JP5247035B2 - Resist protective film material and pattern forming method - Google Patents
Resist protective film material and pattern forming method Download PDFInfo
- Publication number
- JP5247035B2 JP5247035B2 JP2007012135A JP2007012135A JP5247035B2 JP 5247035 B2 JP5247035 B2 JP 5247035B2 JP 2007012135 A JP2007012135 A JP 2007012135A JP 2007012135 A JP2007012135 A JP 2007012135A JP 5247035 B2 JP5247035 B2 JP 5247035B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- resist
- protective film
- film material
- forming method
- pattern forming
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 0 CC(C)C(C(*)(CCC(CC(C)(C)C)(*I)C(C)(C)C)**)(C(F)(F)F)O Chemical compound CC(C)C(C(*)(CCC(CC(C)(C)C)(*I)C(C)(C)C)**)(C(F)(F)F)O 0.000 description 7
Landscapes
- Photosensitive Polymer And Photoresist Processing (AREA)
- Materials For Photolithography (AREA)
- Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Description
本発明は、半導体素子などの製造工程における微細加工、特に波長193nmのArFエキシマレーザーを光源とし、投影レンズとウエハーの間に水を挿入する液浸フォトリソグラフィーにおいて、フォトレジスト層を保護すべくレジスト上層膜材料として用いるためのレジスト保護膜材料、及びこれを用いたレジストパターンの形成方法に関する。また、本発明は上記レジスト上層膜材料として有効な高分子化合物に関する。 The present invention provides a resist for protecting a photoresist layer in immersion photolithography in which microfabrication in a manufacturing process of a semiconductor element or the like, in particular, an ArF excimer laser having a wavelength of 193 nm is used as a light source and water is inserted between a projection lens and a wafer. The present invention relates to a resist protective film material for use as an upper layer film material, and a resist pattern forming method using the same. The present invention also relates to a polymer compound effective as the resist upper layer film material.
近年、LSIの高集積化と高速度化に伴い、パターンルールの微細化が求められている中、現在汎用技術として用いられている光露光では、光源の波長に由来する本質的な解像度の限界に近づきつつある。レジストパターン形成の際に使用する露光光として、水銀灯のg線(436nm)もしくはi線(365nm)を光源とする光露光が広く用いられた。更なる微細化のための手段として、露光波長を短波長化する方法が有効とされ、64Mビット(加工寸法が0.25μm以下)DRAM(ダイナミック・ランダム・アクセス・メモリー)以降の量産プロセスには、露光光源としてi線(365nm)に代わって短波長のKrFエキシマレーザー(248nm)が利用された。しかし、更に微細な加工技術(加工寸法が0.2μm以下)を必要とする集積度256M及び1G以上のDRAMの製造には、より短波長の光源が必要とされ、10年ほど前からArFエキシマレーザー(193nm)を用いたフォトグラフィーが本格的に検討されてきた。当初ArFリソグラフィーは180nmノードのデバイス作製から適用されるはずであったが、KrFエキシマリソグラフィーは130nmノードデバイス量産まで延命され、ArFリソグラフィーの本格適用は90nmノードからである。更に、NAを0.9にまで高めたレンズと組み合わせて65nmノードデバイスの検討が行われている。次の45nmノードデバイスには露光波長の短波長化が推し進められ、波長157nmのF2リソグラフィーが候補に挙がった。しかしながら、投影レンズに高価なCaF2単結晶を大量に用いることによるスキャナーのコストアップ、ソフトペリクルの耐久性が極めて低いためのハードペリクル導入に伴う光学系の変更、レジストのエッチング耐性低下等の種々の問題により、F2リソグラフィーの先送りと、ArF液浸リソグラフィーの早期導入が提唱された(非特許文献1:Proc. SPIE Vol. 4690 xxix)。 In recent years, with the higher integration and higher speed of LSIs, there is a demand for finer pattern rules. In light exposure currently used as a general-purpose technology, the intrinsic resolution limit derived from the wavelength of the light source Is approaching. As exposure light used for forming a resist pattern, light exposure using a g-ray (436 nm) or i-line (365 nm) of a mercury lamp as a light source has been widely used. As a means for further miniaturization, a method of shortening the exposure wavelength is effective, and for mass production processes after 64 Mbit (process size is 0.25 μm or less) DRAM (Dynamic Random Access Memory). As a light source for exposure, a short wavelength KrF excimer laser (248 nm) was used in place of i-line (365 nm). However, in order to manufacture DRAMs with a density of 256M and 1G or more that require finer processing technology (processing dimensions of 0.2 μm or less), a light source with a shorter wavelength is required, and an ArF excimer has been used for about 10 years. Photography using a laser (193 nm) has been studied in earnest. Initially, ArF lithography was supposed to be applied from the device fabrication of the 180 nm node, but KrF excimer lithography was extended to 130 nm node device mass production, and full-scale application of ArF lithography is from the 90 nm node. Further, a 65 nm node device is being studied in combination with a lens whose NA is increased to 0.9. For the next 45 nm node device, the exposure wavelength has been shortened, and F 2 lithography with a wavelength of 157 nm was nominated. However, various factors such as an increase in the cost of the scanner by using a large amount of expensive CaF 2 single crystal for the projection lens, a change in the optical system due to the introduction of a hard pellicle because the durability of the soft pellicle is extremely low, and a reduction in resist etching resistance Because of this problem, it was proposed to postpone F 2 lithography and early introduction of ArF immersion lithography (Non-patent Document 1: Proc. SPIE Vol. 4690 xxix).
ArF液浸リソグラフィーにおいて、投影レンズとウエハーの間に水を含浸させることが提案されている。193nmにおける水の屈折率は1.44であり、NA1.0以上のレンズを使ってもパターン形成が可能で、理論上はNAを1.44にまで上げることができる。NAの向上分だけ解像力が向上し、NA1.2以上のレンズと強い超解像技術の組み合わせで45nmノードの可能性が示されている(非特許文献2:Proc. SPIE Vol. 5040 p724)。 In ArF immersion lithography, it has been proposed to impregnate water between the projection lens and the wafer. The refractive index of water at 193 nm is 1.44, and it is possible to form a pattern using a lens having an NA of 1.0 or more. Theoretically, the NA can be increased to 1.44. The resolution is improved by the improvement of NA, and the possibility of a 45 nm node is shown by a combination of a lens of NA 1.2 or higher and strong super-resolution technology (Non-patent Document 2: Proc. SPIE Vol. 5040 p724).
ここで、レジスト膜の上に水が存在することによる様々な問題が指摘された。発生した酸や、クエンチャーとしてレジスト膜に添加されているアミン化合物が水に溶解してしまうことによる形状変化や、膨潤によるパターン倒れなどである。そのため、レジスト膜と水との間に保護膜を設けることが有効であることが提案されている(非特許文献3:2nd Immersion Work Shop, July 11, 2003, Resist and Cover Material Investigation for Immersion Lithography)。 Here, various problems due to the presence of water on the resist film have been pointed out. This includes shape change caused by dissolution of the generated acid or amine compound added to the resist film as a quencher in water, pattern collapse due to swelling, and the like. Therefore, it has been proposed that it is effective to provide a protective film between the resist film and water (Non-patent Document 3: 2nd Immersion Work Shop, July 11, 2003, Resist and Cover Material Investigation Lithography). .
レジスト上層の保護膜は、今まで反射防止膜として検討された経緯がある。例えば、特許文献1〜3:特開昭62−62520号公報、特開昭62−62521号公報、特開昭60−38821号公報に示されるARCOR法などである。ARCOR法はレジスト膜上に透明な反射防止膜を形成し、露光後剥離する工程を含む方法であり、その簡便な方法で微細かつ高精度及び合わせ精度の高いパターンを形成する方法である。反射防止膜として低屈折率材料のパーフルオロアルキル化合物(パーフルオロアルキルポリエーテル、パーフルオロアルキルアミン)を用いると、レジスト−反射防止膜界面の反射光を大幅に低減し、寸法精度が向上する。フッ素系の材料としては、前述の材料以外に特許文献4:特開平5−74700号公報に示されるパーフルオロ(2,2−ジメチル−1,3−ジオキソール)−テトラフルオロエチレン共重合体、パーフルオロ(アリルビニルエーテル)、パーフルオロブテニルビニルエーテルの環化重合体などの非晶質ポリマーなどが提案されている。 The protective film on the resist upper layer has been studied as an antireflection film until now. Examples thereof include the ARCOR method disclosed in Patent Documents 1 to 3, Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 62-62520, 62-62521, and 60-38821. The ARCOR method is a method including a step of forming a transparent antireflection film on a resist film and peeling off after exposure, and is a method of forming a fine pattern with high accuracy and high alignment accuracy by the simple method. When a perfluoroalkyl compound (perfluoroalkyl polyether, perfluoroalkylamine) of a low refractive index material is used as the antireflection film, the reflected light at the resist-antireflection film interface is greatly reduced, and the dimensional accuracy is improved. Examples of the fluorine-based material include perfluoro (2,2-dimethyl-1,3-dioxole) -tetrafluoroethylene copolymer disclosed in JP-A-5-74700 as well as the above-mentioned materials. Amorphous polymers such as cyclized polymers of fluoro (allyl vinyl ether) and perfluorobutenyl vinyl ether have been proposed.
しかし、上記パーフルオロアルキル化合物は、有機物との相溶性が低いことから、塗布膜厚を制御するための希釈液にはフロンなどが用いられているが、周知の通りフロンは現在環境保全の観点からその使用が問題となっている。また、上記化合物は均一な成膜性に問題があり、反射防止膜としては十分であるとはいえなかった。また、フォトレジスト膜の現像前に、反射防止膜をフロンで剥離しなければならなかった。そのため、従来装置に反射防止膜剥離用のシステムの増設をしなければならない、フロン系溶剤のコストがかなりかさむなど実用面でのデメリットが大きかった。 However, since the perfluoroalkyl compound has low compatibility with organic substances, chlorofluorocarbon is used as a diluent for controlling the coating film thickness. Therefore, its use has become a problem. Moreover, the said compound had a problem in uniform film formability, and it could not be said that it was enough as an antireflection film. Further, before developing the photoresist film, the antireflection film had to be peeled off with chlorofluorocarbon. For this reason, there have been significant demerits in practical use, such as the need to add a system for removing the antireflection film to the conventional apparatus and the considerable cost of the fluorocarbon solvent.
従来装置に増設なしで反射防止膜の剥離を行おうとすると、現像ユニットを使って剥離を行うのが最も望ましい。フォトレジストの現像ユニットで用いられる溶液は、現像液であるアルカリ水溶液と、リンス液である純水であるので、これらの溶液で容易に剥離できる反射防止膜材料が望ましいといえる。そのため、数多くの水溶性の反射防止膜材料及びこれらを用いるパターン形成方法が提案された。例えば、特許文献5,6:特開平6−273926号公報、特許第2803549号公報などである。 When the antireflection film is peeled off without adding to the conventional apparatus, it is most desirable to peel off using the developing unit. Since the solution used in the photoresist developing unit is an alkaline aqueous solution as a developer and pure water as a rinse solution, it can be said that an antireflection film material that can be easily peeled off with these solutions is desirable. Therefore, many water-soluble antireflection film materials and pattern forming methods using these have been proposed. For example, Patent Documents 5 and 6: JP-A-6-273926, Patent 2803549, and the like.
ところが、水溶性保護膜は、露光中に水に溶解してしまうので液浸リソグラフィーには用いることができない。一方で、非水溶性のフッ素系ポリマーは特殊なフロン系の剥離剤が必要であるということとフロン系溶媒専用の剥離カップが必要という問題があり、非水溶性で、簡便に剥離可能なレジスト保護膜が求められていた。 However, since the water-soluble protective film is dissolved in water during exposure, it cannot be used for immersion lithography. On the other hand, water-insoluble fluorine-based polymers have the problems that a special fluorocarbon-based release agent is required and that a special cup for fluorocarbon solvents is required. There was a need for a protective film.
ヘキサフルオロアルコール基はアルカリ溶解性を有し、かつ撥水性が高い特性を有するために液浸露光用レジスト保護膜として検討されている(非特許文献4:Journal of Photopolymer Science and Technology, Vol. 18, No.5 (2005) p615−619)。ここで、特許文献7:特開2003−40840号公報にヘキサフルオロアルコールを有するアクリレート、特許文献8:特開2005−316352号公報には、特定のヘキサフルオロアルコールを有する(メタ)アクリレート、ノルボルネンを用いたレジスト保護膜が提案されている。 The hexafluoroalcohol group has been studied as a resist protective film for immersion exposure because it has alkali solubility and high water repellency (Non-patent Document 4: Journal of Photopolymer Science and Technology, Vol. 18). , No. 5 (2005) p615-619). Here, Patent Document 7: Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-40840 discloses an acrylate having hexafluoroalcohol, and Patent Document 8: Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-316352 discloses (meth) acrylate and norbornene having a specific hexafluoroalcohol. A resist protective film used has been proposed.
更に疎水性の高いアルカリ現像可能なレジスト保護膜の開発が望まれている。
ここで、マスク描画などの電子線露光における長時間における真空中の放置によってレジストの感度が変動することが問題になっている。描画中に発生した酸の蒸発、酸によるアセタールの保護基の脱保護によって生成したビニルエーテルの蒸発などによりレジストの感度が変動する(特許文献9:特開2002−99090号公報)。マスクブランクス用レジストにおいては、塗布後数ヶ月の安定性が要求され、環境に対して安定なマスクブランクス用レジストの開発が望まれていた。
Furthermore, development of a resist protective film having high hydrophobicity and capable of alkali development is desired.
Here, there is a problem that the sensitivity of the resist fluctuates due to being left in a vacuum for a long time in electron beam exposure such as mask drawing. The sensitivity of the resist fluctuates due to evaporation of acid generated during drawing, evaporation of vinyl ether generated by deprotection of the protecting group of the acetal by acid (Patent Document 9: JP-A-2002-99090). The mask blank resist is required to be stable for several months after coating, and the development of a mask blank resist that is stable to the environment has been desired.
本発明は、上記事情に鑑みなされたもので、良好な液浸リソグラフィーを可能とし、しかもフォトレジスト層の現像時に同時に除去することができて、優れたプロセス適用性を有する液浸リソグラフィー用として有効なレジスト保護膜材料、及びこれを用いたレジストパターンの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 circumstances, and enables good immersion lithography, and can be removed at the same time as development of a photoresist layer, and is effective for immersion lithography having excellent process applicability. and to provide such a resist protective film material, and forming how a resist pattern using the this.
本発明者らは、上記目的を達成するため鋭意検討を行った結果、下記一般式(1)−1で示される繰り返し単位を有する高分子化合物を包含する下記一般式(2)で示される部分構造を有する高分子化合物の膜をレジスト保護膜材料としてレジスト膜上に形成した場合、この保護膜(レジスト上層膜)が非水溶性で、かつアルカリ水溶液に溶解可能であり、しかもレジスト層とミキシングすることがなく、アルカリ水による現像時に、現像と一括して剥離可能であり、プロセス的な適用性がかなり広くなることを知見し、本発明をなすに至ったものである。 As a result of intensive studies to achieve the above object, the present inventors have found that the moiety represented by the following general formula (2) includes a polymer compound having a repeating unit represented by the following general formula (1) -1. When a polymer compound film having a structure is formed on a resist film as a resist protective film material, the protective film (resist upper layer film) is water-insoluble and can be dissolved in an alkaline aqueous solution and mixed with the resist layer. Thus, the present invention has been made upon the knowledge that it can be peeled off together with development at the time of development with alkaline water, and the process applicability is considerably widened.
即ち、本発明は下記のレジスト保護膜材料及びパターン形成方法を提供する。
請求項1:
下記一般式(3)で示される繰り返し単位を有する、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーによるポリスチレン換算の重量平均分子量が1,000〜500,000である高分子化合物と、該高分子化合物を溶解する溶媒として炭素数8〜12のエーテル化合物とを含むことを特徴とするレジスト保護膜材料。
(式中、R1、R2は水素原子、又は炭素数1〜12の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基で、R 1 とR 2 が結合してこれらが結合する炭素原子と共に環を形成していてもよい。R3、R6は水素原子、フッ素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基である。X’は−O−、−C(=O)−O−又は−C(=O)−O−R7−C(=O)−O−である。R7は炭素数1〜10の直鎖状、分岐状又は環状のアルキレン基である。0≦c≦1、0≦d≦1、0<c+d≦1の範囲である。)
請求項2:
エーテル化合物が、ジ−n−ペンチルエーテル及び/又はジイソペンチルエーテルである請求項1記載のレジスト保護膜材料。
請求項3:
上記高分子化合物を溶解する溶媒が、炭素数8〜12のエーテル化合物に加えて、炭素数4〜10の高級アルコールが0.1〜90質量%混合された溶媒である請求項1又は2記載のレジスト保護膜材料。
請求項4:
ウエハーに形成したフォトレジスト層上にレジスト上層膜材料による保護膜を形成し、露光を行った後、現像を行うリソグラフィーによるパターン形成方法において、上記レジスト上層膜材料として請求項1乃至3のいずれか1項記載のレジスト保護膜材料を用いることを特徴とするパターン形成方法。
請求項5:
ウエハーに形成したフォトレジスト層上にレジスト上層膜材料による保護膜を形成し、水中で露光を行った後、現像を行う液浸リソグラフィーによるパターン形成方法において、上記レジスト上層膜材料として請求項1乃至3のいずれか1項記載のレジスト保護膜材料を用いることを特徴とするパターン形成方法。
請求項6:
液浸リソグラフィーが、180〜250nmの範囲の露光波長を用い、投影レンズとウエハーの間に水を挿入させたものである請求項5記載のパターン形成方法。
請求項7:
露光後に行う現像工程において、アルカリ現像液によりフォトレジスト層の現像とレジスト上層膜材料の保護膜の剥離とを同時に行う請求項5又は6記載のパターン形成方法。
請求項8:
マスクブランクスに形成したフォトレジスト層上にレジスト上層膜材料による保護膜を形成し、真空中電子ビームで露光を行った後、現像を行うリソグラフィーによるパターン形成方法において、上記レジスト上層膜材料として請求項1乃至3のいずれか1項記載のレジスト保護膜材料を用いることを特徴とするパターン形成方法。
That is, the present invention provides the following resist protective film material and pattern forming method.
Claim 1 :
Having a repeating unit represented by the following following general formula (3), is dissolved a polymer compound weight average molecular weight in terms of polystyrene by gel permeation chromatography is 1,000 to 500,000, the polymer compound solvent features and, Relais resist protective film material that containing an ether compound having 8 to 12 carbon atoms as.
(In the formula, R 1 and R 2 are a hydrogen atom or a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, and a ring together with the carbon atom to which R 1 and R 2 are bonded to each other) . may form a R 3, R 6 is a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group or a trifluoromethyl group .X 'is -O -, - C (= O ) -O- or -C ( ═O) —O—R 7 —C (═O) —O—, wherein R 7 is a linear, branched or cyclic alkylene group having 1 to 10 carbon atoms, 0 ≦ c ≦ 1, 0. ≦ d ≦ 1, 0 <c + d ≦ 1.)
Claim 2 :
Ether compound, a resist protective film material of claim 1 wherein the di -n- pentyl ether and / or di-isopentyl ether.
Claim 3 :
The solvent for dissolving the polymer compound, in addition to the ether compound having 8 to 12 carbon atoms, according to claim 1 or 2, wherein the higher alcohol having 4 to 10 carbon atoms is a solvent which is mixed 0.1-90 wt% Resist protective film material.
Claim 4 :
A protective film of a resist upper layer film material is formed on a photoresist layer formed on the wafer, after exposure, the pattern forming method by lithography to perform development, any one of claims 1 to 3 as the resist upper layer film material A pattern forming method comprising using the resist protective film material according to claim 1.
Claim 5 :
A pattern forming method by immersion lithography in which a protective film made of a resist upper layer film material is formed on a photoresist layer formed on a wafer, exposed in water, and then developed, wherein the resist upper layer film material is used as the resist upper layer film material. pattern forming method which comprises using a resist protective film material according to any one of 3.
Claim 6 :
6. The pattern forming method according to claim 5 , wherein the immersion lithography uses an exposure wavelength in a range of 180 to 250 nm and water is inserted between the projection lens and the wafer.
Claim 7 :
The pattern forming method according to claim 5 or 6 , wherein in the developing step performed after exposure, the development of the photoresist layer and the removal of the protective film of the resist upper layer film material are simultaneously performed with an alkali developer.
Claim 8 :
Claims are made as the resist upper layer film material in the lithography pattern forming method in which a protective film made of a resist upper layer film material is formed on a photoresist layer formed on a mask blank, exposed to an electron beam in vacuum, and then developed. A pattern forming method comprising using the resist protective film material according to any one of 1 to 3 .
本発明のレジスト保護膜材料を用いたパターン形成方法によれば、レジスト膜上に形成されるレジスト保護膜が、非水溶性でアルカリ水溶液(アルカリ現像液)に溶解可能であり、しかもレジスト膜とミキシングしないものであるので、良好な液浸リソグラフィーを行うことができ、またアルカリ現像時にレジスト膜の現像と保護膜の除去とを同時に一括して行うことができる。 According to the pattern forming method using the resist protective film material of the present invention, the resist protective film formed on the resist film is water-insoluble and can be dissolved in an alkaline aqueous solution (alkaline developer). Since mixing is not performed, satisfactory immersion lithography can be performed, and development of the resist film and removal of the protective film can be simultaneously performed at the same time during alkali development.
本発明の高分子化合物は、下記一般式(1)で示される繰り返し単位からなる。
(式中、R1、R2は同一又は異種の水素原子、又は炭素数1〜12の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基で、R1とR2が結合してこれらが結合する炭素原子と共に、好ましくは炭素数3〜20、特に3〜10の環、特に脂環を形成していてもよく、R30は水素原子又はメチル基である。)
The polymer compound of the present invention comprises a repeating unit represented by the following general formula (1).
(In the formula, R 1 and R 2 are the same or different hydrogen atoms, or a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, and R 1 and R 2 are bonded to each other. (It may form a ring having 3 to 20 carbon atoms, particularly 3 to 10 carbon atoms, particularly an alicyclic ring, together with a carbon atom, and R 30 is a hydrogen atom or a methyl group.)
この場合、本発明の高分子化合物は、上記式(1)で示される繰り返し単位のみによって構成されていてもよく、他の繰り返し単位を含んでいてもよいが、他の繰り返し単位を含む場合、下記式(1)−1で示される繰り返し単位を有することが好ましい。
(式中、R1、R2は水素原子、又は炭素数1〜12の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基で、R1とR2が結合してこれらが結合する炭素原子と共に、好ましくは炭素数3〜20、特に3〜10の環、特に脂環を形成していてもよく、R30、R40は水素原子又はメチル基、R5は炭素数2〜10の少なくとも1つのフッ素原子で置換された直鎖状又は分岐状のアルキル基である。0<a<1、0<b<1、0<a+b≦1の範囲である。)
In this case, the polymer compound of the present invention may be constituted only by the repeating unit represented by the above formula (1) and may contain other repeating units, but when it contains other repeating units, It preferably has a repeating unit represented by the following formula (1) -1.
(Wherein R 1 and R 2 are a hydrogen atom or a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, together with the carbon atom to which R 1 and R 2 are bonded and to which these are bonded, Preferably, it may form a ring having 3 to 20 carbon atoms, particularly 3 to 10 carbon atoms, particularly an alicyclic ring, R 30 and R 40 are hydrogen atoms or methyl groups, and R 5 is at least one carbon atom having 2 to 10 carbon atoms. (It is a linear or branched alkyl group substituted with a fluorine atom. The range is 0 <a <1, 0 <b <1, 0 <a + b ≦ 1.)
なお、a、bはそれぞれの繰り返し単位の高分子化合物中での存在割合を示し、a+b=1とは、繰り返し単位a、bを含む高分子化合物において、繰り返し単位a、bの合計量が全繰り返し単位の合計量に対して100モル%であることを示し、a+b<1とは、繰り返し単位a、bの合計量が全繰り返し単位の合計量に対して100モル%未満でa、b以外に他の繰り返し単位を有していることを示す。 In addition, a and b show the abundance ratio of the respective repeating units in the polymer compound, and a + b = 1 means that the total amount of the repeating units a and b is all in the polymer compound containing the repeating units a and b. It shows that it is 100 mol% with respect to the total amount of repeating units, and a + b <1 means that the total amount of repeating units a and b is less than 100 mol% with respect to the total amount of all repeating units, and other than a and b It has other repeating units.
この場合、上記R1とR2が結合してこれらが結合する炭素原子と共に形成される環としては、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、ノルボルニル基等が挙げられる。 In this case, examples of the ring formed together with the carbon atom to which R 1 and R 2 are bonded together include a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, and a norbornyl group.
ここで、上記式(1)の繰り返し単位又は上記式(1)−1の繰り返し単位aとしては、具体的には下記に例示することができる。
(R30は上記と同様である。)
Here, the repeating unit of the above formula (1) or the repeating unit a of the above formula (1) -1 can be specifically exemplified below.
(R 30 is the same as above.)
また、上記式(1)−1の繰り返し単位bのR5としては、具体的には下記に例示することができる。
ここで、a、bは0<a<1、0<b<1、0<a+b≦1である。この場合、上記高分子化合物は、必要により後述する繰り返し単位d、e、f、h、iを含むことができる。
但し、0≦d≦1、0≦e≦0.9、0≦f≦0.9、0≦h≦0.9、0≦i≦0.9である。
好ましくは、0.1≦a≦0.9、0.1≦b≦0.9、0.2≦a+b≦1.0、0≦d≦0.8、0≦e≦0.6、0≦f≦0.8、0≦h≦0.8、0≦i≦0.8、a+b+d+e+f+h+i=1である。
なお、a+b+d+e+f+h+i=1とは、繰り返し単位a、b、d、e、f、h、iを含む高分子化合物において、これらの繰り返し単位の合計量が全繰り返し単位の合計量に対して100モル%であることを示す。
Here, a and b are 0 <a <1, 0 <b <1, and 0 <a + b ≦ 1. In this case, the polymer compound may contain repeating units d, e, f, h, i, which will be described later, as necessary.
However, 0 ≦ d ≦ 1, 0 ≦ e ≦ 0.9, 0 ≦ f ≦ 0.9, 0 ≦ h ≦ 0.9, and 0 ≦ i ≦ 0.9.
Preferably, 0.1 ≦ a ≦ 0.9, 0.1 ≦ b ≦ 0.9, 0.2 ≦ a + b ≦ 1.0, 0 ≦ d ≦ 0.8, 0 ≦ e ≦ 0.6, 0 ≦ f ≦ 0.8, 0 ≦ h ≦ 0.8, 0 ≦ i ≦ 0.8, a + b + d + e + f + h + i = 1.
Note that a + b + d + e + f + h + i = 1 means that in a polymer compound containing repeating units a, b, d, e, f, h, i, the total amount of these repeating units is 100 mol% with respect to the total amount of all repeating units. Indicates that
本発明のレジスト保護膜材料は、特に、ウエハーに形成したフォトレジスト層上にレジスト上層膜材料による保護膜を形成し、水中で露光を行った後、現像を行う液浸リソグラフィーによるパターン形成方法において、上記レジスト上層膜材料として好適に用いられるもので、下記一般式(2)で示される部分構造を有する高分子化合物を添加してなることを特徴とする。 In particular, the resist protective film material of the present invention is a pattern forming method by immersion lithography in which a protective film made of a resist upper layer film material is formed on a photoresist layer formed on a wafer, exposed in water, and then developed. It is suitably used as the resist upper layer film material, and is characterized by adding a polymer compound having a partial structure represented by the following general formula (2).
(式中、R1、R2は水素原子、又は炭素数1〜12の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基で、R1とR2が結合してこれらが結合する炭素原子と共に、好ましくは炭素数3〜20、特に3〜10の環を形成していてもよい。Xは−O−又は−C(=O)−O−である。)
(Wherein R 1 and R 2 are a hydrogen atom or a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, together with the carbon atom to which R 1 and R 2 are bonded and to which these are bonded, Preferably, a ring having 3 to 20 carbon atoms, particularly 3 to 10 carbon atoms may be formed, and X is —O— or —C (═O) —O—.
一般式(2)で示される部分構造を有する高分子化合物の繰り返し単位としては、下記一般式(3)に示すものが好ましい。
(式中、R1、R2は前述の通り。R3、R6は水素原子、フッ素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基である。X’は−O−、−C(=O)−O−又は−C(=O)−O−R7−C(=O)−O−である。R7は炭素数1〜10の直鎖状、分岐状又は環状のアルキレン基である。0≦c≦1、0≦d≦1、0<c+d≦1の範囲である。)
As the repeating unit of the polymer compound having the partial structure represented by the general formula (2), those represented by the following general formula (3) are preferable.
(In the formula, R 1 and R 2 are as described above. R 3 and R 6 are a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group or a trifluoromethyl group. X ′ is —O—, —C (═O) —. O— or —C (═O) —O—R 7 —C (═O) —O—, wherein R 7 is a linear, branched or cyclic alkylene group having 1 to 10 carbon atoms. ≦ c ≦ 1, 0 ≦ d ≦ 1, 0 <c + d ≦ 1.)
この場合、式(2)の部分構造を有する高分子化合物としては、式(3)の繰り返し単位を有するポリマーが好ましく、一般式(3)で示される繰り返し単位のポリマーを使うことによって、水への溶解速度が0.1Å(オングストローム)/s以下であり、2.38質量%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液からなる現像液の溶解速度が300Å/s以上のレジスト保護膜を形成することができる。好ましいアルカリ溶解速度は1,000Å/s以上であり、更に好ましいアルカリ溶解速度は2,000Å/s以上である。アルカリ溶解速度が低すぎると、レジストとのミキシング層において未溶解物が生成し、ブリッジ状の欠陥が発生し易くなり、現像後のレジスト表面が疎水性化し、ブロッブ欠陥が生じ易くなる。ブロッブ欠陥は、疎水性のレジスト表面がリンスのスピンドライ乾燥における液滴の乾燥時に発生する。疎水性表面の水滴の接触角は高く、乾燥によって液滴が小さくなると共に接触角が小さくなり、水滴の内部エネルギーが上昇し、膜の表面を剥ぎ取ったり、酸発生剤などの添加剤を凝集しながら水滴が乾燥することによってブロッブ欠陥となるのである。 In this case, as the polymer compound having the partial structure of the formula (2), a polymer having a repeating unit of the formula (3) is preferable. By using the polymer of the repeating unit represented by the general formula (3), And a resist protective film having a dissolution rate of a developing solution of 2.38 mass% tetramethylammonium hydroxide aqueous solution of 300 Å / s or more can be formed. A preferable alkali dissolution rate is 1,000 Å / s or more, and a more preferable alkali dissolution rate is 2,000 Å / s or more. If the alkali dissolution rate is too low, undissolved substances are generated in the mixing layer with the resist, bridge-like defects are likely to occur, the resist surface after development becomes hydrophobic, and blob defects are likely to occur. Blob defects occur when droplets are dried in spin dry drying of a hydrophobic resist surface. The contact angle of water droplets on the hydrophobic surface is high, the droplets become smaller and smaller when dried, the internal energy of the water droplets increases, the film surface is peeled off, and additives such as acid generators are agglomerated However, when the water droplet dries, it becomes a blob defect.
ヘキサフルオロアルコール基はフッ素原子の高い電気陰性度によって酸性であり、アルカリ水溶液に溶解する。しかしながら、アルカリ水溶液への溶解性は低く、ヘキサフルオロアルコール基を2個以上導入しなければ十分なアルカリ溶解性を与えることはできなかった。本発明のヘキサフルオロアルコール基は、アルコール基のβ位にエステルが結合しているため、エステル基による電子吸引効果が加わり、従来型のヘキサフルオロアルコールよりも酸性度が高い。このため1個のヘキサフルオロアルコール基でも十分なアルカリ溶解性を得ることが可能であり、本発明をなすに至ったものである。 The hexafluoroalcohol group is acidic due to the high electronegativity of the fluorine atom and is dissolved in an alkaline aqueous solution. However, the solubility in an aqueous alkali solution is low, and sufficient alkali solubility could not be provided unless two or more hexafluoroalcohol groups were introduced. In the hexafluoroalcohol group of the present invention, since an ester is bonded to the β-position of the alcohol group, an electron withdrawing effect by the ester group is added, and the acidity is higher than that of the conventional hexafluoroalcohol. For this reason, sufficient alkali solubility can be obtained even with one hexafluoroalcohol group, leading to the present invention.
一般式(3)で示される繰り返し単位cを与えるモノマーとしては、具体的には下記に例示することができる。 Specific examples of the monomer that gives the repeating unit c represented by the general formula (3) include the following.
一般式(3)で示される繰り返し単位dを与えるモノマーとしては、具体的には下記に例示することができる。 Specific examples of the monomer that gives the repeating unit d represented by the general formula (3) include the following.
本発明のレジスト保護膜用ポリマーの繰り返し単位としては、一般式(3)で示される単位c及び/又はdが必須であるが、アルカリ溶解性と、レジスト膜とのミキシングを防止するためにカルボキシル基を有する繰り返し単位eを共重合することができる。繰り返し単位eとしては、具体的には下記に例示することができる。 As the repeating unit of the resist protective film polymer of the present invention, the unit c and / or d represented by the general formula (3) is essential, but in order to prevent alkali solubility and mixing with the resist film, a carboxyl group is used. The repeating unit e having a group can be copolymerized. Specific examples of the repeating unit e can be given below.
また、一般式(3)に示される以外のフルオロアルコールを有する繰り返し単位fを共重合させることができる。繰り返し単位fとしては、具体的には下記に例示することができる。 Moreover, the repeating unit f which has fluoro alcohol other than shown by General formula (3) can be copolymerized. Specific examples of the repeating unit f include the following.
更に、レジスト膜とのミキシングを防止するために、パーフルオロアルキル基を有する繰り返し単位gを共重合することもできる。繰り返し単位gは下記に例示することができる。 Furthermore, in order to prevent mixing with the resist film, a repeating unit g having a perfluoroalkyl group can be copolymerized. The repeating unit g can be illustrated below.
更に、水の滑水性を上げるためにフッ素を含まないアルキル基を有する繰り返し単位hを共重合することもできる。繰り返し単位hは下記に例示することができる。 Furthermore, in order to increase the water slidability, the repeating unit h having an alkyl group containing no fluorine can be copolymerized. The repeating unit h can be exemplified below.
更に、下記に示されるフルオロアルキル基とアルキル基の両方を有する繰り返し単位iを共重合することもできる。 Furthermore, a repeating unit i having both a fluoroalkyl group and an alkyl group shown below can be copolymerized.
更に、下記に示されるヒドロキシ基を有する繰り返し単位jを共重合することもできる。 Furthermore, a repeating unit j having a hydroxy group shown below can be copolymerized.
上記繰り返し単位c、d、e、f、g、h、i、jの比率は0≦c≦1.0、0≦d≦1.0、0<c+d≦1.0、0≦e≦0.9、0≦f≦0.9、0≦g≦0.9、0≦h≦0.9、0≦i≦0.9、0≦j≦0.9、好ましくは0≦c≦0.8、0≦d≦0.8、0.1≦c+d≦0.8、0≦e≦0.6、0≦f≦0.8、0≦g≦0.8、0≦h≦0.8、0≦i≦0.8、0≦j≦0.8の範囲であり、c+d+e+f+g+h+i+j=1である。 The ratio of the repeating units c, d, e, f, g, h, i, j is 0 ≦ c ≦ 1.0, 0 ≦ d ≦ 1.0, 0 <c + d ≦ 1.0, 0 ≦ e ≦ 0. .9, 0 ≦ f ≦ 0.9, 0 ≦ g ≦ 0.9, 0 ≦ h ≦ 0.9, 0 ≦ i ≦ 0.9, 0 ≦ j ≦ 0.9, preferably 0 ≦ c ≦ 0 .8, 0 ≦ d ≦ 0.8, 0.1 ≦ c + d ≦ 0.8, 0 ≦ e ≦ 0.6, 0 ≦ f ≦ 0.8, 0 ≦ g ≦ 0.8, 0 ≦ h ≦ 0 0.8, 0 ≦ i ≦ 0.8, 0 ≦ j ≦ 0.8, and c + d + e + f + g + h + i + j = 1.
なお、ここで、c+d+e+f+g+h+i+j=1とは、繰り返し単位c、d、e、f、g、h、iを含む高分子化合物において、繰り返し単位c、d、e、f、g、h、i、jの合計量が全繰り返し単位の合計量に対して100モル%であることを示す。 Here, c + d + e + f + g + h + i + j = 1 means that in a polymer compound containing repeating units c, d, e, f, g, h, i, repeating units c, d, e, f, g, h, i, j The total amount of is 100 mol% with respect to the total amount of all repeating units.
本発明に係る高分子化合物は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)によるポリスチレン換算の重量平均分子量が1,000〜500,000、好ましくは2,000〜30,000であることが望ましい。重量平均分子量が小さすぎるとレジスト材料とミキシングを起こしたり、水に溶解し易くなったりする。大きすぎるとスピンコート後の成膜性に問題が生じたり、アルカリ溶解性が低下したりすることがある。 The polymer compound according to the present invention has a polystyrene-equivalent weight average molecular weight of 1,000 to 500,000, preferably 2,000 to 30,000, as determined by gel permeation chromatography (GPC). If the weight average molecular weight is too small, mixing with the resist material occurs, or it becomes easy to dissolve in water. If it is too large, there may be a problem in film formability after spin coating, or the alkali solubility may be lowered.
これら高分子化合物を合成するには、1つの方法としては所用の各繰り返し単位を得るための不飽和結合を有するモノマーを有機溶剤中、ラジカル開始剤を加え、加熱重合を行うことにより、高分子化合物を得ることができる。重合時に使用する有機溶剤としては、トルエン、ベンゼン、テトラヒドロフラン、ジエチルエーテル、ジオキサン、メタノール、エタノール、イソプロパノール等が例示できる。重合開始剤としては、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル(AIBN)、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)、ジメチル−2,2−アゾビス(2−メチルプロピオネート)、ベンゾイルパーオキシド、ラウロイルパーオキシド等が例示でき、好ましくは50〜80℃に加熱して重合できる。反応時間としては2〜100時間、好ましくは5〜20時間である。モノマー段階のフルオロアルコール基はアセチル基やアセタールなどで置換されていて、重合後にアルカリ処理又は酸処理によってフルオロアルコールにしてもよい。 In order to synthesize these polymer compounds, as one method, a monomer having an unsaturated bond for obtaining each desired repeating unit is added to a radical initiator in an organic solvent, and heat polymerization is performed to obtain a polymer. A compound can be obtained. Examples of the organic solvent used at the time of polymerization include toluene, benzene, tetrahydrofuran, diethyl ether, dioxane, methanol, ethanol, isopropanol and the like. As polymerization initiators, 2,2'-azobisisobutyronitrile (AIBN), 2,2'-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile), dimethyl-2,2-azobis (2-methylpropio) Nate), benzoyl peroxide, lauroyl peroxide, and the like, preferably polymerized by heating to 50 to 80 ° C. The reaction time is 2 to 100 hours, preferably 5 to 20 hours. The fluoroalcohol group at the monomer stage is substituted with an acetyl group or an acetal, and may be converted to a fluoroalcohol by alkali treatment or acid treatment after polymerization.
本発明のレジスト保護膜材料は、上記高分子化合物を溶媒に溶解させて用いることが好ましい。またこの場合、スピンコーティング法による成膜性の点から、上記高分子化合物の濃度が0.1〜20質量%、特に0.5〜10質量%となるように溶媒を使用することが好ましい。 The resist protective film material of the present invention is preferably used by dissolving the polymer compound in a solvent. In this case, it is preferable to use a solvent so that the concentration of the polymer compound is 0.1 to 20% by mass, particularly 0.5 to 10% by mass, from the viewpoint of film formability by spin coating.
用いられる溶媒としては特に限定されないが、レジスト層を溶解させる溶媒は好ましくない。例えば、レジスト溶媒として用いられるシクロヘキサノン、メチル−2−n−アミルケトン等のケトン類、3−メトキシブタノール、3−メチル−3−メトキシブタノール、1−メトキシ−2−プロパノール、1−エトキシ−2−プロパノール等のアルコール類、プロピレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル等のエーテル類、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、乳酸エチル、ピルビン酸エチル、酢酸ブチル、3−メトキシプロピオン酸メチル、3−エトキシプロピオン酸エチル、酢酸tert−ブチル、プロピオン酸tert−ブチル、プロピレングリコールモノ−tert−ブチルエーテルアセテート等のエステル類などは好ましくない。 The solvent used is not particularly limited, but a solvent that dissolves the resist layer is not preferable. For example, ketones such as cyclohexanone and methyl-2-n-amyl ketone used as a resist solvent, 3-methoxybutanol, 3-methyl-3-methoxybutanol, 1-methoxy-2-propanol, 1-ethoxy-2-propanol Alcohols such as propylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, propylene glycol dimethyl ether and diethylene glycol dimethyl ether, propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monoethyl ether acetate , Ethyl lactate, ethyl pyruvate, butyl acetate, methyl 3-methoxypropionate, 3-ethoxy Ethyl propionate, acetate tert- butyl, tert- butyl propionate, and esters such as propylene glycol monobutyl -tert- butyl ether acetate is not preferable.
レジスト層を溶解しない溶媒としては、炭素数4以上の高級アルコール、トルエン、キシレン、アニソール、ヘキサン、シクロヘキサン、エーテルなどの非極性溶媒を挙げることができる。これらの中で最も好ましいのは、炭素数8〜12のエーテル化合物であり、具体的にはジ−n−ブチルエーテル、ジ−イソブチルエーテル、ジ−secブチルエーテル、ジ−n−ペンチルエーテル、ジイソペンチルエーテル、ジ−sec−ペンチルエーテル、ジ−t−アミルエーテル、ジ−n−ヘキシルエーテルが挙げられ、引火点の観点から炭素数10〜12のエーテル化合物が好ましく、最も好ましいのはジイソペンチルエーテル、ジ−n−ペンチルエーテルである。炭素数4以上の高級アルコールとしては、具体的には1−ブチルアルコール、2−ブチルアルコール、イソブチルアルコール、tert−ブチルアルコール、1−ペンタノール、2−ペンタノール、3−ペンタノール、tert−アミルアルコール、ネオペンチルアルコール、2−メチル−1−ブタノール、3−メチル−1−ブタノール、3−メチル−3−ペンタノール、シクロペンタノール、1−ヘキサノール、2−ヘキサノール、3−ヘキサノール、2,3−ジメチル−2−ブタノール、3,3−ジメチル−1−ブタノール、3,3−ジメチル−2−ブタノール、2−エチル−1−ブタノール、2−メチル−1−ペンタノール、2−メチル−2−ペンタノール、2−メチル−3−ペンタノール、3−メチル−1−ペンタノール、3−メチル−2−ペンタノール、3−メチル−3−ペンタノール、4−メチル−1−ペンタノール、4−メチル−2−ペンタノール、4−メチル−3−ペンタノール、シクロヘキサノールが挙げられる。 Examples of the solvent that does not dissolve the resist layer include non-polar solvents such as higher alcohols having 4 or more carbon atoms, toluene, xylene, anisole, hexane, cyclohexane, and ether. Among these, the most preferred are C8-12 ether compounds, specifically, di-n-butyl ether, di-isobutyl ether, di-secbutyl ether, di-n-pentyl ether, diisopentyl. Examples include ether, di-sec-pentyl ether, di-t-amyl ether, and di-n-hexyl ether. From the viewpoint of flash point, ether compounds having 10 to 12 carbon atoms are preferable, and diisopentyl ether is most preferable. Di-n-pentyl ether. Specific examples of higher alcohols having 4 or more carbon atoms include 1-butyl alcohol, 2-butyl alcohol, isobutyl alcohol, tert-butyl alcohol, 1-pentanol, 2-pentanol, 3-pentanol, and tert-amyl. Alcohol, neopentyl alcohol, 2-methyl-1-butanol, 3-methyl-1-butanol, 3-methyl-3-pentanol, cyclopentanol, 1-hexanol, 2-hexanol, 3-hexanol, 2,3 -Dimethyl-2-butanol, 3,3-dimethyl-1-butanol, 3,3-dimethyl-2-butanol, 2-ethyl-1-butanol, 2-methyl-1-pentanol, 2-methyl-2- Pentanol, 2-methyl-3-pentanol, 3-methyl-1-pentanol, 3-methyl 2-pentanol, 3-methyl-3-pentanol, 4-methyl-1-pentanol, 4-methyl-2-pentanol, 4-methyl-3-pentanol, cyclohexanol.
一方、フッ素系の溶媒もレジスト層を溶解しないので好ましく用いることができる。
このようなフッ素置換された溶媒を例示すると、2−フルオロアニソール、3−フルオロアニソール、4−フルオロアニソール、2,3−ジフルオロアニソール、2,4−ジフルオロアニソール、2,5−ジフルオロアニソール、5,8−ジフルオロ−1,4−ベンゾジオキサン、2,3−ジフルオロベンジルアルコール、1,3−ジフルオロ−2−プロパノール、2’,4’−ジフルオロプロピオフェノン、2,4−ジフルオロトルエン、トリフルオロアセトアルデヒドエチルヘミアセタール、トリフルオロアセトアミド、トリフルオロエタノール、2,2,2−トリフルオロエチルブチレート、エチルヘプタフルオロブチレート、エチルヘプタフルオロブチルアセテート、エチルヘキサフルオログルタリルメチル、エチル−3−ヒドロキシ−4,4,4−トリフルオロブチレート、エチル−2−メチル−4,4,4−トリフルオロアセトアセテート、エチルペンタフルオロベンゾエート、エチルペンタフルオロプロピオネート、エチルペンタフルオロプロピニルアセテート、エチルパーフルオロオクタノエート、エチル−4,4,4−トリフルオロアセトアセテート、エチル−4,4,4−トリフルオロブチレート、エチル−4,4,4−トリフルオロクロトネート、エチルトリフルオロスルホネート、エチル−3−(トリフルオロメチル)ブチレート、エチルトリフルオロピルベート、S−エチルトリフルオロアセテート、フルオロシクロヘキサン、2,2,3,3,4,4,4−ヘプタフルオロ−1−ブタノール、1,1,1,2,2,3,3−ヘプタフルオロ−7,7−ジメチル−4,6−オクタンジオン、1,1,1,3,5,5,5−ヘプタフルオロペンタン−2,4−ジオン、3,3,4,4,5,5,5−ヘプタフルオロ−2−ペンタノール、3,3,4,4,5,5,5−ヘプタフルオロ−2−ペンタノン、イソプロピル4,4,4−トリフルオロアセトアセテート、メチルパーフルオロデナノエート、メチルパーフルオロ(2−メチル−3−オキサヘキサノエート)、メチルパーフルオロノナノエート、メチルパーフルオロオクタノエート、メチル−2,3,3,3−テトラフルオロプロピオネート、メチルトリフルオロアセトアセテート、1,1,1,2,2,6,6,6−オクタフルオロ−2,4−ヘキサンジオン、2,2,3,3,4,4,5,5−オクタフルオロ−1−ペンタノール、1H,1H,2H,2H−パーフルオロ−1−デカノール、パーフルオロ(2,5−ジメチル−3,6−ジオキサンアニオニック)酸メチルエステル、2H−パーフルオロ−5−メチル−3,6−ジオキサノナン、1H,1H,2H,3H,3H−パーフルオロノナン−1,2−ジオール、1H,1H,9H−パーフルオロ−1−ノナノール、1H,1H−パーフルオロオクタノール、1H,1H,2H,2H−パーフルオロオクタノール、2H−パーフルオロ−5,8,11,14−テトラメチル−3,6,9,12,15−ペンタオキサオクタデカン、パーフルオロトリブチルアミン、パーフルオロトリヘキシルアミン、パーフルオロ−2,5,8−トリメチル−3,6,9−トリオキサドデカン酸メチルエステル、パーフルオロトリペンチルアミン、パーフルオロトリプロピルアミン、1H,1H,2H,3H,3H−パーフルオロウンデカン−1,2−ジオール、トルフルオロブタノール1,1,1−トリフルオロ−5−メチル−2,4−ヘキサンジオン、1,1,1−トリフルオロ−2−プロパノール、3,3,3−トリフルオロ−1−プロパノール、1,1,1−トリフルオロ−2−プロピルアセテート、パーフルオロブチルテトラヒドロフラン、パーフルオロデカリン、パーフルオロ(1,2−ジメチルシクロヘキサン)、パーフルオロ(1,3−ジメチルシクロヘキサン)、プロピレングリコールトリフルオロメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールメチルエーテルトリフルオロメチルアセテート、トリフルオロメチル酢酸ブチル、3−トリフルオロメトキシプロピオン酸メチル、パーフルオロシクロヘキサノン、プロピレングリコールトリフルオロメチルエーテル、トリフルオロ酢酸ブチル、1,1,1−トリフルオロ−5,5−ジメチル−2,4−ヘキサンジオン、1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロ−2−プロパノール、1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロ−2−メチル−2−プロパノール、2,2,3,4,4,4−ヘキサフルオロ−1−ブタノール、2−トリフルオロメチル−2−プロパノール,2,2,3,3−テトラフルオロ−1−プロパノール、3,3,3−トリフルオロ−1−プロパノール、4,4,4−トリフルオロ−1−ブタノールなどが挙げられ、これらの1種を単独で又は2種以上を混合して使用することができるが、これらに限定されるものではない。
On the other hand, a fluorine-based solvent can be preferably used because it does not dissolve the resist layer.
Examples of such fluorine-substituted solvents include 2-fluoroanisole, 3-fluoroanisole, 4-fluoroanisole, 2,3-difluoroanisole, 2,4-difluoroanisole, 2,5-difluoroanisole, 5, 8-difluoro-1,4-benzodioxane, 2,3-difluorobenzyl alcohol, 1,3-difluoro-2-propanol, 2 ′, 4′-difluoropropiophenone, 2,4-difluorotoluene, trifluoroacetaldehyde Ethyl hemiacetal, trifluoroacetamide, trifluoroethanol, 2,2,2-trifluoroethyl butyrate, ethyl heptafluorobutyrate, ethyl heptafluorobutyl acetate, ethyl hexafluoroglutaryl methyl, ethyl-3-hydroxy 4,4,4-trifluorobutyrate, ethyl-2-methyl-4,4,4-trifluoroacetoacetate, ethyl pentafluorobenzoate, ethyl pentafluoropropionate, ethyl pentafluoropropynyl acetate, ethyl perfluoroocta Noate, ethyl-4,4,4-trifluoroacetoacetate, ethyl-4,4,4-trifluorobutyrate, ethyl-4,4,4-trifluorocrotonate, ethyltrifluorosulfonate, ethyl-3 -(Trifluoromethyl) butyrate, ethyl trifluoropyruvate, S-ethyl trifluoroacetate, fluorocyclohexane, 2,2,3,3,4,4,4-heptafluoro-1-butanol, 1,1,1 , 2,2,3,3-heptafluoro-7,7-dimethyl Til-4,6-octanedione, 1,1,1,3,5,5,5-heptafluoropentane-2,4-dione, 3,3,4,4,5,5,5-heptafluoro- 2-pentanol, 3,3,4,4,5,5,5-heptafluoro-2-pentanone, isopropyl 4,4,4-trifluoroacetoacetate, methyl perfluorodenanoate, methyl perfluoro (2 -Methyl-3-oxahexanoate), methyl perfluorononanoate, methyl perfluorooctanoate, methyl-2,3,3,3-tetrafluoropropionate, methyl trifluoroacetoacetate, 1,1, 1,2,2,6,6,6-octafluoro-2,4-hexanedione, 2,2,3,3,4,4,5,5-octafluoro-1-pentanol, 1H, H, 2H, 2H-perfluoro-1-decanol, perfluoro (2,5-dimethyl-3,6-dioxane anionic) acid methyl ester, 2H-perfluoro-5-methyl-3,6-dioxanonane, 1H 1H, 2H, 3H, 3H-perfluorononane-1,2-diol, 1H, 1H, 9H-perfluoro-1-nonanol, 1H, 1H-perfluorooctanol, 1H, 1H, 2H, 2H-perfluoro Octanol, 2H-perfluoro-5,8,11,14-tetramethyl-3,6,9,12,15-pentaoxaoctadecane, perfluorotributylamine, perfluorotrihexylamine, perfluoro-2,5 8-trimethyl-3,6,9-trioxadodecanoic acid methyl ester, perfluorotripentyl Min, perfluorotripropylamine, 1H, 1H, 2H, 3H, 3H-perfluoroundecane-1,2-diol, trifluorobutanol 1,1,1-trifluoro-5-methyl-2,4-hexanedione 1,1,1-trifluoro-2-propanol, 3,3,3-trifluoro-1-propanol, 1,1,1-trifluoro-2-propyl acetate, perfluorobutyltetrahydrofuran, perfluorodecalin, Perfluoro (1,2-dimethylcyclohexane), perfluoro (1,3-dimethylcyclohexane), propylene glycol trifluoromethyl ether acetate, propylene glycol methyl ether trifluoromethyl acetate, butyl trifluoromethyl acetate, 3-trifluoromethoxy The Methyl lopionate, perfluorocyclohexanone, propylene glycol trifluoromethyl ether, butyl trifluoroacetate, 1,1,1-trifluoro-5,5-dimethyl-2,4-hexanedione, 1,1,1,3 3,3-hexafluoro-2-propanol, 1,1,1,3,3,3-hexafluoro-2-methyl-2-propanol, 2,2,3,4,4,4-hexafluoro-1 -Butanol, 2-trifluoromethyl-2-propanol, 2,2,3,3-tetrafluoro-1-propanol, 3,3,3-trifluoro-1-propanol, 4,4,4-trifluoro- 1-butanol and the like can be mentioned, and one of these can be used alone, or two or more can be mixed and used, but is not limited thereto.
また、上記溶媒の2種以上の混合溶媒として用いることもでき、特に炭素数8〜12のエーテル化合物と炭素数4以上、特に4〜10の高級アルコールの混合溶媒を最も好ましく用いることができる。混合割合としては、溶媒全体中、高級アルコールを0.1〜90質量%、より好ましくは5〜85質量%、更に好ましくは7〜80質量%混合するのが好ましい。 Moreover, it can also be used as 2 or more types of mixed solvents of the said solvent, and especially the mixed solvent of C8-C12 ether compound and C4 or more, especially 4-10 higher alcohol can be used most preferably. As a mixing ratio, it is preferable that 0.1 to 90% by mass, more preferably 5 to 85% by mass, and still more preferably 7 to 80% by mass of the higher alcohol in the whole solvent.
本発明の非水溶性でかつアルカリ可溶性のレジスト保護膜(上層膜)材料を使ったパターン形成方法について説明する。まず、フォトレジスト層の上に非水溶性でかつアルカリ可溶性のレジスト保護膜(上層膜)材料をスピンコート法などで成膜する。膜厚は10〜500nmの範囲が好ましい。露光方法はレジスト保護膜と投影レンズの間が空気あるいは窒素などの気体であるドライ露光でもよいが、レジスト保護膜と投影レンズ間が液体で満たされている液浸露光でもよい。液浸露光では水が好ましく用いられる。液浸露光において、ウエハー裏面への水の回り込みや、基板からの溶出を防ぐために、ウエハーエッジや裏面のクリーニングの有無、及びそのクリーニング方法は重要である。例えばレジスト保護膜をスピンコート後に40〜130℃の範囲で10〜300秒間ベークすることによって溶媒を揮発させる。レジスト膜や、ドライ露光の場合はスピンコート時にエッジクリーニングを行うが、液浸露光の場合、親水性の高い基板面が水に接触すると、エッジ部分の基板面に水が残ることがあり、好ましいことではない。そのためレジスト保護膜のスピンコート時にはエッジクリーニングをしない方法が挙げられる。 The pattern forming method using the water-insoluble and alkali-soluble resist protective film (upper layer film) material of the present invention will be described. First, a water-insoluble and alkali-soluble resist protective film (upper film) material is formed on the photoresist layer by spin coating or the like. The film thickness is preferably in the range of 10 to 500 nm. The exposure method may be dry exposure in which the space between the resist protective film and the projection lens is a gas such as air or nitrogen, but may be immersion exposure in which the space between the resist protective film and the projection lens is filled with liquid. Water is preferably used in the immersion exposure. In immersion exposure, the presence or absence of cleaning of the wafer edge and back surface and the cleaning method are important in order to prevent water from flowing around the wafer back surface and elution from the substrate. For example, after spin-coating the resist protective film, the solvent is volatilized by baking at 40 to 130 ° C. for 10 to 300 seconds. Edge cleaning is performed at the time of spin coating in the case of a resist film or dry exposure, but in the case of immersion exposure, when a highly hydrophilic substrate surface comes into contact with water, water may remain on the substrate surface of the edge portion, which is preferable. Not that. Therefore, there is a method in which edge cleaning is not performed during spin coating of the resist protective film.
レジスト保護膜を形成後、KrF又はArF液浸リソグラフィーによって水中で露光する。露光後、ポストエクスポジュアーベーク(PEB)を行い、アルカリ現像液で10〜300秒間現像を行う。アルカリ現像液は2.38質量%のテトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液が一般的に広く用いられており、本発明のレジスト保護膜の剥離とレジスト膜の現像を同時に行う。PEB前に、レジスト保護膜上に水が残っている場合がある。水が残っている状態でPEBを行うと、水が保護膜を通過しレジスト中の酸を吸い出してしまい、パターン形成ができなくなる。PEB前に保護膜上の水を完全に除去するため、PEB前のスピンドライ、保護膜表面の乾燥空気や窒素によるパージ、あるいは露光後のステージ上の水回収ノズル形状や水回収プロセスの最適化などによって保護膜上の水を乾燥あるいは回収(ポストソーキング)する必要がある。更に、本発明に示される撥水性の高いレジスト保護膜は、水回収性に優れている特徴がある。 After forming the resist protective film, exposure is performed in water by KrF or ArF immersion lithography. After exposure, post-exposure baking (PEB) is performed, and development is performed with an alkali developer for 10 to 300 seconds. 2.38 mass% tetramethylammonium hydroxide aqueous solution is generally widely used as the alkali developer, and the resist protective film is peeled off and the resist film is developed simultaneously. Before PEB, water may remain on the resist protective film. If PEB is carried out with water remaining, the water passes through the protective film and sucks out the acid in the resist, so that the pattern cannot be formed. In order to completely remove water on the protective film before PEB, spin dry before PEB, purge with dry air or nitrogen on the surface of the protective film, or optimization of the water recovery nozzle shape and water recovery process on the stage after exposure It is necessary to dry or recover (post-soak) the water on the protective film. Furthermore, the resist protective film having high water repellency shown in the present invention is characterized by excellent water recoverability.
レジスト材料の種類は、特に限定されない。ポジ型でもネガ型でもよく、通常の炭化水素系の単層レジスト材料でもよく、珪素原子などを含んだバイレイヤーレジスト材料でもよい。KrF露光におけるレジスト材料は、ベース樹脂としてポリヒドロキシスチレン又はポリヒドロキシスチレン−(メタ)アクリレート共重合体の、ヒドロキシ基あるいはカルボキシル基の水素原子の一部又は全てが酸不安定基で置換された重合体が好ましく用いられる。 The type of resist material is not particularly limited. It may be a positive type or a negative type, and may be an ordinary hydrocarbon-based single layer resist material or a bilayer resist material containing silicon atoms. The resist material used in KrF exposure is a polyhydroxystyrene or polyhydroxystyrene- (meth) acrylate copolymer as a base resin, in which a part or all of the hydrogen atoms of hydroxy groups or carboxyl groups are substituted with acid labile groups. Coalescence is preferably used.
ArF露光におけるレジスト材料は、ベース樹脂として芳香族を含まない構造が必須であり、具体的にはポリアクリル酸及びその誘導体、ノルボルネン誘導体−無水マレイン酸交互重合体及びポリアクリル酸又はその誘導体との3あるいは4元共重合体、テトラシクロドデセン誘導体−無水マレイン酸交互重合体及びポリアクリル酸又はその誘導体との3あるいは4元共重合体、ノルボルネン誘導体−マレイミド交互重合体及びポリアクリル酸又はその誘導体との3あるいは4元共重合体、テトラシクロドデセン誘導体−マレイミド交互重合体及びポリアクリル酸又はその誘導体との3あるいは4元共重合体、及びこれらの2つ以上の、あるいはポリノルボルネン及びメタセシス開環重合体から選択される1種あるいは2種以上の高分子重合体が好ましく用いられる。 The resist material in ArF exposure must have a structure that does not contain an aromatic as a base resin, specifically, polyacrylic acid and its derivatives, norbornene derivative-maleic anhydride alternating polymer, and polyacrylic acid or its derivatives. Tri- or quaternary copolymer, tetracyclododecene derivative-maleic anhydride alternating polymer and polyacrylic acid or a derivative thereof, or ternary copolymer, norbornene derivative-maleimide alternating polymer and polyacrylic acid or the like Tri- or quaternary copolymers with derivatives, tetracyclododecene derivative-maleimide alternating polymers and ternary or quaternary copolymers with polyacrylic acid or its derivatives, and two or more of these, or polynorbornene and One or more polymer polymerizations selected from metathesis ring-opening polymers It is preferably used.
マスクブランクス用のレジスト材料としては、ノボラック、ヒドロキシスチレンベースの樹脂が主に用いられる。これらの樹脂のヒドロキシ基を酸不安定基で置換されたものがポジ型として、架橋剤を添加したものがネガ型として用いられる。ヒドロキシスチレンと(メタ)アクリル誘導体、スチレン、ビニルナフタレン、ビニルアントラセン、ビニルピレン、ヒドロキシビニルナフタレン、ヒドロキシビニルアントラセン、インデン、ヒドロキシインデン、アセナフチレン、ノルボルナジエン類の1種又は2種以上を共重合したポリマーをベースとしてもよい。
マスクブランクス用レジスト保護膜として用いる場合、SiO2、Cr、CrO、CrN、MoSi等のマスクブランクス基板上にフォトレジストを塗布し、レジスト保護膜を形成する。フォトレジストとブランクス基板の間にSOG膜と有機下層膜を形成し、3層構造を形成してもよい。
レジスト保護膜を形成後、真空中で電子ビーム描画機で露光する。露光後、ポストエクスポジュアーベーク(PEB)を行い、アルカリ現像液で10〜300秒間現像を行う。
As resist materials for mask blanks, novolak and hydroxystyrene-based resins are mainly used. Those obtained by substituting hydroxy groups of these resins with acid labile groups are used as positive types, and those added with a crosslinking agent are used as negative types. Based on a copolymer of hydroxystyrene and one or more of (meth) acryl derivatives, styrene, vinylnaphthalene, vinylanthracene, vinylpyrene, hydroxyvinylnaphthalene, hydroxyvinylanthracene, indene, hydroxyindene, acenaphthylene, norbornadiene It is good.
When used as a resist protective film for mask blanks, a photoresist is applied on a mask blank substrate such as SiO 2 , Cr, CrO, CrN, or MoSi to form a resist protective film. A three-layer structure may be formed by forming an SOG film and an organic underlayer film between a photoresist and a blank substrate.
After the resist protective film is formed, exposure is performed with an electron beam drawing machine in a vacuum. After exposure, post-exposure baking (PEB) is performed, and development is performed with an alkali developer for 10 to 300 seconds.
以下、合成例及び実施例と比較例を示して本発明を具体的に説明するが、本発明は下記実施例に制限されるものではない。なお、実施例中、GPCはゲルパーミエーションクロマトグラフィーであり、ポリスチレン換算の重量平均分子量(Mw)、数平均分子量(Mn)を求めた。
また、合成例で使用したモノマー1〜20の構造式を下記に示す。
EXAMPLES Hereinafter, although a synthesis example, an Example, and a comparative example are shown and this invention is demonstrated concretely, this invention is not restrict | limited to the following Example. In the examples, GPC is gel permeation chromatography, and the weight average molecular weight (Mw) and number average molecular weight (Mn) in terms of polystyrene were determined.
The structural formulas of monomers 1 to 20 used in the synthesis examples are shown below.
[合成例1]
200mLのフラスコにモノマー1を29g、溶媒としてメタノールを40g添加した。この反応容器を窒素雰囲気下、−70℃まで冷却し、減圧脱気、窒素フローを3回繰り返した。室温まで昇温後、重合開始剤として2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)を3g加え、65℃まで昇温後、25時間反応させた。この反応溶液をヘキサンに晶出させて樹脂を単離した。得られた樹脂の組成は1H−NMR、分子量はGPCで確認し、実施例ポリマー1とした。
29 g of monomer 1 and 40 g of methanol as a solvent were added to a 200 mL flask. The reaction vessel was cooled to −70 ° C. in a nitrogen atmosphere, and vacuum degassing and nitrogen flow were repeated three times. After raising the temperature to room temperature, 3 g of 2,2′-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile) was added as a polymerization initiator, and the temperature was raised to 65 ° C., followed by reaction for 25 hours. The reaction solution was crystallized from hexane to isolate the resin. The composition of the obtained resin was 1 H-NMR, the molecular weight was confirmed by GPC, and Example polymer 1 was obtained.
[合成例2]
200mLのフラスコにモノマー2を32g、溶媒としてメタノールを40g添加した。この反応容器を窒素雰囲気下、−70℃まで冷却し、減圧脱気、窒素フローを3回繰り返した。室温まで昇温後、重合開始剤として2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)を3g加え、65℃まで昇温後、25時間反応させた。この反応溶液をヘキサンに晶出させて樹脂を単離した。得られた樹脂の組成は1H−NMR、分子量はGPCで確認し、実施例ポリマー2とした。
32 g of monomer 2 and 40 g of methanol as a solvent were added to a 200 mL flask. The reaction vessel was cooled to −70 ° C. in a nitrogen atmosphere, and vacuum degassing and nitrogen flow were repeated three times. After raising the temperature to room temperature, 3 g of 2,2′-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile) was added as a polymerization initiator, and the temperature was raised to 65 ° C., followed by reaction for 25 hours. The reaction solution was crystallized from hexane to isolate the resin. The composition of the obtained resin was confirmed by 1 H-NMR, and the molecular weight was confirmed by GPC.
[合成例3]
200mLのフラスコにモノマー1を20.3g、モノマー3を4.5g、モノマー4を2.3g、溶媒としてメタノールを40g添加した。この反応容器を窒素雰囲気下、−70℃まで冷却し、減圧脱気、窒素フローを3回繰り返した。室温まで昇温後、重合開始剤として2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)を3g加え、65℃まで昇温後、25時間反応させた。この反応溶液をヘキサンに晶出させて樹脂を単離した。得られた樹脂の組成は1H−NMR、分子量はGPCで確認し、実施例ポリマー3とした。
To a 200 mL flask, 20.3 g of monomer 1, 4.5 g of monomer 3, 2.3 g of monomer 4 and 40 g of methanol as a solvent were added. The reaction vessel was cooled to −70 ° C. in a nitrogen atmosphere, and vacuum degassing and nitrogen flow were repeated three times. After raising the temperature to room temperature, 3 g of 2,2′-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile) was added as a polymerization initiator, and the temperature was raised to 65 ° C., followed by reaction for 25 hours. The reaction solution was crystallized from hexane to isolate the resin. The composition of the obtained resin was confirmed by 1 H-NMR, and the molecular weight was confirmed by GPC.
[合成例4]
200mLのフラスコにモノマー1を20.3g、モノマー3を9.0g、溶媒としてメタノールを40g添加した。この反応容器を窒素雰囲気下、−70℃まで冷却し、減圧脱気、窒素フローを3回繰り返した。室温まで昇温後、重合開始剤として2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)を3g加え、65℃まで昇温後、25時間反応させた。この反応溶液をヘキサンに晶出させて樹脂を単離した。得られた樹脂の組成は1H−NMR、分子量はGPCで確認し、実施例ポリマー4とした。
To a 200 mL flask, 20.3 g of monomer 1, 9.0 g of monomer 3 and 40 g of methanol as a solvent were added. The reaction vessel was cooled to −70 ° C. in a nitrogen atmosphere, and vacuum degassing and nitrogen flow were repeated three times. After raising the temperature to room temperature, 3 g of 2,2′-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile) was added as a polymerization initiator, and the temperature was raised to 65 ° C., followed by reaction for 25 hours. The reaction solution was crystallized from hexane to isolate the resin. The composition of the obtained resin was confirmed by 1 H-NMR, and the molecular weight was confirmed by GPC.
[合成例5]
200mLのフラスコにモノマー5を24.3g、モノマー7を6.3g、モノマー8を3.7g、溶媒としてメタノールを20g添加した。この反応容器を窒素雰囲気下、−70℃まで冷却し、減圧脱気、窒素フローを3回繰り返した。室温まで昇温後、重合開始剤として2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)を3g加え、85℃まで昇温後、25時間反応させた。この反応溶液をヘキサンに晶出させて樹脂を単離した。得られた樹脂の組成は1H−NMR、分子量はGPCで確認し、実施例ポリマー5とした。
To a 200 mL flask, 24.3 g of monomer 5, 6.3 g of monomer 7, 3.7 g of monomer 8 and 20 g of methanol as a solvent were added. The reaction vessel was cooled to −70 ° C. in a nitrogen atmosphere, and vacuum degassing and nitrogen flow were repeated three times. After raising the temperature to room temperature, 3 g of 2,2′-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile) was added as a polymerization initiator, and the temperature was raised to 85 ° C. and reacted for 25 hours. The reaction solution was crystallized from hexane to isolate the resin. The composition of the obtained resin was confirmed by 1 H-NMR, and the molecular weight was confirmed by GPC.
[合成例6]
200mLのフラスコにモノマー5を24.3g、モノマー6を3.7g、モノマー9を9.4g、溶媒としてメタノールを20g添加した。この反応容器を窒素雰囲気下、−70℃まで冷却し、減圧脱気、窒素フローを3回繰り返した。室温まで昇温後、重合開始剤として2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)を3g加え、85℃まで昇温後、25時間反応させた。この反応溶液をヘキサンに晶出させて樹脂を単離した。得られた樹脂の組成は1H−NMR、分子量はGPCで確認し、実施例ポリマー6とした。
To a 200 mL flask, 24.3 g of monomer 5, 3.7 g of monomer 6, 9.4 g of monomer 9 and 20 g of methanol as a solvent were added. The reaction vessel was cooled to −70 ° C. in a nitrogen atmosphere, and vacuum degassing and nitrogen flow were repeated three times. After raising the temperature to room temperature, 3 g of 2,2′-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile) was added as a polymerization initiator, and the temperature was raised to 85 ° C. and reacted for 25 hours. The reaction solution was crystallized from hexane to isolate the resin. The composition of the obtained resin was confirmed by 1 H-NMR, and the molecular weight was confirmed by GPC.
[合成例7]
200mLのフラスコにモノマー1を22.5g、モノマー12を5.9g、溶媒としてメタノールを40g添加した。この反応容器を窒素雰囲気下、−70℃まで冷却し、減圧脱気、窒素フローを3回繰り返した。室温まで昇温後、重合開始剤として2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)を3g加え、65℃まで昇温後、25時間反応させた。この反応溶液をヘキサンに晶出させて樹脂を単離した。得られた樹脂の組成は1H−NMR、分子量はGPCで確認し、実施例ポリマー7とした。
To a 200 mL flask, 22.5 g of monomer 1, 5.9 g of monomer 12, and 40 g of methanol as a solvent were added. The reaction vessel was cooled to −70 ° C. in a nitrogen atmosphere, and vacuum degassing and nitrogen flow were repeated three times. After raising the temperature to room temperature, 3 g of 2,2′-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile) was added as a polymerization initiator, and the temperature was raised to 65 ° C., followed by reaction for 25 hours. The reaction solution was crystallized from hexane to isolate the resin. The composition of the obtained resin was 1 H-NMR, the molecular weight was confirmed by GPC, and Example polymer 7 was obtained.
[合成例8]
200mLのフラスコにモノマー13を30.8g、溶媒としてメタノールを40g添加した。この反応容器を窒素雰囲気下、−70℃まで冷却し、減圧脱気、窒素フローを3回繰り返した。室温まで昇温後、重合開始剤として2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)を3g加え、65℃まで昇温後、25時間反応させた。この反応溶液をヘキサンに晶出させて樹脂を単離した。得られた樹脂の組成は1H−NMR、分子量はGPCで確認し、実施例ポリマー8とした。
30.8 g of monomer 13 and 40 g of methanol as a solvent were added to a 200 mL flask. The reaction vessel was cooled to −70 ° C. in a nitrogen atmosphere, and vacuum degassing and nitrogen flow were repeated three times. After raising the temperature to room temperature, 3 g of 2,2′-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile) was added as a polymerization initiator, and the temperature was raised to 65 ° C., followed by reaction for 25 hours. The reaction solution was crystallized from hexane to isolate the resin. The composition of the obtained resin was 1 H-NMR, the molecular weight was confirmed by GPC, and Example polymer 8 was obtained.
[合成例9]
200mLのフラスコにモノマー14を33.4g、溶媒としてメタノールを40g添加した。この反応容器を窒素雰囲気下、−70℃まで冷却し、減圧脱気、窒素フローを3回繰り返した。室温まで昇温後、重合開始剤として2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)を3g加え、65℃まで昇温後、25時間反応させた。この反応溶液をヘキサンに晶出させて樹脂を単離した。得られた樹脂の組成は1H−NMR、分子量はGPCで確認し、実施例ポリマー9とした。
33.4 g of monomer 14 and 40 g of methanol as a solvent were added to a 200 mL flask. The reaction vessel was cooled to −70 ° C. in a nitrogen atmosphere, and vacuum degassing and nitrogen flow were repeated three times. After raising the temperature to room temperature, 3 g of 2,2′-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile) was added as a polymerization initiator, and the temperature was raised to 65 ° C., followed by reaction for 25 hours. The reaction solution was crystallized from hexane to isolate the resin. The composition of the obtained resin was confirmed by 1 H-NMR, the molecular weight was confirmed by GPC, and Example polymer 9 was obtained.
[合成例10]
200mLのフラスコにモノマー1を14.7g、モノマー13を15.4g、溶媒としてメタノールを40g添加した。この反応容器を窒素雰囲気下、−70℃まで冷却し、減圧脱気、窒素フローを3回繰り返した。室温まで昇温後、重合開始剤として2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)を3g加え、65℃まで昇温後、25時間反応させた。この反応溶液をヘキサンに晶出させて樹脂を単離した。得られた樹脂の組成は1H−NMR、分子量はGPCで確認し、実施例ポリマー10とした。
Monomer 1 (14.7 g), monomer 13 (15.4 g), and methanol (40 g) as a solvent were added to a 200 mL flask. The reaction vessel was cooled to −70 ° C. in a nitrogen atmosphere, and vacuum degassing and nitrogen flow were repeated three times. After raising the temperature to room temperature, 3 g of 2,2′-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile) was added as a polymerization initiator, and the temperature was raised to 65 ° C., followed by reaction for 25 hours. The reaction solution was crystallized from hexane to isolate the resin. The composition of the obtained resin was confirmed by 1 H-NMR, and the molecular weight was confirmed by GPC.
[合成例11]
200mLのフラスコにモノマー1を14.7g、モノマー14を16.7g、溶媒としてメタノールを40g添加した。この反応容器を窒素雰囲気下、−70℃まで冷却し、減圧脱気、窒素フローを3回繰り返した。室温まで昇温後、重合開始剤として2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)を3g加え、65℃まで昇温後、25時間反応させた。この反応溶液をヘキサンに晶出させて樹脂を単離した。得られた樹脂の組成は1H−NMR、分子量はGPCで確認し、実施例ポリマー11とした。
Monomer 1 (14.7 g), monomer 14 (16.7 g) and methanol (40 g) as a solvent were added to a 200 mL flask. The reaction vessel was cooled to −70 ° C. in a nitrogen atmosphere, and vacuum degassing and nitrogen flow were repeated three times. After raising the temperature to room temperature, 3 g of 2,2′-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile) was added as a polymerization initiator, and the temperature was raised to 65 ° C., followed by reaction for 25 hours. The reaction solution was crystallized from hexane to isolate the resin. The composition of the obtained resin was confirmed by 1 H-NMR, and the molecular weight was confirmed by GPC.
[合成例12]
200mLのフラスコにモノマー1を20.5g、モノマー15を9.7g、溶媒としてメタノールを40g添加した。この反応容器を窒素雰囲気下、−70℃まで冷却し、減圧脱気、窒素フローを3回繰り返した。室温まで昇温後、重合開始剤として2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)を3g加え、65℃まで昇温後、25時間反応させた。この反応溶液をヘキサンに晶出させて樹脂を単離した。得られた樹脂の組成は1H−NMR、分子量はGPCで確認し、実施例ポリマー12とした。
To a 200 mL flask, 20.5 g of monomer 1, 9.7 g of monomer 15 and 40 g of methanol as a solvent were added. The reaction vessel was cooled to −70 ° C. in a nitrogen atmosphere, and vacuum degassing and nitrogen flow were repeated three times. After raising the temperature to room temperature, 3 g of 2,2′-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile) was added as a polymerization initiator, and the temperature was raised to 65 ° C., followed by reaction for 25 hours. The reaction solution was crystallized from hexane to isolate the resin. The composition of the obtained resin was confirmed by 1 H-NMR, and the molecular weight was confirmed by GPC.
[合成例13]
200mLのフラスコにモノマー1を23.5g、モノマー16を6.6g、溶媒としてメタノールを40g添加した。この反応容器を窒素雰囲気下、−70℃まで冷却し、減圧脱気、窒素フローを3回繰り返した。室温まで昇温後、重合開始剤として2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)を3g加え、65℃まで昇温後、25時間反応させた。この反応溶液をヘキサンに晶出させて樹脂を単離した。得られた樹脂の組成は1H−NMR、分子量はGPCで確認し、実施例ポリマー13とした。
To a 200 mL flask, 23.5 g of monomer 1, 6.6 g of monomer 16 and 40 g of methanol as a solvent were added. The reaction vessel was cooled to −70 ° C. in a nitrogen atmosphere, and vacuum degassing and nitrogen flow were repeated three times. After raising the temperature to room temperature, 3 g of 2,2′-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile) was added as a polymerization initiator, and the temperature was raised to 65 ° C., followed by reaction for 25 hours. The reaction solution was crystallized from hexane to isolate the resin. The composition of the obtained resin was confirmed by 1 H-NMR, and the molecular weight was confirmed by GPC.
[合成例14]
200mLのフラスコにモノマー1を17.6g、モノマー17を14.4g、溶媒としてメタノールを40g添加した。この反応容器を窒素雰囲気下、−70℃まで冷却し、減圧脱気、窒素フローを3回繰り返した。室温まで昇温後、重合開始剤として2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)を3g加え、65℃まで昇温後、25時間反応させた。この反応溶液をヘキサンに晶出させて樹脂を単離した。得られた樹脂の組成は1H−NMR、分子量はGPCで確認し、実施例ポリマー14とした。
Monomer 1 (17.6 g), monomer 17 (14.4 g), and methanol (40 g) as a solvent were added to a 200 mL flask. The reaction vessel was cooled to −70 ° C. in a nitrogen atmosphere, and vacuum degassing and nitrogen flow were repeated three times. After raising the temperature to room temperature, 3 g of 2,2′-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile) was added as a polymerization initiator, and the temperature was raised to 65 ° C., followed by reaction for 25 hours. The reaction solution was crystallized from hexane to isolate the resin. The composition of the obtained resin was confirmed by 1 H-NMR, the molecular weight was confirmed by GPC, and Example polymer 14 was obtained.
[合成例15]
200mLのフラスコにモノマー1を23.5g、モノマー18を9.7g、溶媒としてメタノールを40g添加した。この反応容器を窒素雰囲気下、−70℃まで冷却し、減圧脱気、窒素フローを3回繰り返した。室温まで昇温後、重合開始剤として2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)を3g加え、65℃まで昇温後、25時間反応させた。この反応溶液をヘキサンに晶出させて樹脂を単離した。得られた樹脂の組成は1H−NMR、分子量はGPCで確認し、実施例ポリマー15とした。
23.5 g of monomer 1, 9.7 g of monomer 18 and 40 g of methanol as a solvent were added to a 200 mL flask. The reaction vessel was cooled to −70 ° C. in a nitrogen atmosphere, and vacuum degassing and nitrogen flow were repeated three times. After raising the temperature to room temperature, 3 g of 2,2′-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile) was added as a polymerization initiator, and the temperature was raised to 65 ° C., followed by reaction for 25 hours. The reaction solution was crystallized from hexane to isolate the resin. The composition of the obtained resin was 1 H-NMR, the molecular weight was confirmed by GPC, and Example polymer 15 was obtained.
[合成例16]
200mLのフラスコにモノマー1を11.8g、モノマー17を14.4g、モノマー10を10.0g、溶媒としてメタノールを40g添加した。この反応容器を窒素雰囲気下、−70℃まで冷却し、減圧脱気、窒素フローを3回繰り返した。室温まで昇温後、重合開始剤として2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)を3g加え、65℃まで昇温後、25時間反応させた。この反応溶液をヘキサンに晶出させて樹脂を単離した。得られた樹脂の組成は1H−NMR、分子量はGPCで確認し、実施例ポリマー16とした。
In a 200 mL flask, 11.8 g of monomer 1, 14.4 g of monomer 17, 10.0 g of monomer 10 and 40 g of methanol as a solvent were added. The reaction vessel was cooled to −70 ° C. in a nitrogen atmosphere, and vacuum degassing and nitrogen flow were repeated three times. After raising the temperature to room temperature, 3 g of 2,2′-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile) was added as a polymerization initiator, and the temperature was raised to 65 ° C., followed by reaction for 25 hours. The reaction solution was crystallized from hexane to isolate the resin. The composition of the obtained resin was 1 H-NMR, the molecular weight was confirmed by GPC, and Example polymer 16 was obtained.
[合成例17]
200mLのフラスコにモノマー1を23.5g、モノマー20を4.2g、溶媒としてメタノールを40g添加した。この反応容器を窒素雰囲気下、−70℃まで冷却し、減圧脱気、窒素フローを3回繰り返した。室温まで昇温後、重合開始剤として2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)を3g加え、65℃まで昇温後、25時間反応させた。この反応溶液をヘキサンに晶出させて樹脂を単離した。得られた樹脂の組成は1H−NMR、分子量はGPCで確認し、実施例ポリマー17とした。
[Synthesis Example 17]
23.5 g of monomer 1 and 4.2 g of monomer 20 were added to a 200 mL flask, and 40 g of methanol was added as a solvent. The reaction vessel was cooled to −70 ° C. in a nitrogen atmosphere, and vacuum degassing and nitrogen flow were repeated three times. After raising the temperature to room temperature, 3 g of 2,2′-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile) was added as a polymerization initiator, and the temperature was raised to 65 ° C., followed by reaction for 25 hours. The reaction solution was crystallized from hexane to isolate the resin. The composition of the obtained resin was confirmed by 1 H-NMR, and the molecular weight was confirmed by GPC.
[合成例18]
200mLのフラスコにモノマー1を11.8g、モノマー17を14.4g、ヒドロキシエチルメタクリレートを2.6g、溶媒としてメタノールを40g添加した。この反応容器を窒素雰囲気下、−70℃まで冷却し、減圧脱気、窒素フローを3回繰り返した。室温まで昇温後、重合開始剤として2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)を3g加え、65℃まで昇温後、25時間反応させた。この反応溶液をヘキサンに晶出させて樹脂を単離した。得られた樹脂の組成は1H−NMR、分子量はGPCで確認し、実施例ポリマー18とした。
In a 200 mL flask, 11.8 g of monomer 1, 14.4 g of monomer 17, 2.6 g of hydroxyethyl methacrylate, and 40 g of methanol as a solvent were added. The reaction vessel was cooled to −70 ° C. in a nitrogen atmosphere, and vacuum degassing and nitrogen flow were repeated three times. After raising the temperature to room temperature, 3 g of 2,2′-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile) was added as a polymerization initiator, and the temperature was raised to 65 ° C., followed by reaction for 25 hours. The reaction solution was crystallized from hexane to isolate the resin. The composition of the obtained resin was 1 H-NMR, the molecular weight was confirmed by GPC, and Example polymer 18 was obtained.
[比較合成例1]
200mLのフラスコにモノマー10を35g、溶媒としてメタノールを40g添加した。この反応容器を窒素雰囲気下、−70℃まで冷却し、減圧脱気、窒素フローを3回繰り返した。室温まで昇温後、重合開始剤として2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)を3g加え、65℃まで昇温後、25時間反応させた。この反応溶液をヘキサンに晶出させて樹脂を単離した。得られた樹脂の組成は1H−NMR、分子量はGPCで確認し、比較例ポリマー1とした。
35 g of monomer 10 and 40 g of methanol as a solvent were added to a 200 mL flask. The reaction vessel was cooled to −70 ° C. in a nitrogen atmosphere, and vacuum degassing and nitrogen flow were repeated three times. After raising the temperature to room temperature, 3 g of 2,2′-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile) was added as a polymerization initiator, and the temperature was raised to 65 ° C., followed by reaction for 25 hours. The reaction solution was crystallized from hexane to isolate the resin. The composition of the obtained resin was confirmed by 1 H-NMR, the molecular weight was confirmed by GPC, and Comparative polymer 1 was obtained.
[比較合成例2]
200mLのフラスコにモノマー11を28g、溶媒としてメタノールを40g添加した。この反応容器を窒素雰囲気下、−70℃まで冷却し、減圧脱気、窒素フローを3回繰り返した。室温まで昇温後、重合開始剤として2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)を3g加え、65℃まで昇温後、25時間反応させた。この反応溶液をヘキサンに晶出させて樹脂を単離した。得られた樹脂の組成は1H−NMR、分子量はGPCで確認し、比較例ポリマー2とした。
28 g of monomer 11 and 40 g of methanol as a solvent were added to a 200 mL flask. The reaction vessel was cooled to −70 ° C. in a nitrogen atmosphere, and vacuum degassing and nitrogen flow were repeated three times. After raising the temperature to room temperature, 3 g of 2,2′-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile) was added as a polymerization initiator, and the temperature was raised to 65 ° C., followed by reaction for 25 hours. The reaction solution was crystallized from hexane to isolate the resin. The composition of the obtained resin was 1 H-NMR, the molecular weight was confirmed by GPC, and the polymer was Comparative Example 2.
[比較合成例3]
200mLのフラスコにモノマー10を27.3g、モノマー3を9g、溶媒としてメタノールを40g添加した。この反応容器を窒素雰囲気下、−70℃まで冷却し、減圧脱気、窒素フローを3回繰り返した。室温まで昇温後、重合開始剤として2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)を3g加え、65℃まで昇温後、25時間反応させた。この反応溶液をヘキサンに晶出させて樹脂を単離した。得られた樹脂の組成は1H−NMR、分子量はGPCで確認し、比較例ポリマー3とした。
To a 200 mL flask, 27.3 g of monomer 10, 9 g of monomer 3 and 40 g of methanol as a solvent were added. The reaction vessel was cooled to −70 ° C. in a nitrogen atmosphere, and vacuum degassing and nitrogen flow were repeated three times. After raising the temperature to room temperature, 3 g of 2,2′-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile) was added as a polymerization initiator, and the temperature was raised to 65 ° C., followed by reaction for 25 hours. The reaction solution was crystallized from hexane to isolate the resin. The composition of the obtained resin was confirmed by 1 H-NMR, the molecular weight was confirmed by GPC, and Comparative polymer 3 was obtained.
[比較合成例4]
200mLのフラスコにモノマー19を29.4g、溶媒としてメタノールを40g添加した。この反応容器を窒素雰囲気下、−70℃まで冷却し、減圧脱気、窒素フローを3回繰り返した。室温まで昇温後、重合開始剤として2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)を3g加え、65℃まで昇温後、25時間反応させた。この反応溶液をヘキサンに晶出させて樹脂を単離した。得られた樹脂の組成は1H−NMR、分子量はGPCで確認し、比較例ポリマー4とした。
29.4 g of monomer 19 and 40 g of methanol as a solvent were added to a 200 mL flask. The reaction vessel was cooled to −70 ° C. in a nitrogen atmosphere, and vacuum degassing and nitrogen flow were repeated three times. After raising the temperature to room temperature, 3 g of 2,2′-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile) was added as a polymerization initiator, and the temperature was raised to 65 ° C., followed by reaction for 25 hours. The reaction solution was crystallized from hexane to isolate the resin. The composition of the obtained resin was confirmed by 1 H-NMR, the molecular weight was confirmed by GPC, and a comparative polymer 4 was obtained.
[実施例、比較例]
実施例ポリマー1〜18、比較例ポリマー1〜4は上記合成例に示したポリマーを用いた。
実施例ポリマー1〜18、比較例ポリマー1〜4の0.5gをジイソペンチルエーテル16g、2−メチル−1−ブタノール2gに溶解させ、それぞれ0.2ミクロンサイズのポリプロピレンフィルターで濾過し、レジスト保護膜溶液(TC−1〜6、TC−10〜21、比較TC1〜4)を作製した。なお、レジスト保護膜(TC−7〜9、TC−22〜25)については、TC−7はジイソペンチルエーテル18g、TC−8はジイソペンチルエーテル12g、3−メチル−1−ブタノール8g、TC−9は2,2,2−トリフルオロエチルブチレート18g、TC−22はジイソペンチルエーテル12g、4−メチル−2−ペンタノール8g、TC−23はジ−n−ブチルエーテル5g、3−メチル−1−ブタノール25g、TC−24はジ−n−ペンチルエーテル18g、2−メチル−1−ブタノール2g、TC−25はジイソペンチルエーテル16g、2−ヘプタノール2gに溶解させ、同様にレジスト保護膜溶液を作製した。
[Examples and Comparative Examples]
Examples Polymers 1 to 18 and Comparative Examples Polymers 1 to 4 used the polymers shown in the above synthesis examples.
Example Polymers 1 to 18 and Comparative Example Polymers 1 to 4 (0.5 g) were dissolved in diisopentyl ether (16 g) and 2-methyl-1-butanol (2 g), and each was filtered through a 0.2 micron polypropylene filter. Protective film solutions (TC-1 to 6, TC-10 to 21, and comparative TC1 to 4) were prepared. Regarding resist protective films (TC-7 to 9, TC-22 to 25), TC-7 is 18 g of diisopentyl ether, TC-8 is 12 g of diisopentyl ether, 8 g of 3-methyl-1-butanol, TC-9 is 18 g of 2,2,2-trifluoroethyl butyrate, TC-22 is 12 g of diisopentyl ether, 8 g of 4-methyl-2-pentanol, TC-23 is 5 g of di-n-butyl ether, 3- Methyl-1-butanol 25g, TC-24 dissolved in di-n-pentyl ether 18g, 2-methyl-1-butanol 2g, TC-25 dissolved in diisopentyl ether 16g, 2-heptanol 2g A membrane solution was prepared.
シリコン基板上にレジスト保護膜溶液をスピンコートし、100℃で60秒間ベークした後、50nm膜厚のレジスト保護膜(TC−1〜25、比較TC−1〜4)を作製し、J.A.ウーラム社製分光エリプソメトリを用いて波長193nmにおける保護膜の屈折率を求めた。結果を表1に示す。 After spin-coating a resist protective film solution on a silicon substrate and baking at 100 ° C. for 60 seconds, a resist protective film (TC-1 to 25, comparative TC-1 to 4) having a thickness of 50 nm was prepared. A. The refractive index of the protective film at a wavelength of 193 nm was determined using spectroscopic ellipsometry manufactured by Woollam. The results are shown in Table 1.
次に、上記方法でレジスト保護膜を形成したウエハーを純水で5分間リンスし、膜厚の変動を観察した。結果を表2に示す。 Next, the wafer on which the resist protective film was formed by the above method was rinsed with pure water for 5 minutes, and the change in film thickness was observed. The results are shown in Table 2.
また、上記方法でレジスト保護膜を形成したウエハーを2.38質量%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)水溶液で60秒間現像し、膜厚の変動を観察した。結果を表3に示す。 Further, the wafer on which the resist protective film was formed by the above method was developed with an aqueous 2.38 mass% tetramethylammonium hydroxide (TMAH) solution for 60 seconds, and the change in film thickness was observed. The results are shown in Table 3.
協和界面科学製の傾斜法接触角計Drop Master 500を用いて、上記方法でレジスト保護膜を形成して水平に保ったウエハー上に50μLの純水を滴下し、水玉を形成した。次に、このウエハーを徐々に傾斜させ、水玉が転落し始めるウエハーの角度(転落角)と後退接触角を求めた。結果を表4に示す。 Using an inclination method contact angle meter Drop Master 500 manufactured by Kyowa Interface Science, 50 μL of pure water was dropped on the wafer kept horizontal by forming a resist protective film by the above method to form polka dots. Next, the wafer was gradually tilted, and the wafer angle (falling angle) and receding contact angle at which the polka dots began to fall were determined. The results are shown in Table 4.
また、上記方法でレジスト保護膜を形成したウエハーをリソテックジャパン(株)製溶解速度モニター(Model RDA−790)を用いて2.38質量%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)水溶液でのアルカリ溶解速度を求めた。結果を表5に示す。
転落角が小さいことは、水が流動し易いことを示し、後退接触角が大きいことは高速のスキャン露光においても液滴が残りづらいことを示す。本発明のアルカリ溶解性基を有するポリマーの場合は、ヘキサフルオロアルコール基を2個有するポリマー並の速いアルカリ溶解速度を有しつつ転落角が小さく、後退接触角が大きく滑水性に優れる特徴がある。 A small falling angle indicates that water easily flows, and a large receding contact angle indicates that it is difficult for a droplet to remain even in high-speed scanning exposure. In the case of the polymer having an alkali-soluble group according to the present invention, it has a feature that it has a small alkali fall rate, a large receding contact angle, and excellent water slidability while having an alkali dissolution rate as fast as a polymer having two hexafluoroalcohol groups. .
更に、下記に示すレジストポリマー5g、PAG1 0.25g、クエンチャーであるトリ−n−ブチルアミン0.6gを、55g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(PGMEA)溶液に溶解し、0.2ミクロンサイズのポリプロピレンフィルターで濾過し、レジスト溶液を作製した。Si基板上に作製した日産化学工業(株)製反射防止膜ARC−29Aの87nm膜厚上にレジスト溶液を塗布し、120℃で60秒間ベークして膜厚150nmのレジスト膜を作製した。その上にレジスト保護膜を塗布し、100℃で60秒間ベークした。擬似的な液浸露光を再現するために、露光後の膜の純水リンスを5分間行った。ニコン製ArFスキャナーS307E(NA0.85 σ0.93 4/5輪帯照明、6%ハーフトーン位相シフトマスク)で露光し、純水をかけながら5分間リンスを行い、110℃で60秒間ポストエクスポジュアーベーク(PEB)を行い、2.38質量%TMAH現像液で60秒間現像を行った。
保護膜なしで露光、純水リンス、PEB、現像、また露光後純水リンスを行わない通常のプロセスも行った。
ウエハーを割断し、75nmラインアンドスペースのパターン形状、感度を比較した。結果を表6に示す。
Further, 5 g of a resist polymer shown below, 0.25 g of PAG1, and 0.6 g of tri-n-butylamine as a quencher were dissolved in 55 g of a propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA) solution to obtain a 0.2 micron size polypropylene. Filtration through a filter produced a resist solution. A resist solution was applied on an 87 nm film thickness of an anti-reflective film ARC-29A manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd. produced on a Si substrate, and baked at 120 ° C. for 60 seconds to prepare a resist film having a film thickness of 150 nm. A resist protective film was applied thereon and baked at 100 ° C. for 60 seconds. In order to reproduce the simulated immersion exposure, the exposed film was rinsed with pure water for 5 minutes. Expose with Nikon ArF scanner S307E (NA0.85 σ0.93 4/5 annular illumination, 6% halftone phase shift mask), rinse for 5 minutes while applying pure water, post-exposure at 110 ° C for 60 seconds Arbake (PEB) was performed, and development was performed for 60 seconds with a 2.38 mass% TMAH developer.
A normal process without exposure, pure water rinsing, PEB, development, and post-exposure pure water rinsing was also performed without a protective film.
The wafer was cleaved, and the pattern shape and sensitivity of the 75 nm line and space were compared. The results are shown in Table 6.
フィルターサイズ0.02μmの高密度ポリエチレンフィルターで3回精密濾過を行った上記レジスト溶液と保護膜溶液を準備した。
直径200mmのSi基板上に作製した日産化学工業(株)製反射防止膜ARC−29Aの87nm膜厚上にレジスト溶液を塗布し、120℃で60秒間ベークして膜厚150nmのレジスト膜を作製した。その上にレジスト保護膜を塗布し、100℃で60秒間ベークした。(株)ニコン製ArFスキャナーS307E(NA0.85 σ0.93 4/5輪帯照明、6%ハーフトーン位相シフトマスク)でドライ露光し、110℃で60秒間ポストエクスポジュアーベーク(PEB)を行い、2.38質量%TMAH現像液で60秒間現像を行い、ウエハー全面に100nmラインアンドスペースパターンを形成した。(株)東京精密製欠陥検査装置Win−Win50−1400を用いてピクセルサイズ0.165μmで欠陥を観察した。結果を表7に示す。比較TC−4の欠陥の殆どはライン間がつながるブリッジ状の欠陥であった。
The resist solution and the protective film solution were prepared by microfiltration three times with a high-density polyethylene filter having a filter size of 0.02 μm.
A resist solution is applied on an 87 nm film thickness of an anti-reflective film ARC-29A manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd. produced on a Si substrate having a diameter of 200 mm, and baked at 120 ° C. for 60 seconds to produce a resist film having a film thickness of 150 nm. did. A resist protective film was applied thereon and baked at 100 ° C. for 60 seconds. Dry exposure with Nikon ArF scanner S307E (NA0.85 σ0.93 4/5 ring illumination, 6% halftone phase shift mask) and post exposure bake (PEB) at 110 ° C for 60 seconds Development was performed with a 2.38% by mass TMAH developer for 60 seconds to form a 100 nm line and space pattern on the entire wafer surface. Defects were observed with a pixel size of 0.165 μm using a Tokyo Seimitsu defect inspection device Win-Win 50-1400. The results are shown in Table 7. Most of the defects of comparative TC-4 were bridge-like defects that connected the lines.
電子ビーム描画評価
描画評価では、ラジカル重合で合成した下記EB用ポリマーを用いて、表6に示される組成で溶解させ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(PGMEA)、乳酸エチル(EL)溶液を0.2μmサイズのフィルターで濾過してポジ型レジスト材料を調製した。
得られたポジ型レジスト材料を直径6インチφのSi基板上に、クリーントラックMark5(東京エレクトロン(株)製)を用いてスピンコートし、ホットプレート上で、110℃で60秒間プリベークして200nmのレジスト膜を作製した。その上にレジスト保護膜溶液を塗布し、100℃で60秒間ベークして、厚さ50nmのレジスト保護膜を作製した。これに、(株)日立製作所製HL−800Dを用いてHV電圧50keVで真空チャンバー内描画を行った。その後真空チャンバー内に20時間放置し、描画場所を変えて更に追加で描画を行った。
描画後直ちにクリーントラックMark5(東京エレクトロン(株)製)を用いてホットプレート上で、90℃で60秒間ポストエクスポージャベーク(PEB)を行い、2.38質量%のTMAH水溶液で30秒間パドル現像を行い、ポジ型のパターンを得た。
得られたレジストパターンを次のように評価した。
(株)日立製作所製測長SEM(S−7280)を用いて現像直前に露光した場所において、0.12μmのラインアンドスペースを1:1で解像する露光量における0.12μmのラインアンドスペースのライン寸法を測定し、これから20時間前に露光した場所の同一露光量の0.12μmラインアンドスペースのライン寸法を引いて真空放置における寸法変動量を求めた。寸法変動量において、プラスは真空中放置によってレジスト感度が高感度化、マイナスは低感度化に変動であることを示す。
Electron beam drawing evaluation In the drawing evaluation, 0.2 μm of propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA) and ethyl lactate (EL) solution dissolved in the composition shown in Table 6 using the following EB polymer synthesized by radical polymerization. A positive resist material was prepared by filtering through a size filter.
The obtained positive resist material was spin-coated on a Si substrate having a diameter of 6 inches φ using a clean track Mark 5 (manufactured by Tokyo Electron Ltd.) and pre-baked on a hot plate at 110 ° C. for 60 seconds to 200 nm. A resist film was prepared. A resist protective film solution was applied thereon and baked at 100 ° C. for 60 seconds to produce a resist protective film having a thickness of 50 nm. To this, drawing in a vacuum chamber was performed at an HV voltage of 50 keV using HL-800D manufactured by Hitachi, Ltd. Thereafter, the sample was left in a vacuum chamber for 20 hours, and drawing was performed by changing the drawing place.
Immediately after drawing, post-exposure baking (PEB) was performed at 90 ° C. for 60 seconds on a hot plate using a clean track Mark 5 (manufactured by Tokyo Electron Ltd.), and paddle development was performed for 30 seconds with a 2.38 mass% TMAH aqueous solution. And a positive pattern was obtained.
The obtained resist pattern was evaluated as follows.
0.12 μm line and space at an exposure amount for resolving 0.12 μm line and space 1: 1 at a place exposed immediately before development using a length measuring SEM (S-7280) manufactured by Hitachi, Ltd. The line dimension of 0.12 μm line-and-space at the same exposure amount at the place exposed 20 hours ago was subtracted to determine the amount of dimensional variation when left in a vacuum. In the dimension fluctuation amount, plus indicates that the resist sensitivity is increased by being left in vacuum, and minus indicates that the sensitivity is decreased.
ArF露光において、保護膜なしで露光後純水リンスを行った場合はT−top形状になった。これは発生した酸が水に溶解したためと考えられる。一方、本発明の保護膜を使った場合は形状の変化は起こらなかった。従来型のヘキサフルオロアルコールだけを溶解性基とした保護膜の場合は、現像後のレジスト形状が膜減りでかつテーパー形状となった。
本発明のアルコール基のβ位にエステルが結合しているヘキサフルオロアルコール基を繰り返し単位として有する高分子化合物を用いた保護膜は、アルカリ溶解速度が高く、ドライ露光における欠陥が少なく、しかも滑水性に優れるために液浸露光におけるウォーターマーク状の欠陥を低減できる特徴を有する。
電子線露光では、本発明のレジスト保護膜を適用することによって、露光後の真空放置における安定性が向上した。
In ArF exposure, when a pure water rinse was performed after exposure without a protective film, a T-top shape was obtained. This is probably because the generated acid was dissolved in water. On the other hand, when the protective film of the present invention was used, the shape did not change. In the case of a conventional protective film having only a hexafluoroalcohol as a soluble group, the resist shape after development is reduced and becomes a tapered shape.
The protective film using a polymer compound having a hexafluoroalcohol group having an ester bonded to the β-position of the alcohol group as a repeating unit according to the present invention has a high alkali dissolution rate, few defects in dry exposure, and lubricity. Therefore, it has a feature that can reduce watermark-like defects in immersion exposure.
In the electron beam exposure, by applying the resist protective film of the present invention, the stability in exposure to vacuum after exposure was improved.
Claims (8)
(式中、R1、R2は水素原子、又は炭素数1〜12の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基で、R 1 とR 2 が結合してこれらが結合する炭素原子と共に環を形成していてもよい。R3、R6は水素原子、フッ素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基である。X’は−O−、−C(=O)−O−又は−C(=O)−O−R7−C(=O)−O−である。R7は炭素数1〜10の直鎖状、分岐状又は環状のアルキレン基である。0≦c≦1、0≦d≦1、0<c+d≦1の範囲である。) Having a repeating unit represented by the following following general formula (3), is dissolved a polymer compound weight average molecular weight in terms of polystyrene by gel permeation chromatography is 1,000 to 500,000, the polymer compound solvent features and, Relais resist protective film material that containing an ether compound having 8 to 12 carbon atoms as.
(In the formula, R 1 and R 2 are a hydrogen atom or a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, and a ring together with the carbon atom to which R 1 and R 2 are bonded to each other) . may form a R 3, R 6 is a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group or a trifluoromethyl group .X 'is -O -, - C (= O ) -O- or -C ( ═O) —O—R 7 —C (═O) —O—, wherein R 7 is a linear, branched or cyclic alkylene group having 1 to 10 carbon atoms, 0 ≦ c ≦ 1, 0. ≦ d ≦ 1, 0 <c + d ≦ 1.)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007012135A JP5247035B2 (en) | 2006-01-31 | 2007-01-23 | Resist protective film material and pattern forming method |
Applications Claiming Priority (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006022351 | 2006-01-31 | ||
JP2006022351 | 2006-01-31 | ||
JP2006232910 | 2006-08-30 | ||
JP2006232910 | 2006-08-30 | ||
JP2007012135A JP5247035B2 (en) | 2006-01-31 | 2007-01-23 | Resist protective film material and pattern forming method |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2008081716A JP2008081716A (en) | 2008-04-10 |
JP5247035B2 true JP5247035B2 (en) | 2013-07-24 |
Family
ID=39352886
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2007012135A Active JP5247035B2 (en) | 2006-01-31 | 2007-01-23 | Resist protective film material and pattern forming method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5247035B2 (en) |
Families Citing this family (18)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4842844B2 (en) * | 2006-04-04 | 2011-12-21 | 信越化学工業株式会社 | Resist material and pattern forming method using the same |
JP4980040B2 (en) * | 2006-12-20 | 2012-07-18 | 東京応化工業株式会社 | Resist coating film forming material and resist pattern forming method |
JP4809378B2 (en) * | 2007-03-13 | 2011-11-09 | 信越化学工業株式会社 | Resist underlayer film material and pattern forming method using the same |
JP5381298B2 (en) * | 2008-05-12 | 2014-01-08 | 信越化学工業株式会社 | Resist protective film material and pattern forming method |
JP5196025B2 (en) * | 2009-09-15 | 2013-05-15 | Jsr株式会社 | Upper layer film forming composition and method for forming photoresist pattern |
JP5573578B2 (en) | 2009-10-16 | 2014-08-20 | 信越化学工業株式会社 | Pattern forming method and resist material |
JP5440468B2 (en) | 2010-01-20 | 2014-03-12 | 信越化学工業株式会社 | Pattern formation method |
JP5387601B2 (en) | 2010-03-24 | 2014-01-15 | 信越化学工業株式会社 | Acetal compound, polymer compound, resist material and pattern forming method |
JP5729171B2 (en) | 2010-07-06 | 2015-06-03 | 信越化学工業株式会社 | Pattern formation method |
JP5533797B2 (en) | 2010-07-08 | 2014-06-25 | 信越化学工業株式会社 | Pattern formation method |
JP5510176B2 (en) * | 2010-08-17 | 2014-06-04 | 信越化学工業株式会社 | Resist material and pattern forming method |
TWI506370B (en) | 2011-01-14 | 2015-11-01 | Shinetsu Chemical Co | Patterning process and resist composition |
JP5884521B2 (en) | 2011-02-09 | 2016-03-15 | 信越化学工業株式会社 | Pattern formation method |
JP5644788B2 (en) | 2012-02-10 | 2014-12-24 | 信越化学工業株式会社 | Monomer, polymer compound, resist material and pattern forming method |
JP5962520B2 (en) | 2013-01-15 | 2016-08-03 | 信越化学工業株式会社 | Monomer, polymer compound, resist material and pattern forming method |
JP5910536B2 (en) | 2013-02-22 | 2016-04-27 | 信越化学工業株式会社 | Monomer, polymer compound, resist material and pattern forming method |
JP6137046B2 (en) | 2014-05-09 | 2017-05-31 | 信越化学工業株式会社 | Monomer, polymer compound, resist material and pattern forming method |
JP6384424B2 (en) | 2014-09-04 | 2018-09-05 | 信越化学工業株式会社 | Resist composition and pattern forming method |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3874081B2 (en) * | 2000-09-07 | 2007-01-31 | 信越化学工業株式会社 | Polymer compound, resist material, and pattern forming method |
JP2004271844A (en) * | 2003-03-07 | 2004-09-30 | Fuji Photo Film Co Ltd | Positive resist composition |
JP4631297B2 (en) * | 2004-03-10 | 2011-02-16 | Jsr株式会社 | (Meth) acrylic acid polymer and radiation sensitive resin composition |
JP4484603B2 (en) * | 2004-03-31 | 2010-06-16 | セントラル硝子株式会社 | Topcoat composition |
US8597867B2 (en) * | 2004-05-06 | 2013-12-03 | Jsr Corporation | Lactone copolymer and radiation-sensitive resin composition |
EP2468780B1 (en) * | 2004-09-30 | 2013-11-13 | JSR Corporation | Copolymer and top coating composition |
JP4742685B2 (en) * | 2005-06-03 | 2011-08-10 | Jsr株式会社 | Polymer for liquid immersion upper layer film and composition for forming upper layer film for liquid immersion |
JP4614092B2 (en) * | 2006-01-31 | 2011-01-19 | 信越化学工業株式会社 | Method for producing fluoroalcohol compound |
-
2007
- 2007-01-23 JP JP2007012135A patent/JP5247035B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2008081716A (en) | 2008-04-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5247035B2 (en) | Resist protective film material and pattern forming method | |
KR101096954B1 (en) | Polymer, resist protective coating material, and patterning process | |
JP4763511B2 (en) | Resist protective film material and pattern forming method | |
JP4662062B2 (en) | Resist protective film material and pattern forming method | |
JP4895030B2 (en) | Polymer compound, resist protective film material, and pattern forming method | |
JP4684139B2 (en) | Resist protective film material and pattern forming method | |
JP4861237B2 (en) | Resist protective film material and pattern forming method | |
JP4355944B2 (en) | Pattern forming method and resist upper layer film material used therefor | |
JP4697406B2 (en) | Polymer compound, resist protective film material and pattern forming method | |
KR101226410B1 (en) | Resist Protective Coating Material and Patterning Process | |
JP4771083B2 (en) | Resist protective film material and pattern forming method | |
KR101191002B1 (en) | Resist protective film composition and patterning process | |
JP4571598B2 (en) | Resist protective film material and pattern forming method | |
TWI383265B (en) | Resist protective coating material and patterning process | |
JP4482760B2 (en) | Resist protective film material and pattern forming method | |
KR101118160B1 (en) | Resist protective coating material and patterning process | |
JP4553146B2 (en) | Resist protective film material and pattern forming method | |
JP4761065B2 (en) | Resist protective film material and pattern forming method | |
JP4687893B2 (en) | Resist protective film material and pattern forming method | |
JP4718348B2 (en) | Resist protective film material and pattern forming method | |
JP4424492B2 (en) | Resist protective film material and pattern forming method |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20081224 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20110825 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20110831 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20111017 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20120411 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20120522 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20121212 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20130130 |
|
A911 | Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20130212 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20130409 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20130409 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5247035 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20160419 Year of fee payment: 3 |