by the following general formula (Ay).
Rzは、水素原子、メチル基、トリフルオロメチル基、またはヒドロキシメチル基を表す。
Raxは、少なくとも1つのフッ素原子を含む有機基を表す。
Rayは、アルカリ現像液の作用により分解し、アルカリ可溶性基を生じる基(Y)を有する有機基を表す。
Rz represents a hydrogen atom, a methyl group, a trifluoromethyl group, or a hydroxymethyl group.
Rax represents an organic group containing at least one fluorine atom.
Ray represents an organic group having a group (Y) that decomposes by the action of an alkali developer to generate an alkali-soluble group.
Raxのフッ素原子を含む有機基としては、上記と同様のものが挙げられる。Rayのアルカリ現像液の作用により分解し、アルカリ可溶性基を生じる基(Y)を有する有機基としては、上記と同様のものが挙げられる。 Examples of the organic group containing a fluorine atom of Rax are the same as those described above. Examples of the organic group having a group (Y) that decomposes by the action of an alkaline developer of Ray to generate an alkali-soluble group include the same groups as described above.
一般式(Ax)で表される繰り返し単位の具体例としては、例えば、一般式(C−1)で表される繰り返し単位として例示したもの、一般式(Ay)で表される繰り返し単位の具体例としては、ラクトン構造を有する基を有する繰り返し単位として例示したものを挙げることができる。 Specific examples of the repeating unit represented by the general formula (Ax) include those exemplified as the repeating unit represented by the general formula (C-1), and specific examples of the repeating unit represented by the general formula (Ay). As an example, what was illustrated as a repeating unit which has group which has a lactone structure can be mentioned.
樹脂(A)におけるフッ素原子の含有量は、樹脂(A)の分子量に対し、5〜80質量%であることが好ましく、10〜80質量%であることがより好ましい。また、フッ素原子を含む繰り返し単位が、樹脂(A)中50〜80モル%であることが好ましく、50〜80モル%であることがより好ましい。 The content of fluorine atoms in the resin (A) is preferably 5 to 80% by mass and more preferably 10 to 80% by mass with respect to the molecular weight of the resin (A). Moreover, it is preferable that the repeating unit containing a fluorine atom is 50-80 mol% in resin (A), and it is more preferable that it is 50-80 mol%.
樹脂(A)の重量平均分子量(標準ポリスチレン換算)は、好ましくは1000〜100,000で、より好ましくは1000〜50,000、さらに好ましくは2000〜15,000である。 The weight average molecular weight (in terms of standard polystyrene) of the resin (A) is preferably 1000 to 100,000, more preferably 1000 to 50,000, and still more preferably 2000 to 15,000.
樹脂(A)は、液浸液への低分子成分の溶出抑制という観点から、残存モノマー量が0〜5質量%であることが好ましく、0〜1質量%がさらに好ましい。また、分子量分布(Mw/Mn、分散度ともいう)は1〜3が好ましく、より好ましくは1.2〜2.2の範囲のものがより好ましく使用される。 The resin (A) preferably has a residual monomer amount of 0 to 5% by mass, and more preferably 0 to 1% by mass, from the viewpoint of suppressing elution of low molecular components into the immersion liquid. The molecular weight distribution (Mw / Mn, also referred to as dispersity) is preferably 1 to 3, more preferably 1.2 to 2.2.
樹脂(A)は、常法により合成することができる。
例えば、一般的合成方法としては、モノマー種を、一括であるいは反応途中で反応容器に仕込み、これを必要に応じ反応溶媒、例えばテトラヒドロフラン、1,4−ジオキサン、ジイソプロピルエーテルなどのエーテル類やメチルエチルケトン、シクロヘキサノンのようなケトン類、酢酸エチルのようなエステル溶媒、さらには後述のプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートのような本発明の組成物を溶解する溶媒に溶解させ均一とした後、窒素やアルゴンなど不活性ガス雰囲気下で必要に応じ加熱、市販のラジカル開始剤(アゾ系開始剤、パーオキサイドなど)を用いて重合を開始させる。所望により開始剤を追加、あるいは分割で添加し、反応終了後、溶剤に投入して粉体あるいは固形回収等の方法で所望のポリマーを回収する。反応の濃度は通常20質量%以上であり、好ましくは30質量%以上、さらに好ましくは40質量%以上である。反応温度は通常10℃〜150℃であり、好ましくは30℃〜120℃、さらに好ましくは50〜100℃である。
また、樹脂(A)は、前記ラジカル重合に限らず、様々な方法で合成することができる。ラジカル重合のほか、たとえば、カチオン重合、アニオン重合、付加重合、環化重合、重付加、重縮合、付加縮合などによっても合成できる。
繰り返し構造単位は、各々1種で使用してもよいし、複数を混合して用いてもよい。また、本発明において、樹脂は、1種で使用してもよいし、複数併用してもよい。
Resin (A) can be synthesized by a conventional method.
For example, as a general synthesis method, monomer species are charged into a reaction vessel in a batch or in the course of reaction, and if necessary, a reaction solvent such as ethers such as tetrahydrofuran, 1,4-dioxane, diisopropyl ether, methyl ethyl ketone, Dissolve the composition of the present invention such as ketones such as cyclohexanone, ester solvent such as ethyl acetate, and propylene glycol monomethyl ether acetate described later in a solvent for homogenization, and then inert such as nitrogen and argon Polymerization is started using a commercially available radical initiator (azo initiator, peroxide, etc.) as necessary under a gas atmosphere. If desired, an initiator is added or added in portions, and after completion of the reaction, it is put into a solvent and a desired polymer is recovered by a method such as powder or solid recovery. The concentration of the reaction is usually 20% by mass or more, preferably 30% by mass or more, and more preferably 40% by mass or more. The reaction temperature is usually from 10 ° C to 150 ° C, preferably from 30 ° C to 120 ° C, more preferably from 50 to 100 ° C.
The resin (A) can be synthesized by various methods without being limited to the radical polymerization. In addition to radical polymerization, it can also be synthesized by, for example, cationic polymerization, anionic polymerization, addition polymerization, cyclopolymerization, polyaddition, polycondensation, addition condensation and the like.
One repeating structural unit may be used, or a plurality of repeating structural units may be used in combination. In the present invention, the resins may be used alone or in combination.
樹脂(A)は、レジスト組成物と同様、金属等の不純物が少ないのは当然のことながら、残留単量体やオリゴマー成分が既定値以下、例えばHPLC(High Permeation Liqid Chromatography)で0.1質量%等であることが好ましく、それによりレジストとしての感度、解像度、プロセス安定性、パターン形状等をさらに改善することができるだけでなく、液中異物や感度等の経時変化のないレジストが得られる。 Resin (A), like the resist composition, is naturally low in impurities such as metals, but the residual monomer and oligomer components are below the predetermined values, for example, 0.1 mass by HPLC (High Permeation Liqid Chromatography). %, And the like, so that not only can the sensitivity, resolution, process stability, pattern shape and the like as a resist be further improved, but also a resist having no temporal change such as foreign matter in liquid or sensitivity can be obtained.
〔2〕溶媒
本発明の液浸露光用保護膜形成組成物は、レジスト膜を溶解しない非水溶性有機溶媒に溶解して調製する。
[2] Solvent The protective film forming composition for immersion exposure of the present invention is prepared by dissolving in a water-insoluble organic solvent that does not dissolve the resist film.
ここで、「レジスト膜を溶解しない」とは、レジスト膜が含有する樹脂を溶剤に溶解した溶液をシリコンウェハー上に塗布、乾燥後、溶媒(B)に23℃で1分間浸漬、乾燥させた後に膜厚測定を行った場合、膜厚が減少しない性質をいい、変化率([厚みの変
化量/浸漬処理前の膜厚]×100%)として10%以下が好ましい。
レジスト膜を溶解しない非水溶性有機溶媒としては、溶解度パラメータがレジスト溶媒よりも2〜5程度大きいものが好ましく、溶解度パラメータが2.5〜5、好ましくは3〜5、更に好ましくは、3.5〜5のものがよい。
Here, “does not dissolve the resist film” means that a solution in which a resin contained in the resist film is dissolved in a solvent is applied on a silicon wafer, dried, and then immersed in a solvent (B) for 1 minute at 23 ° C. When the film thickness is measured later, it refers to the property that the film thickness does not decrease, and the rate of change ([change in thickness / film thickness before immersion treatment] × 100%) is preferably 10% or less.
As the water-insoluble organic solvent that does not dissolve the resist film, a solvent whose solubility parameter is about 2 to 5 larger than that of the resist solvent is preferable, the solubility parameter is 2.5 to 5, preferably 3 to 5, and more preferably 3. The thing of 5-5 is good.
本発明の保護膜形成組成物において用いられる溶媒は、複数を混合して混合溶剤として用いることで、本発明の効果をより優れたものとする上で好ましい。
混合溶剤としては、特に限定されないが、炭化水素系溶剤、ハロゲン化炭化水素溶剤、含フッ素無極性溶剤のような無極性溶剤に対して、アルコール系溶剤、エーテル系溶剤、含窒素溶剤、エステル系溶剤、ケトン系溶剤のような極性溶剤を加えた混合溶剤が好ましい。
炭化水素系溶剤とは炭素原子と水素原子のみならなる溶剤を表す。炭化水素系溶剤としては芳香族炭化水素溶剤と脂肪族炭化水素溶剤が挙げられる。芳香族炭化水素溶剤としては、トルエン、エチルベンゼン、アミルベンゼン、イソプロピルベンゼン、キシレン、シクロヘキシルベンゼン、ナフタレン、ジメチルナフタレン、シメン、テトラリン、ビフェニル、メシチレン等が挙げられる。脂肪族炭化水素系溶剤としては、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、ノナン、デカン、ドデカン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、エチルシクロヘキサン、p−メンタン、デカリン、イソオクタン、イソドデカン、シクロヘキセン、シクロペンタン、ジペンテン、アイソパーE、アイソパーG、アイソパーH、アイソパーL、アイソパーM((株)小倉興産製)、テレピン油、デカヒドロナフタリン、リモネン、ベンジン、キョーワゾールC−800、シェルゾール、アイソゾール、リグロイン(ゴードー工業(株)社製)等が挙げられる。露光光源がArF露光である場合には、193透明性の観点から、脂肪族炭化水素溶剤が好ましい。
ハロゲン化炭化水素溶剤としては、塩化メチレン、塩化ヘキシル、クロロベンゼン、ブロモベンゼン等が挙げられる。
Solvents used in the protective film-forming composition of the present invention are preferably used as a mixed solvent by mixing a plurality of solvents in order to further improve the effects of the present invention.
Although it does not specifically limit as a mixed solvent, With respect to nonpolar solvents, such as a hydrocarbon solvent, a halogenated hydrocarbon solvent, and a fluorine-containing nonpolar solvent, alcohol solvent, ether solvent, nitrogen-containing solvent, ester type A mixed solvent to which a polar solvent such as a solvent or a ketone solvent is added is preferable.
The hydrocarbon solvent represents a solvent composed of only carbon atoms and hydrogen atoms. Examples of the hydrocarbon solvent include aromatic hydrocarbon solvents and aliphatic hydrocarbon solvents. Examples of the aromatic hydrocarbon solvent include toluene, ethylbenzene, amylbenzene, isopropylbenzene, xylene, cyclohexylbenzene, naphthalene, dimethylnaphthalene, cymene, tetralin, biphenyl, mesitylene and the like. Aliphatic hydrocarbon solvents include hexane, heptane, octane, nonane, decane, dodecane, cyclohexane, methylcyclohexane, ethylcyclohexane, p-menthane, decalin, isooctane, isododecane, cyclohexene, cyclopentane, dipentene, isopar E, isopar G, Isopar H, Isopar L, Isopar M (manufactured by Kokura Kosan Co., Ltd.), turpentine oil, decahydronaphthalene, limonene, benzine, Kyowasol C-800, shellsol, isosol, ligroin (manufactured by Gordo Kogyo Co., Ltd.) ) And the like. When the exposure light source is ArF exposure, an aliphatic hydrocarbon solvent is preferable from the viewpoint of 193 transparency.
Examples of the halogenated hydrocarbon solvent include methylene chloride, hexyl chloride, chlorobenzene, bromobenzene and the like.
フッ素系溶剤としては、1,4−ジフルオロベンゼン、1,1,2,2−テトラクロロジフルオロエタン、テトラフルオロプロパノール、トリフルオロアセト酢酸エチル、パーフルオロヘプタン、ヘキサフルオロイソプロパノール、パーフルオロブチルエタノール、ペンタフルオロプロパノール、ヘキサフルオロベンゼン、パーフルオロブチルテトラヒドロフラン、パーフルオロポリエーテル類、フルオロフェノール類等が挙げられる。 Fluorine solvents include 1,4-difluorobenzene, 1,1,2,2-tetrachlorodifluoroethane, tetrafluoropropanol, ethyl trifluoroacetoacetate, perfluoroheptane, hexafluoroisopropanol, perfluorobutylethanol, pentafluoro Examples include propanol, hexafluorobenzene, perfluorobutyltetrahydrofuran, perfluoropolyethers, and fluorophenols.
溶剤は、沸点100℃〜200℃の溶剤が好ましい。 The solvent is preferably a solvent having a boiling point of 100 ° C to 200 ° C.
アルコール系溶剤としては、アミルアルコール、イソアミルアルコール、ヘキサノール、3−ヘプタノール、2−エチルブタノール、2−エチルヘキサノール、オクタノール、ノナノール、ネオペンチルアルコール、シクロヘキサノール、テトラヒドロフルフリルアルコール、プロピレングリコール、テトラフルオロプロパノール、ヘキサフルオロイソプロパノール、パーフルオロブチルエタノール、ペンタフルオロプロパノール、フルオロフェノール等が挙げられる。
エーテル系溶剤としては、アニソール、ジオキサン、ジオキソラン、ジブチルエーテル、テトラヒドロフラン等が挙げられる。
含窒素溶剤としては、アセトニトリル、イソプロパノールアミン、エチルへキシルアミ
ン、N−エチルモルホリン、ジイソプロピルアミン、シクロヘキシルアミン、ジ−n−ブチルアミン、テトラメチルエチレンジアミン、トリプロピルアミン等が挙げられる。
エステル系溶剤としては、乳酸エチル、メトキシプロピオン酸メチル、エトキシプロピオン酸エチル、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル、ピルビン酸プロピル、γ−ブチロラクトン等が挙げられる。
ケトン系溶剤としては、エチル−n−ブチルケトン、ジイソブチルケトン、メチルイソブチルケトン、メチル−n−ブチルケトン、シクロヘキサノン、2−ヘプタノン、メチルエチルケトン等が挙げられる。
Alcohol solvents include amyl alcohol, isoamyl alcohol, hexanol, 3-heptanol, 2-ethylbutanol, 2-ethylhexanol, octanol, nonanol, neopentyl alcohol, cyclohexanol, tetrahydrofurfuryl alcohol, propylene glycol, tetrafluoropropanol , Hexafluoroisopropanol, perfluorobutylethanol, pentafluoropropanol, fluorophenol and the like.
Examples of the ether solvent include anisole, dioxane, dioxolane, dibutyl ether, tetrahydrofuran and the like.
Examples of the nitrogen-containing solvent include acetonitrile, isopropanolamine, ethylhexylamine, N-ethylmorpholine, diisopropylamine, cyclohexylamine, di-n-butylamine, tetramethylethylenediamine, and tripropylamine.
Examples of the ester solvent include ethyl lactate, methyl methoxypropionate, ethyl ethoxypropionate, methyl pyruvate, ethyl pyruvate, propyl pyruvate, and γ-butyrolactone.
Examples of the ketone solvent include ethyl-n-butyl ketone, diisobutyl ketone, methyl isobutyl ketone, methyl-n-butyl ketone, cyclohexanone, 2-heptanone, and methyl ethyl ketone.
上述の極性溶剤、無極性溶剤の組み合わせは特に限定されないが、特に無極性溶剤として上記の炭化水素系溶剤や含フッ素無極性溶剤を使用し、極性溶剤として上記のアルコール系溶剤を使用する組み合わせが好ましい。
無極性溶剤/極性溶剤の質量比は、一般的に10/90〜90/10、好ましくは 30/70〜90/10である。
The combination of the above-mentioned polar solvent and nonpolar solvent is not particularly limited, but in particular, there is a combination using the above hydrocarbon solvent or fluorine-containing nonpolar solvent as the nonpolar solvent and the above alcohol solvent as the polar solvent. preferable.
The mass ratio of nonpolar solvent / polar solvent is generally 10/90 to 90/10, preferably 30/70 to 90/10.
なお、混合溶剤を使用せずに、単独の溶剤を使用してもよく、この場合は、炭素数4〜12のアルコール溶剤が好ましく、具体例としては、上記のアルコール系溶剤として例示したものが挙げられる。 In addition, you may use a single solvent, without using a mixed solvent, In this case, a C4-C12 alcohol solvent is preferable, and what was illustrated as said alcohol solvent as a specific example. Can be mentioned.
〔3〕界面活性剤
本発明の保護膜形成組成物は、更に界面活性剤を含有することができる。界面活性剤としては、フッ素系及び/又はシリコン系界面活性剤(フッ素系界面活性剤、シリコン系界面活性剤、フッ素原子と珪素原子の両方を有する界面活性剤)のいずれか、あるいは2種以上を含有することがより好ましい。上記界面活性剤を含有することにより、ストリエーションの発生が抑えられ、塗布均一性が向上に寄与する。
[3] Surfactant The protective film-forming composition of the present invention can further contain a surfactant. As the surfactant, any one of fluorine-based and / or silicon-based surfactant (fluorine-based surfactant, silicon-based surfactant, surfactant having both fluorine atom and silicon atom), or two or more kinds thereof It is more preferable to contain. By containing the surfactant, the occurrence of striation is suppressed, and the coating uniformity is improved.
フッ素系及び/又はシリコン系界面活性剤としては、例えば特開昭62−36663号公報、特開昭61−226746号公報、特開昭61−226745号公報、特開昭62−170950号公報、特開昭63−34540号公報、特開平7−230165号公報、特開平8−62834号公報、特開平9−54432号公報、特開平9−5988号公報、特開2002−277862号公報、米国特許第5405720号明細書、同5360692号明細書、同5529881号明細書、同5296330号明細書、同5436098号明細書、同5576143号明細書、同5294511号明細書、同5824451号明細書記載の界面活性剤を挙げることができ、下記市販の界面活性剤をそのまま用いることもできる。 Examples of the fluorine-based and / or silicon-based surfactant include, for example, JP-A No. 62-36663, JP-A No. 61-226746, JP-A No. 61-226745, JP-A No. 62-170950, JP 63-34540 A, JP 7-230165 A, JP 8-62834 A, JP 9-54432 A, JP 9-5988 A, JP 2002-277862 A, US Patent Nos. 5,405,720, 5,360,692, 5,529,881, 5,296,330, 5,436,098, 5,576,143, 5,294,511, 5,824,451 Surfactant can be mentioned, The following commercially available surfactant can also be used as it is.
使用できる市販の界面活性剤として、例えばエフトップEF301、EF303、(新
秋田化成(株)製)、フロラードFC430、431(住友スリーエム(株)製)、メガファッ
クF171、F173、F176、F189、R08(大日本インキ化学工業(株)製)、サーフロンS−382、SC101、102、103、104、105、106(旭硝子(株)製)、トロイゾルS−366(トロイケミカル(株)製)等のフッ素系界面活性剤又はシリコン系界面活性剤を挙げることができる。またポリシロキサンポリマーKP−341(信越化学工業(株)製)もシリコン系界面活性剤として用いることができる。
Examples of commercially available surfactants that can be used include F-top EF301, EF303 (manufactured by Shin-Akita Kasei Co., Ltd.), Florard FC430, 431 (manufactured by Sumitomo 3M Co., Ltd.), MegaFuck F171, F173, F176, F189, R08 (Dainippon Ink Chemical Co., Ltd.), Surflon S-382, SC101, 102, 103, 104, 105, 106 (Asahi Glass Co., Ltd.), Troisol S-366 (Troy Chemical Co., Ltd.), etc. Fluorine type surfactant or silicon type surfactant can be mentioned. Polysiloxane polymer KP-341 (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) can also be used as a silicon-based surfactant.
また、界面活性剤としては、上記に示すような公知のものの他に、テロメリゼーション法(テロマー法ともいわれる)もしくはオリゴメリゼーション法(オリゴマー法ともいわれる)により製造されたフルオロ脂肪族化合物から導かれたフルオロ脂肪族基を有する重合体を用いた界面活性剤を用いることが出来る。フルオロ脂肪族化合物は、特開2002−90991号公報に記載された方法によって合成することが出来る。
フルオロ脂肪族基を有する重合体としては、フルオロ脂肪族基を有するモノマーと(ポ
リ(オキシアルキレン))アクリレート及び/又は(ポリ(オキシアルキレン))メタクリレートとの共重合体が好ましく、不規則に分布しているものでも、ブロック共重合していてもよい。また、ポリ(オキシアルキレン)基としては、ポリ(オキシエチレン)基、ポリ(オキシプロピレン)基、ポリ(オキシブチレン)基などが挙げられ、また、ポリ(オキシエチレンとオキシプロピレンとオキシエチレンとのブロック連結体)やポリ(オキシエチレンとオキシプロピレンとのブロック連結体)など同じ鎖長内に異なる鎖長のアルキレンを有するようなユニットでもよい。さらに、フルオロ脂肪族基を有するモノマーと(ポリ(オキシアルキレン))アクリレート(又はメタクリレート)との共重合体は2元共重合体ばかりでなく、異なる2種以上のフルオロ脂肪族基を有するモノマーや、異なる2種以上の(ポリ(オキシアルキレン))アクリレート(又はメタクリレート)などを同時に共重合した3元系以上の共重合体でもよい。
In addition to the known surfactants described above, the surfactant is derived from a fluoroaliphatic compound produced by a telomerization method (also called telomer method) or an oligomerization method (also called oligomer method). A surfactant using a polymer having a fluoroaliphatic group can be used. The fluoroaliphatic compound can be synthesized by the method described in JP-A-2002-90991.
As the polymer having a fluoroaliphatic group, a copolymer of a monomer having a fluoroaliphatic group and (poly (oxyalkylene)) acrylate and / or (poly (oxyalkylene)) methacrylate is preferable and distributed irregularly. Or may be block copolymerized. Examples of the poly (oxyalkylene) group include a poly (oxyethylene) group, a poly (oxypropylene) group, a poly (oxybutylene) group, and the like, and a poly (oxyethylene, oxypropylene, and oxyethylene group). A unit having different chain lengths in the same chain length, such as a block link) or poly (block link of oxyethylene and oxypropylene) may be used. Furthermore, a copolymer of a monomer having a fluoroaliphatic group and (poly (oxyalkylene)) acrylate (or methacrylate) is not only a binary copolymer but also a monomer having two or more different fluoroaliphatic groups, Further, it may be a ternary or higher copolymer obtained by simultaneously copolymerizing two or more different (poly (oxyalkylene)) acrylates (or methacrylates).
例えば、市販の界面活性剤として、メガファックF178、F−470、F−473、F−475、F−476、F−472(大日本インキ化学工業(株)製)を挙げることができる。さらに、C6F13基を有するアクリレート(又はメタクリレート)と(ポリ(オ
キシアルキレン))アクリレート(又はメタクリレート)との共重合体、C6F13基を有
するアクリレート(又はメタクリレート)と(ポリ(オキシエチレン))アクリレート(又はメタクリレート)と(ポリ(オキシプロピレン))アクリレート(又はメタクリレート)との共重合体、C8F17基を有するアクリレート(又はメタクリレート)と(ポリ(オキシアルキレン))アクリレート(又はメタクリレート)との共重合体、C8F17基を有するアクリレート(又はメタクリレート)と(ポリ(オキシエチレン))アクリレート(又はメタクリレート)と(ポリ(オキシプロピレン))アクリレート(又はメタクリレート)との共重合体などを挙げることができる。
Examples of commercially available surfactants include Megafac F178, F-470, F-473, F-475, F-476, and F-472 (Dainippon Ink Chemical Co., Ltd.). Further, a copolymer of an acrylate (or methacrylate) having a C 6 F 13 group and (poly (oxyalkylene)) acrylate (or methacrylate), an acrylate (or methacrylate) having a C 6 F 13 group and (poly (oxy) (Ethylene)) acrylate (or methacrylate) and (poly (oxypropylene)) acrylate (or methacrylate) copolymer, acrylate (or methacrylate) and (poly (oxyalkylene)) acrylate having C 8 F 17 groups (or Copolymer of acrylate (or methacrylate), (poly (oxyethylene)) acrylate (or methacrylate), and (poly (oxypropylene)) acrylate (or methacrylate) having a C 8 F 17 group List union It can be.
また、本発明では、フッ素系及び/又はシリコン系界面活性剤以外の他の界面活性剤を使用することもできる。具体的には、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテル、ポリオキシエチレンセチルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルエーテル等のポリオキシエチレンアルキルエーテル類、ポリオキシエチレンオクチルフェノールエーテル、ポリオキシエチレンノニルフェノールエーテル等のポリオキシエチレンアルキルアリルエーテル類、ポリオキシエチレン・ポリオキシプロピレンブロックコポリマー類、ソルビタンモノラウレート、ソルビタンモノパルミテート、ソルビタンモノステアレート、ソルビタンモノオレエート、ソルビタントリオレエート、ソルビタントリステアレート等のソルビタン脂肪酸エステル類、ポリオキシエチレンソルビタンモノラウレート、ポリオキシエチレンソルビタンモノパルミテ−ト、ポリオキシエチレンソルビタンモノステアレート、ポリオキシエチレンソルビタントリオレエート、ポリオキシエチレンソルビタントリステアレート等のポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル類等のノニオン系界面活性剤等を挙げることができる。 In the present invention, other surfactants other than fluorine-based and / or silicon-based surfactants can also be used. Specifically, polyoxyethylene lauryl ether, polyoxyethylene stearyl ether, polyoxyethylene cetyl ether, polyoxyethylene alkyl ethers such as polyoxyethylene oleyl ether, polyoxyethylene octylphenol ether, polyoxyethylene nonylphenol ether, etc. Sorbitans such as polyoxyethylene alkyl allyl ethers, polyoxyethylene / polyoxypropylene block copolymers, sorbitan monolaurate, sorbitan monopalmitate, sorbitan monostearate, sorbitan monooleate, sorbitan trioleate, sorbitan tristearate Fatty acid esters, polyoxyethylene sorbitan monolaurate, polyoxyethylene sorbitan monopal Te - DOO, polyoxyethylene sorbitan monostearate, polyoxyethylene sorbitan trioleate, may be mentioned polyoxyethylene sorbitan tristearate nonionic surfactants of polyoxyethylene sorbitan fatty acid esters such as such.
これらの界面活性剤は単独で使用してもよいし、また、いくつかの組み合わせで使用してもよい。 These surfactants may be used alone or in several combinations.
界面活性剤の使用量は、液浸露光用保護膜形成組成物の全量(溶剤を除く)に対して、好ましくは0.0001〜2質量%、より好ましくは0.001〜1質量%である。
本発明の液浸露光用保護膜形成組成物中の、上記の樹脂、界面活性剤などの全固形分の濃度は1〜5質量%であることが好ましい。
The amount of the surfactant used is preferably 0.0001 to 2% by mass, more preferably 0.001 to 1% by mass, based on the total amount (excluding the solvent) of the protective film forming composition for immersion exposure. .
In the protective film forming composition for immersion exposure according to the present invention, the concentration of the total solids such as the resin and the surfactant is preferably 1 to 5% by mass.
〔4〕保護膜
本発明の液浸露光用保護膜形成組成物は、レジスト膜上に塗布されるなどして保護膜を形成し、レジスト膜内部への液浸液の浸透、および、レジスト膜成分の液浸液への溶出を防ぐものである。塗布の手段は適用するプロセスにあわせて適宜設定され、特に限定され
るものではなく、スピンコート等の手段を用いることができる。
[4] Protective film The protective film-forming composition for immersion exposure according to the present invention forms a protective film by, for example, being applied onto a resist film, and the immersion liquid penetrates into the resist film. It prevents elution of components into the immersion liquid. The means for coating is appropriately set according to the process to be applied, and is not particularly limited, and means such as spin coating can be used.
保護膜は、露光光源に対して透明であることが好ましいという観点から、薄膜の方が好ましく、通常1nm〜300nm、好ましくは10nm〜150nmの厚さで形成される。膜の露光光透過率が好ましくは50%〜80%、より好ましくは60%〜70%となる膜厚であることが好ましい。露光光透過率は、樹脂の重合成分を調節するなどで調整できる。たとえば、樹脂が含有する芳香環の量を減らすことで、ArF光の透過率を高めることができる。
また、保護膜からの溶出物により液浸液やレンズが汚染されることを防ぐため、保護膜からの溶出量は少ないことが好ましい。
The protective film is preferably a thin film from the viewpoint that it is preferably transparent to the exposure light source, and is usually formed with a thickness of 1 nm to 300 nm, preferably 10 nm to 150 nm. It is preferable that the exposure light transmittance of the film is 50% to 80%, more preferably 60% to 70%. The exposure light transmittance can be adjusted by adjusting the polymerization component of the resin. For example, the transmittance of ArF light can be increased by reducing the amount of aromatic rings contained in the resin.
Further, in order to prevent the immersion liquid and the lens from being contaminated by the eluate from the protective film, it is preferable that the elution amount from the protective film is small.
保護膜は、液浸液との親和性の観点から、液浸液の保護膜に対する接触角(23℃)が50度〜80度であることが好ましく、60度〜80度であることがより好ましい。接触角は酸基の量を調整したり、共重合成分の親疎水性を制御することで前記範囲に調整できる。
保護膜の屈折率は、解像性の観点からレジスト膜の屈折率に近いことが好ましい。屈折率の調整は、保護膜形成組成物の成分、とくに樹脂の組成、繰り返し単位の比率を制御することで行うことができる。
保護膜形成組成物は、保護膜を形成する際に均一に塗布できるものが好ましい。塗布性(塗布均一性)は、溶剤の種類や、界面活性剤等や他の添加剤を適宜選択し、その添加量を調整することで改善できる。
From the viewpoint of affinity with the immersion liquid, the protective film preferably has a contact angle (23 ° C.) of the immersion liquid to the protective film of 50 to 80 degrees, more preferably 60 to 80 degrees. preferable. The contact angle can be adjusted to the above range by adjusting the amount of acid groups or controlling the hydrophilicity / hydrophobicity of the copolymer component.
The refractive index of the protective film is preferably close to the refractive index of the resist film from the viewpoint of resolution. The refractive index can be adjusted by controlling the components of the protective film forming composition, particularly the resin composition and the ratio of repeating units.
The protective film-forming composition is preferably one that can be applied uniformly when forming the protective film. The applicability (coating uniformity) can be improved by appropriately selecting the type of solvent, surfactant, etc. and other additives and adjusting the amount of addition.
また、形成されたレジストパターンは導電性を有さないことが好ましいが、同様に、液浸露光用保護組成物は金属を含有しないことが好ましい。保護膜形成組成物が含有する金属量としては好ましくは100ppb以下、より好ましくは50ppb以下である。金属量は、使用する材料の純度向上や濾過等の通常の精製により抑制することができる。 Moreover, it is preferable that the formed resist pattern does not have electroconductivity, but similarly, it is preferable that the protective composition for immersion exposure does not contain a metal. The amount of metal contained in the protective film-forming composition is preferably 100 ppb or less, more preferably 50 ppb or less. The amount of metal can be suppressed by usual purification such as improvement of the purity of the material used or filtration.
液浸露光用保護膜形成組成物は、レジスト膜上へ塗布して膜を形成するため、レジスト膜と界面にて混合しないものであることが好ましい。 Since the protective film forming composition for immersion exposure is applied onto a resist film to form a film, the composition is preferably not mixed with the resist film at the interface.
保護膜は、アルカリ現像液に対する溶解速度が300nm/秒より大きいことが好ましく、300nm/秒を超え10000nm/秒以下がより好ましい。溶解速度は、リソテックジャパン(株)製レジスト溶解速度解析装置(RDA790)を用いて、23℃にて、アルカリ現像液として、2.38質量%のテトラメチルアンモニウム水溶液を使用して測定したもの。 The protective film preferably has a dissolution rate in an alkaline developer of greater than 300 nm / second, more preferably greater than 300 nm / second and 10000 nm / second or less. The dissolution rate was measured using a 2.38 mass% tetramethylammonium aqueous solution as an alkaline developer at 23 ° C. using a resist dissolution rate analyzer (RDA790) manufactured by RISOTEC JAPAN. .
〔5〕パターン形成方法
本発明の液浸露光用保護膜形成組成物は、通常、上記の成分を溶剤に溶解し、基板上のレジスト膜上に塗布して用いる。
すなわち、液浸露光用レジスト組成物を精密集積回路素子の製造に使用されるような基板上にスピナー、コーター等の適当な塗布方法により、任意の厚み(通常50〜500nm)で塗布する。この際、基板上に適宜反射防止膜を設けた上でレジスト膜を形成することも好ましい。塗布後、スピンまたはベークにより乾燥し、レジスト膜を形成する。
さらに、レジスト組成物と同様に、レジスト膜上にスピナー、コーター等を用いて液浸露光用保護膜形成組成物を塗布、スピンまたはベークにより乾燥し、保護膜を形成する。
なお、ベーク温度は60〜100℃が好ましい。
[5] Pattern Forming Method The protective film forming composition for immersion exposure of the present invention is usually used by dissolving the above components in a solvent and applying the solution on a resist film on a substrate.
That is, the resist composition for immersion exposure is applied to an arbitrary thickness (usually 50 to 500 nm) by a suitable application method such as a spinner or a coater on a substrate used for manufacturing a precision integrated circuit element. At this time, it is also preferable to form a resist film after appropriately providing an antireflection film on the substrate. After application, the resist film is formed by drying by spinning or baking.
Further, similarly to the resist composition, a protective film forming composition for immersion exposure is applied onto the resist film using a spinner, a coater or the like, and dried by spinning or baking to form a protective film.
The baking temperature is preferably 60 to 100 ° C.
ついでパターン形成のためマスクなどを通し、液浸液を介して露光(液浸露光)する。
露光量は適宜設定できるが、通常1〜100mJ/cm2である。露光後、好ましくは
スピンまたは/かつベークを行い、現像、リンスを行い、パターンを得る。尚、本発明に
おいて、保護膜は、現像工程で現像液に溶解・剥離するため、別段剥離工程を設ける必要は無い。
露光後はベークを行うことが好ましく、ベーク温度は、通常30〜300℃である。露光から現像処理までの引き置き時間(PED)の変動によるレジストパターンの線幅変化の観点から、露光からベーク工程までの時間は短いほうがよい。
ここで露光光としては、好ましくは250nm以下、より好ましくは220nm以下の波長の遠紫外線である。具体的には、KrFエキシマレーザー(248nm)、ArFエキシマレーザー(193nm)、F2エキシマレーザー(157nm)、X線等が挙げら
れる。
Next, exposure (immersion exposure) is performed through an immersion liquid through a mask for pattern formation.
Although an exposure amount can be set suitably, it is 1-100 mJ / cm < 2 > normally. After exposure, preferably, spinning or / and baking is performed, development and rinsing are performed to obtain a pattern. In the present invention, the protective film dissolves and peels in the developing solution in the developing step, so that it is not necessary to provide a separate peeling step.
Baking is preferably performed after exposure, and the baking temperature is usually 30 to 300 ° C. From the viewpoint of the change in the line width of the resist pattern due to fluctuations in the holding time (PED) from exposure to development processing, the time from exposure to baking is better.
Here, the exposure light is preferably far ultraviolet rays having a wavelength of 250 nm or less, more preferably 220 nm or less. Specific examples include KrF excimer laser (248 nm), ArF excimer laser (193 nm), F 2 excimer laser (157 nm), X-rays, and the like.
使用することができる基板としては、通常のBareSi基板、SOG基板、あるいは、反射防止膜を有する基板等を挙げることができる。 Examples of the substrate that can be used include a normal BareSi substrate, an SOG substrate, and a substrate having an antireflection film.
反射防止膜としては、チタン、二酸化チタン、窒化チタン、酸化クロム、カーボン、α−シリコン等の無機膜型と、吸光剤とポリマー材料からなる有機膜型が用いることができる。前者は膜形成に真空蒸着装置、CVD装置、スパッタリング装置等の設備を必要とする。有機反射防止膜としては、例えば特公平7−69611号記載のジフェニルアミン誘導体とホルムアルデヒド変性メラミン樹脂との縮合体、アルカリ可溶性樹脂、吸光剤からなるものや、米国特許5294680号記載の無水マレイン酸共重合体とジアミン型吸光剤の反応物、特開平6−118631号記載の樹脂バインダーとメチロールメラミン系熱架橋剤を含有するもの、特開平6−118656号記載のカルボン酸基とエポキシ基と吸光基を同一分子内に有するアクリル樹脂型反射防止膜、特開平8−7115号記載のメチロールメラミンとベンゾフェノン系吸光剤からなるもの、特開平8−179509号記載のポリビニルアルコール樹脂に低分子吸光剤を添加したもの等が挙げられる。
また、有機反射防止膜として、ブリューワーサイエンス社製のDUV30シリーズや、DUV−40シリーズ、ARC25、シプレー社製のAC−2、AC−3、AR19、AR20等を使用することもできる。
As the antireflection film, an inorganic film type such as titanium, titanium dioxide, titanium nitride, chromium oxide, carbon, α-silicon, and an organic film type made of a light absorber and a polymer material can be used. The former requires equipment such as a vacuum deposition apparatus, a CVD apparatus, and a sputtering apparatus for film formation. Examples of the organic antireflection film include a condensate of a diphenylamine derivative and a formaldehyde-modified melamine resin described in JP-B-7-69611, an alkali-soluble resin, a light absorber, and maleic anhydride copolymer described in US Pat. No. 5,294,680. A reaction product of a coalescence and a diamine type light absorbing agent, a resin binder described in JP-A-6-186863 and a methylolmelamine thermal crosslinking agent, a carboxylic acid group, an epoxy group and a light-absorbing group described in JP-A-6-118656. An acrylic resin-type antireflection film in the same molecule, a composition comprising methylol melamine and a benzophenone-based light absorber described in JP-A-8-7115, and a low-molecular light absorber added to a polyvinyl alcohol resin described in JP-A-8-179509 And the like.
Further, as the organic antireflection film, DUV30 series, DUV-40 series, ARC25, AC-2, AC-3, AR19, AR20, etc., manufactured by Brewer Science can be used.
液浸露光する際に使用する液浸液について、以下に説明する。
液浸液は、露光波長に対して透明であり、かつレジスト上に投影される光学像の歪みを最小限に留めるよう、屈折率の温度係数ができる限り小さい液体が好ましいが、特に露光光源がArFエキシマレーザー(波長;193nm)である場合には、上述の観点に加えて、入手の容易さ、取り扱いのし易さといった点から水を用いるのが好ましい。
The immersion liquid used for the immersion exposure will be described below.
The immersion liquid is preferably a liquid that is transparent to the exposure wavelength and has a refractive index temperature coefficient as small as possible so as to minimize distortion of the optical image projected onto the resist. In the case of an ArF excimer laser (wavelength: 193 nm), it is preferable to use water from the viewpoints of availability and ease of handling in addition to the above-described viewpoints.
液浸液として水を用いる場合、水の表面張力を減少させるとともに、界面活性力を増大させるために、ウェハ上のレジスト層を溶解させず、且つレンズ素子の下面の光学コートに対する影響が無視できる添加剤(液体)を僅かな割合で添加しても良い。その添加剤としては水とほぼ等しい屈折率を有する脂肪族系のアルコールが好ましく、具体的にはメチルアルコール、エチルアルコール、イソプロピルアルコール等が挙げられる。水とほぼ等しい屈折率を有するアルコールを添加することにより、水中のアルコール成分が蒸発して含有濃度が変化しても、液体全体としての屈折率変化を極めて小さくできるといった利点が得られる。一方で、193nm光に対して不透明な物質や屈折率が水と大きく異なる不純物が混入した場合、レジスト上に投影される光学像の歪みを招くため、使用する水としては、蒸留水が好ましい。更にイオン交換フィルター等を通して濾過を行った純水を用いてもよい。
水の電気抵抗は、18.3Mオーム・cm以上であることが望ましく、TOC(有機物濃度)は、20ppb以下であることが望ましい。また、脱気処理をしてあることが望ましい。
When water is used as the immersion liquid, the surface tension of the water is decreased and the surface activity is increased, so that the resist layer on the wafer is not dissolved and the influence on the optical coating on the lower surface of the lens element can be ignored. An additive (liquid) may be added in a small proportion. The additive is preferably an aliphatic alcohol having a refractive index substantially equal to that of water, and specifically includes methyl alcohol, ethyl alcohol, isopropyl alcohol and the like. By adding an alcohol having a refractive index substantially equal to that of water, even if the alcohol component in water evaporates and the content concentration changes, an advantage that the change in the refractive index of the entire liquid can be made extremely small can be obtained. On the other hand, when an opaque substance or impurities whose refractive index is significantly different from that of water are mixed with respect to 193 nm light, the optical image projected on the resist is distorted. Therefore, distilled water is preferable as the water to be used. Further, pure water filtered through an ion exchange filter or the like may be used.
The electrical resistance of water is desirably 18.3 M ohm · cm or more, and the TOC (organic concentration) is desirably 20 ppb or less. Moreover, it is desirable to have deaerated.
現像工程で用いるアルカリ現像液としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸
ナトリウム、ケイ酸ナトリウム、メタケイ酸ナトリウム、アンモニア水等の無機アルカリ類、エチルアミン、n−プロピルアミン等の第一アミン類、ジエチルアミン、ジ−n−ブチルアミン等の第二アミン類、トリエチルアミン、メチルジエチルアミン等の第三アミン類、ジメチルエタノールアミン、トリエタノールアミン等のアルコールアミン類、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド等の第四級アンモニウム塩、ピロール、ピヘリジン等の環状アミン類等のアルカリ性水溶液を使用することができる。
さらに、上記アルカリ性水溶液にアルコール類、界面活性剤を適当量添加して使用することもできる。
Examples of the alkaline developer used in the development step include sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium carbonate, sodium silicate, sodium metasilicate, aqueous ammonia and other primary amines, ethylamine, n-propylamine and other primary amines, Secondary amines such as diethylamine and di-n-butylamine, tertiary amines such as triethylamine and methyldiethylamine, alcohol amines such as dimethylethanolamine and triethanolamine, tetramethylammonium hydroxide, tetraethylammonium hydroxide and the like Alkaline aqueous solutions such as quaternary ammonium salts, cyclic amines such as pyrrole and pihelidine can be used.
Furthermore, alcohols and surfactants can be added in appropriate amounts to the alkaline aqueous solution.
アルカリ現像液のアルカリ濃度は、通常0.1〜20質量%である。
アルカリ現像液のpHは、通常10.0〜15.0である。
リンス液としては、純水、または純水に界面活性剤を適当量添加して使用することもできる。
The alkali concentration of the alkali developer is usually from 0.1 to 20% by mass.
The pH of the alkali developer is usually from 10.0 to 15.0.
As the rinsing liquid, pure water or an appropriate amount of a surfactant added to pure water can be used.
また、現像処理または、リンス処理の後に、パターン上に付着している現像液またはリンス液を超臨界流体により除去する処理を行うことができる。 Further, after the development process or the rinsing process, a process of removing the developer or the rinsing liquid adhering to the pattern with a supercritical fluid can be performed.
本発明の保護膜を用いる液浸露光において、レジストは、特に限定されず、通常使用されているものの中から任意に選ぶことができ、ポジ型、ネガ型のいずれのものでもよい。 In immersion exposure using the protective film of the present invention, the resist is not particularly limited, and can be arbitrarily selected from those usually used, and may be either positive type or negative type.
レジストとしては、最近の超微細加工に適応し得る諸要求特性を充分備えたポジ型およびネガ型レジストが好適に使用でき、本発明では特に化学増幅型レジスト、更にはポジ型レジストを好ましく用いることができる。 As the resist, positive type and negative type resists having sufficient characteristics that can be applied to recent ultra-fine processing can be suitably used. In the present invention, a chemical amplification type resist, and further a positive type resist are preferably used. Can do.
化学増幅型レジストとしては、光等の活性エネルギー線により酸を発生するいわゆる酸発生剤を用いるものが代表的なものとして挙げられる。例えば、ネガ型の化学増幅型レジストは、通常、ベースポリマー、光酸発生剤、架橋剤の3成分系のものが用いられる。そして、レジスト露光時、その露光部において、光照射により発生した酸が架橋反応を起させ、現像液に対する溶解性を低下させるよう作用する。一方、ポジ型の化学増幅型レジストは、通常、溶解抑止機能をもつ保護基でブロックされた部位をもつベースポリマーと光酸発生剤を含む2成分系のものと、ベースポリマー、酸発生剤、溶解抑止剤の3成分系のものとがある。そして、レジスト露光時、その露光部において、光照射により発生した酸がポリマーの保護基を外して現像液に対する溶解性を高めるように作用する。 Typical examples of the chemically amplified resist include those using a so-called acid generator that generates an acid by active energy rays such as light. For example, as the negative chemically amplified resist, a three-component system of a base polymer, a photoacid generator, and a crosslinking agent is usually used. At the time of resist exposure, the acid generated by light irradiation causes a crosslinking reaction in the exposed portion, and acts to reduce the solubility in the developer. On the other hand, a positive chemically amplified resist is usually a two-component system including a base polymer having a site blocked with a protective group having a dissolution inhibiting function and a photoacid generator, a base polymer, an acid generator, There are some three-component dissolution inhibitors. Then, at the time of resist exposure, in the exposed portion, the acid generated by light irradiation acts to remove the protective group of the polymer and increase the solubility in the developer.
露光光源がArFエキシマレーザー(波長:193nm)である場合には、酸の作用によりアルカリ現像液に可溶化する樹脂と光酸発生剤とを含む2成分系のものが好ましい。
特に、酸の作用によりアルカリ現像液に可溶化する樹脂は、単環または多環の脂環炭化水素構造を有するアクリルまたはメタクリル系樹脂であることが好ましく、ラクトン残基、アダマンタン残基を有することがさらに好ましい。
When the exposure light source is an ArF excimer laser (wavelength: 193 nm), a two-component system containing a resin that is solubilized in an alkaline developer by the action of an acid and a photoacid generator is preferred.
In particular, the resin that is solubilized in the alkaline developer by the action of an acid is preferably an acrylic or methacrylic resin having a monocyclic or polycyclic alicyclic hydrocarbon structure, and has a lactone residue or an adamantane residue. Is more preferable.
尚、形成されたレジストパターンは導電性を有さないことが好ましいため、レジストは金属を含有しないことが好ましい。含有する金属量としては好ましくは100ppb以下、より好ましくは50ppb以下である。金属量は、使用する材料の純度向上や濾過等の通常の精製により抑制できる。 In addition, since it is preferable that the formed resist pattern does not have electroconductivity, it is preferable that a resist does not contain a metal. The amount of metal contained is preferably 100 ppb or less, more preferably 50 ppb or less. The amount of metal can be suppressed by usual purification such as improvement of the purity of the material used or filtration.
以下、本発明を実施例により更に詳細に説明するが、本発明の内容がこれにより限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention still in detail, the content of this invention is not limited by this.
〔合成例1:樹脂(1)の合成〕
2,2,2−トリフルオロエチルビニルエーテル、シクロヘキシルマレイミドを50/50(モル比)の割合で120g仕込み、これをテトラヒドロフランに溶解し、窒素雰囲気下、65℃に加熱、攪拌した。この溶液に和光純薬工業(株)製重合開始剤V−65(2,2'−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル))を3mol%加え、更に12時間攪拌した。反応終了後、反応液を室温まで冷却し、ヘキサン溶媒500mlに晶析、析出した白色粉体を濾取し、下記樹脂1を75g得た。
GPC測定により求めた標準ポリスチレン換算の重量平均分子量(Mw)は4200、分散度(Mw/Mn)は1.5であった。
[Synthesis Example 1: Synthesis of Resin (1)]
120 g of 2,2,2-trifluoroethyl vinyl ether and cyclohexylmaleimide were charged at a ratio of 50/50 (molar ratio), dissolved in tetrahydrofuran, and heated and stirred at 65 ° C. in a nitrogen atmosphere. To this solution was added 3 mol% of a polymerization initiator V-65 (2,2′-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile)) manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., and the mixture was further stirred for 12 hours. After completion of the reaction, the reaction solution was cooled to room temperature, crystallized in 500 ml of hexane solvent, and the precipitated white powder was collected by filtration to obtain 75 g of the following resin 1.
The weight average molecular weight (Mw) in terms of standard polystyrene determined by GPC measurement was 4200, and the dispersity (Mw / Mn) was 1.5.
樹脂(2)及び(3)は、樹脂(1)と同様に合成した。 Resins (2) and (3) were synthesized in the same manner as resin (1).
〔合成例2:樹脂(4)の合成〕
ノナフルオロヘキシルアクリレート、ノルボルナンラクトンメタクリレートを80/20(モル比)の割合で仕込み、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートに溶解し、固形分濃度20質量%の溶液130gを調製した。
この溶液に和光純薬工業(株)製重合開始剤V−601を8mol%加え、これを窒素雰囲気下、4時間かけて65℃に加熱したプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート10gに滴下した。滴下終了後、反応液を4時間攪拌した。反応終了後、反応液を室温まで冷却し、ヘキサン溶媒1Lに晶析、析出した白色粉体を濾取し、目的物である樹脂5を40g得た。GPC測定により求めた標準ポリスチレン換算の重量平均分子量(Mw)は12000、分散度(Mw/Mn)は2.0であった。
[Synthesis Example 2: Synthesis of Resin (4)]
Nonafluorohexyl acrylate and norbornane lactone methacrylate were charged at a ratio of 80/20 (molar ratio) and dissolved in propylene glycol monomethyl ether acetate to prepare 130 g of a solution having a solid concentration of 20% by mass.
8 mol% of Wako Pure Chemical Industries, Ltd. polymerization initiator V-601 was added to this solution, and this was dripped at 10 g of propylene glycol monomethyl ether acetate heated at 65 degreeC over 4 hours in nitrogen atmosphere. The reaction liquid was stirred for 4 hours after completion | finish of dripping. After completion of the reaction, the reaction solution was cooled to room temperature, crystallized in 1 L of hexane solvent, and the precipitated white powder was collected by filtration to obtain 40 g of the target product, Resin 5. The weight average molecular weight (Mw) in terms of standard polystyrene determined by GPC measurement was 12000, and the degree of dispersion (Mw / Mn) was 2.0.
樹脂(5)〜(7)はモノマーの仕込み比を変更する以外は、樹脂(4)と同様の方法で合成した。
比較樹脂(8)はWO2005/069076A1に従って合成した。
Resins (5) to (7) were synthesized by the same method as resin (4) except that the monomer charge ratio was changed.
Comparative resin (8) was synthesized according to WO2005 / 069096A1.
〔実施例1〜12及び比較例1〜3〕
<保護膜形成組成物の調製>
下記表2に示す成分を溶剤に溶解させ固形分濃度1.5質量%の溶液を調製し、これを孔径0.1μmのポリエチレンフィルターで濾過して保護膜形成組成物を調製した。
[Examples 1-12 and Comparative Examples 1-3]
<Preparation of protective film forming composition>
The components shown in Table 2 below were dissolved in a solvent to prepare a solution having a solid content concentration of 1.5% by mass, and this was filtered through a polyethylene filter having a pore size of 0.1 μm to prepare a protective film forming composition.
<画像形成評価>
シリコンウェハー上に有機反射防止膜ARC29A(日産化学社製)を塗布し、205℃、60秒ベークを行い78nmの反射防止膜を形成した。その上に表2に示すレジストを塗布し、115℃、60秒ベークを行い膜厚200nmのレジスト膜を形成した。実施例1〜12及び比較例3においてはさらに、表2に示す成分を含有する保護膜形成組成物(固形分濃度4質量%)を塗布し、90℃、60秒ベークを行い膜厚20nmの保護膜を形成した。尚、比較例1及び2では保護膜を形成しないものを作製した。
<Image formation evaluation>
An organic antireflection film ARC29A (Nissan Chemical Co., Ltd.) was applied on a silicon wafer and baked at 205 ° C. for 60 seconds to form a 78 nm antireflection film. A resist shown in Table 2 was applied thereon, and baked at 115 ° C. for 60 seconds to form a resist film having a thickness of 200 nm. In Examples 1 to 12 and Comparative Example 3, a protective film-forming composition (solid content concentration of 4% by mass) containing the components shown in Table 2 was further applied, baked at 90 ° C. for 60 seconds, and a film thickness of 20 nm. A protective film was formed. In Comparative Examples 1 and 2, a protective film was not formed.
こうして得られたウェハーを液浸液としては水を使用し、図1の装置で2光束干渉露光を行った。レーザーの波長は、193nmを用いた。130℃、60秒加熱した後、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド水溶液(2.38質量%)で60秒間現像し、純水でリンスした後、スピン乾燥してレジストパターンを得た。なお、90nmのラインアンドスペースパターンを形成するプリズムを使用した。
レジストパターンを走査型電子顕微鏡(日立製S−9260)にて観察してプロファイルを評価した。
The wafer thus obtained was subjected to two-beam interference exposure with the apparatus of FIG. 1 using water as the immersion liquid. The laser wavelength was 193 nm. After heating at 130 ° C. for 60 seconds, development was performed with an aqueous tetramethylammonium hydroxide solution (2.38 mass%) for 60 seconds, rinsing with pure water, and spin drying to obtain a resist pattern. A prism forming a 90 nm line and space pattern was used.
The resist pattern was observed with a scanning electron microscope (S-9260 manufactured by Hitachi) to evaluate the profile.
尚、図1に示す装置に於いて、1はレーザー、2は絞り、3はシャッター、4、5、6は夫々反射ミラー、7は集光レンズ、8はプリズム、9は液浸液、10は反射防止膜、レジスト膜、保護膜を設けたウェハー(但し、比較例では保護膜は設けない)、11はウェハーステージを示す。 In the apparatus shown in FIG. 1, 1 is a laser, 2 is an aperture, 3 is a shutter, 4, 5 and 6 are reflection mirrors, 7 is a condenser lens, 8 is a prism, 9 is an immersion liquid, 10 Denotes a wafer provided with an antireflection film, a resist film and a protective film (however, in the comparative example, no protective film is provided), and 11 denotes a wafer stage.
<水追随性評価>
シリコンウエハー上に調製したポジ型レジスト組成物を塗布し、130℃で60秒間ベークを行い、160nmのレジスト膜を形成した。次に、図1に示すように、得られたポジ型レジスト組成物を塗布したウェハー1と石英ガラス基板3との間に純水2を満たした
。
この状態にて石英ガラス基板3をレジスト塗布基板1の面に対して平行に移動(スキャン)させ、それに追随する純水2の様子を目視で観測した。石英ガラス基板3のスキャン速度を徐々に上げていき、純水2が石英ガラス基板3のスキャン速度に追随できず後退側で水滴が残り始める限界のスキャン速度(mm/秒)を求めることで水追随性の評価を行った。この限界スキャン可能速度が大きいほど、より高速なスキャンスピードに対して水が追随可能であり、当該レジスト膜上での水追随性が良好であることを示す。
<Water followability evaluation>
The prepared positive resist composition was applied on a silicon wafer and baked at 130 ° C. for 60 seconds to form a 160 nm resist film. Next, as shown in FIG. 1, pure water 2 was filled between the wafer 1 coated with the obtained positive resist composition and the quartz glass substrate 3.
In this state, the quartz glass substrate 3 was moved (scanned) in parallel to the surface of the resist-coated substrate 1, and the state of the pure water 2 following it was visually observed. The scanning speed of the quartz glass substrate 3 is gradually increased, and the pure water 2 cannot follow the scanning speed of the quartz glass substrate 3 to obtain the limit scanning speed (mm / second) at which water droplets start to remain on the retreat side. Follow-up was evaluated. As this limit scan speed is larger, water can follow a higher scan speed, and the water followability on the resist film is better.
表2における記号は以下のとおりである。
〔溶剤〕
SL1:アイソパーG((株)小倉興産製)
SL2:イソオクタン
SL3:シクロヘキサノン
SL4:イソプロパノール
SL5:2−メチル−1−プロパノール
〔界面活性剤〕
W−1:メガファックF176(大日本インキ化学工業(株)製)(フッ素系)
W−2:メガファックR08(大日本インキ化学工業(株)製)(フッ素及びシリコン系)
The symbols in Table 2 are as follows.
〔solvent〕
SL1: Isopar G (manufactured by Kokura Kosan Co., Ltd.)
SL2: isooctane SL3: cyclohexanone SL4: isopropanol SL5: 2-methyl-1-propanol [surfactant]
W-1: MegaFuck F176 (Dainippon Ink Chemical Co., Ltd.) (Fluorine)
W-2: Megafuck R08 (Dainippon Ink Chemical Co., Ltd.) (fluorine and silicon)
〔レジスト〕
PR1:特開2000−275845号公報の実施例1に記載のレジスト組成物、すなわち、下記樹脂P−1(重量平均分子量約1万)10質量部、酸発生剤(トリフェニルスルホニウムパーフルオロブタンスルホネート(みどり化学社製TPS−109))0.2質量部、塩基性化合物(2,6−ジイソプロピルアニリン)0.015質量部、溶剤(プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート47.5質量部とγ-ブチロラクトン2.5質量部)を含有するレジスト組成物。
[Resist]
PR1: Resist composition described in Example 1 of JP-A-2000-275845, that is, 10 parts by mass of the following resin P-1 (weight average molecular weight of about 10,000), acid generator (triphenylsulfonium perfluorobutanesulfonate) (TPS-109 manufactured by Midori Chemical Co., Ltd.) 0.2 parts by mass, 0.015 parts by mass of basic compound (2,6-diisopropylaniline), solvent (47.5 parts by mass of propylene glycol monomethyl ether acetate and γ-butyrolactone 2 0.5 parts by mass) of a resist composition.
PR2:特開2003−167347号公報の実施例1に記載のレジスト組成物、すなわち下記樹脂P−2(重量平均分子量1万)100質量部、酸発生剤成分(トリフェニルスルホニムノナフルオロブタンスルホネート)2質量部、塩基性化合物(トリエタノールアミン)0.2質量部、有機溶媒(プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート750質量部・γ−ブチロラクトン30質量部)を含有するレジスト組成物。 PR2: Resist composition described in Example 1 of JP-A No. 2003-167347, that is, 100 parts by mass of the following resin P-2 (weight average molecular weight 10,000), acid generator component (triphenylsulfonimnonafluorobutanesulfonate) ) A resist composition containing 2 parts by mass, 0.2 parts by mass of a basic compound (triethanolamine), and an organic solvent (750 parts by mass of propylene glycol monomethyl ether acetate / 30 parts by mass of γ-butyrolactone).
PR3:特開2002−12622号公報実施例1に記載のレジスト組成物すなわち下記樹脂P−3(重量平均分子量:12200)80質量部、酸発生剤(PAG1)1質
量部、塩基性化合物(トリブチルアミン)0.078質量部、溶剤(PGMEA:プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート)480質量部を含有するレジスト組成物。
PR3: Resist composition described in Example 1 of JP-A No. 2002-12622, that is, 80 parts by mass of the following resin P-3 (weight average molecular weight: 12200), 1 part by mass of an acid generator (PAG1), a basic compound (tri A resist composition containing 0.078 parts by mass of butylamine) and 480 parts by mass of a solvent (PGMEA: propylene glycol monomethyl ether acetate).
PR4:特開2003−177538号公報の実施例1に記載のレジスト組成物、すなわち、下記樹脂P−4(重量平均分子量10600)2g、酸発生剤(PAG2)38mg、塩基性化合物(1,5−ジアザビシクロ〔4.3.0〕−5−ノネン(DBN))4mg、界面活性剤(メガファックF176(大日本インキ化学工業(株)製))10g、溶剤(プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)/乳酸エチル=70/30、固形分濃度14質量%)を含有するレジスト組成物。 PR4: Resist composition described in Example 1 of JP-A-2003-177538, that is, 2 g of the following resin P-4 (weight average molecular weight 10600), 38 mg of acid generator (PAG2), basic compound (1,5 -Diazabicyclo [4.3.0] -5-nonene (DBN)) 4 mg, surfactant (Megafac F176 (manufactured by Dainippon Ink and Chemicals)), solvent (propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA)) / Ethyl lactate = 70/30, solid content concentration of 14% by mass).
表2に示したように、本発明の保護膜形成組成物は、保護膜として充分な水不溶性をもち、かつアルカリ現像液に充分な溶解度をもつ。また、表2に示したように、保護膜が存在することで液浸露光時にレジスト膜を保護してパターンが得られている。 As shown in Table 2, the protective film-forming composition of the present invention has sufficient water insolubility as a protective film and has sufficient solubility in an alkaline developer. Further, as shown in Table 2, the presence of the protective film protects the resist film during the immersion exposure, thereby obtaining a pattern.
なお、実施例9において使用した保護膜形成組成物について樹脂1.2g、溶剤18.8gとして固形分濃度6質量%とし、レジストとしてPR1を使用し、実施例9と同様にして評価したところ、プロファイルがややテーパーになった。 The protective film forming composition used in Example 9 was evaluated in the same manner as in Example 9 using 1.2 g of resin, 18.8 g of solvent and a solid concentration of 6% by mass, and using PR1 as a resist. Profile is slightly tapered.
また、実施例9において、保護膜形成組成物の塗布後の加熱を120℃にて行い保護膜の形成を行い評価したところ、パターンの一部が倒れた。 Moreover, in Example 9, when the heating after application | coating of a protective film formation composition was performed at 120 degreeC, and the protective film was formed and evaluated, a part of pattern fell.
以上より、本発明の保護膜形成組成物によって、液浸露光時に於いて、プロセス工程を複雑にすることなく、レジスト膜内部への液浸液の浸透、および、レジスト膜成分の液浸液への溶出を防ぎ、目的の微細なパターンを得られることがわかる。 As described above, the protective film forming composition of the present invention allows immersion of the immersion liquid into the resist film and the immersion liquid of the resist film component without complicating the process steps during immersion exposure. It can be seen that the desired fine pattern can be obtained.
1 レーザー
2 絞り
3 シャッター
4、5、6 反射ミラー
7 集光レンズ
8 プリズム
9 液浸液
10 反射防止膜、レジスト膜、保護膜を設けたウェハー
11 ウェハーステージ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Laser 2 Aperture 3 Shutter 4, 5, 6 Reflection mirror 7 Condensing lens 8 Prism 9 Immersion liquid 10 Wafer provided with antireflection film, resist film, protective film 11 Wafer stage
Claims (6)
(A)下記一般式(F2)又は(F3)で表される基を有する少なくとも1つのフッ素原子を含む繰り返し単位(x)と、アルカリ現像液の作用により分解し、アルカリ可溶基を生じる基を有する繰り返し単位(y)とを有する、アルカリ現像液の作用により分解し、アルカリ可溶性基を生じる基を含有する含フッ素原子樹脂、及び、
(S)溶媒として、アルコール系溶剤単独、又は、炭化水素系溶剤、ハロゲン化炭化水素溶剤及び含フッ素系溶剤から選ばれる無極性溶剤とアルコール系溶剤、エーテル系溶剤、含窒素溶剤、エステル系溶剤及びケトン系溶剤から選ばれる極性溶剤との混合溶剤
を含有することを特徴とする保護膜形成組成物。
一般式(F2)及び(F3)中、
R 57 〜R 61 は、それぞれ独立に、水素原子、フッ素原子又はアルキル基を表す。但し、R 57 〜R 61 の内、少なくとも1つは、フッ素原子又は少なくとも1つの水素原子がフッ素原子で置換されたアルキル基を表す。
R 62 〜R 64 は、それぞれ独立に、水素原子、フッ素原子又はアルキル基を表す。但し、R 62 〜R 64 の内、少なくとも1つは、少なくとも1つの水素原子がフッ素原子で置換されたアルキル基を表す。R 62 とR 63 は、互いに連結して環を形成してもよい。 A protective film forming composition for forming a protective film provided on a resist film,
(A) A group that is decomposed by the action of an alkali developer and generates an alkali-soluble group by repeating the unit (x) containing at least one fluorine atom having a group represented by the following general formula (F2) or (F3) A fluorine-containing atom resin having a repeating unit (y) having a group containing a group that decomposes by the action of an alkali developer and generates an alkali-soluble group, and
(S) As a solvent, an alcohol solvent alone, or a nonpolar solvent selected from a hydrocarbon solvent, a halogenated hydrocarbon solvent, and a fluorine-containing solvent, an alcohol solvent, an ether solvent, a nitrogen-containing solvent, and an ester solvent And a mixed solvent with a polar solvent selected from ketone-based solvents .
In general formulas (F2) and (F3),
R 57 to R 61 each independently represents a hydrogen atom, a fluorine atom or an alkyl group. However, at least one of R 57 to R 61 represents a fluorine atom or an alkyl group in which at least one hydrogen atom is substituted with a fluorine atom.
R 62 to R 64 each independently represent a hydrogen atom, a fluorine atom or an alkyl group. However, at least one of R 62 to R 64 represents an alkyl group in which at least one hydrogen atom is substituted with a fluorine atom. R 62 and R 63 may be connected to each other to form a ring.
RbRb 22 は置換基を表し、nRepresents a substituent and n 22 は0以上の置換基の数を表し、複数存在するRbRepresents the number of substituents equal to or greater than 0, and there are a plurality of Rb 22 は同一でも異なっていてもよく、また、複数存在するRbMay be the same or different, and a plurality of Rb 22 同士が結合して環を形成してもよい。They may combine to form a ring.
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