[go: up one dir, main page]

JP4985987B2 - Pattern formation method - Google Patents

Pattern formation method Download PDF

Info

Publication number
JP4985987B2
JP4985987B2 JP2008266279A JP2008266279A JP4985987B2 JP 4985987 B2 JP4985987 B2 JP 4985987B2 JP 2008266279 A JP2008266279 A JP 2008266279A JP 2008266279 A JP2008266279 A JP 2008266279A JP 4985987 B2 JP4985987 B2 JP 4985987B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
group
carbon atoms
pattern
film
resist
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
Application number
JP2008266279A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2010096896A (en
Inventor
畠山  潤
和弘 片山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shin Etsu Chemical Co Ltd
Original Assignee
Shin Etsu Chemical Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shin Etsu Chemical Co Ltd filed Critical Shin Etsu Chemical Co Ltd
Priority to JP2008266279A priority Critical patent/JP4985987B2/en
Publication of JP2010096896A publication Critical patent/JP2010096896A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4985987B2 publication Critical patent/JP4985987B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Materials For Photolithography (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Photosensitive Polymer And Photoresist Processing (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)

Description

本発明は、特に1回の露光でピッチを半分のラインパターンを形成するサイドウォールスペーサー法のためのレジストパターンの上に酸化膜を形成するパターン形成方法に関するものである。   The present invention particularly relates to a pattern forming method for forming an oxide film on a resist pattern for a sidewall spacer method in which a line pattern having a half pitch is formed by one exposure.

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、1980年代には水銀灯の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、1990年代の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)を用いたフォトリソ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、レジスト膜のエッチング耐性低下等の種々問題により、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(2002))。 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 g-ray (436 nm) or i-line (365 nm) of a mercury lamp as a light source was widely used in the 1980s. As a means for further miniaturization, the method of shortening the exposure wavelength is effective, and mass production after 64 Mbit (process size is 0.25 μm or less) DRAM (Dynamic Random Access Memory) in the 1990s In the process, a KrF excimer laser (248 nm) having a short wavelength was used as an exposure light source instead 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. Photolithography 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, the cost of the scanner is increased by using a large amount of expensive CaF 2 single crystal for the projection lens, the optical system is changed due to the introduction of the hard pellicle because the durability of the soft pellicle is extremely low, and the etching resistance of the resist film is reduced. Due to various problems, it has been proposed to advance F 2 lithography and early introduction of ArF immersion lithography (Non-Patent Document 1: Proc. SPIE Vol. 4690 xxix (2002)).

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、NA(開口数)1.0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近くにまで上げることができる。当初、水温変化に伴う屈折率変化による解像性の劣化やフォーカスのシフトが指摘された。水温を1/100℃以内にコントロールすることと、露光によるレジスト膜からの発熱による影響もほぼ心配ないことが確認され、屈折率変化の問題が解決された。水中のマイクロバブルがパターン転写されることも危惧されたが、水の脱気を十分に行うことと、露光によるレジスト膜からのバブル発生の心配がないことが確認された。1980年代の液浸リソグラフィーの初期段階では、ステージを全て水に浸ける方式が提案されていたが、高速スキャナーの動作に対応するために投影レンズとウエハーの間のみに水を挿入し、水の給排水ノズルを備えたパーシャルフィル方式が採用された。水を用いた液浸によって原理的にはNAが1以上のレンズ設計が可能になったが、従来の屈折率系による光学系では巨大なレンズになってしまい、レンズが自身の自重によって変形してしまう問題が生じた。よりコンパクトなレンズ設計のために反射屈折(Catadioptric)光学系が提案され、NA1.0以上のレンズ設計が加速された。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(非特許文献2:Proc. SPIE Vol. 5040 p724(2003))、更にはNA1.35のレンズの開発も行われている。   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 pattern formation is possible even with a lens having an NA (numerical aperture) of 1.0 or more. Theoretically, the NA can be increased to near 1.44. Initially, it was pointed out that the resolution was deteriorated and the focus shifted due to the change in refractive index accompanying the change in water temperature. It was confirmed that the water temperature was controlled within 1/100 ° C. and the influence of the heat generated from the resist film due to exposure was almost no worry, and the problem of refractive index change was solved. It was feared that microbubbles in the water could be transferred to the pattern, but it was confirmed that the water was sufficiently degassed and that there was no risk of bubble formation from the resist film due to exposure. In the early stage of immersion lithography in the 1980s, a method was proposed in which all stages were immersed in water, but water was inserted only between the projection lens and the wafer to accommodate the operation of the high-speed scanner, and water was supplied and drained. A partial fill system with a nozzle was adopted. In principle, lens design with an NA of 1 or more became possible by immersion using water, but the conventional optical system based on the refractive index system became a huge lens, and the lens was deformed by its own weight. There was a problem. A catadioptric optical system has been proposed for a more compact lens design, and a lens design with NA of 1.0 or more has been accelerated. The possibility of a 45 nm node is shown by combining a lens with NA 1.2 or higher and strong super-resolution technology (Non-patent Document 2: Proc. SPIE Vol. 5040 p724 (2003)), and further development of a lens with NA 1.35. Has also been done.

32nmノードのリソグラフィー技術としては、波長13.5nmの真空紫外光(EUV)リソグラフィーが候補に挙げられている。EUVリソグラフィーの問題点としてはレーザーの高出力化、レジスト膜の高感度化、高解像度化、低ラインウィドスラフネス(LWR)化、無欠陥MoSi積層マスク、反射ミラーの低収差化などが挙げられ、克服すべき問題が山積している。   As a lithography technique for the 32 nm node, vacuum ultraviolet light (EUV) lithography with a wavelength of 13.5 nm is cited as a candidate. Problems with EUV lithography include higher laser output, higher resist film sensitivity, higher resolution, lower linewidth roughness (LWR), defect-free MoSi multilayer mask, and lower reflection mirror aberration. There are a lot of problems to overcome.

NA1.35レンズを使った水液浸リソグラフィーの最高NAで到達できる解像度は40〜38nmであり、32nmには到達できない。そこで更にNAを高めるための高屈折率材料の開発が行われている。レンズのNAの限界を決めるのは投影レンズ、液体、レジスト膜の中で最小の屈折率である。水液浸の場合、投影レンズ(合成石英で屈折率1.5)、レジスト膜(従来のメタクリレート系で屈折率1.7)に比べて水の屈折率が最も低く、水の屈折率によって投影レンズのNAが決まっていた。最近、屈折率1.65の高透明な液体が開発されてきている。この場合、合成石英による投影レンズの屈折率が最も低く、屈折率の高い投影レンズ材料を開発する必要がある。LUAG(Lu3Al512)は屈折率が2以上であり、最も期待される材料ではあるが、複屈折率と吸収が大きい問題を持っている。また、屈折率1.8以上の投影レンズ材料が開発されたとしても屈折率1.65の液体ではNAは1.55止まりであり、32nmを解像できない。32nmを解像するには屈折率1.8以上の液体が必要である。今のところ吸収と屈折率がトレードオフの関係にあり、このような材料は未だ見つかっていない。アルカン系化合物の場合、屈折率を上げるためには直鎖状よりは有橋環式化合物の方が好ましいが、環式化合物は粘度が高いために露光装置ステージの高速スキャンに追随できない問題も孕んでいる。また、屈折率1.8の液体が開発された場合、屈折率の最小がレジスト膜になるために、レジスト膜も1.8以上に高屈折率化する必要がある。 The resolution that can be reached with the highest NA of water immersion lithography using an NA 1.35 lens is 40 to 38 nm and cannot reach 32 nm. Therefore, development of a high refractive index material for further increasing NA is being carried out. It is the minimum refractive index among the projection lens, liquid, and resist film that determines the limit of the NA of the lens. In the case of water immersion, the refractive index of water is the lowest compared with the projection lens (refractive index of 1.5 for synthetic quartz) and resist film (refractive index of 1.7 for conventional methacrylate system). The lens NA was fixed. Recently, highly transparent liquids having a refractive index of 1.65 have been developed. In this case, it is necessary to develop a projection lens material having the lowest refractive index and a high refractive index of the projection lens made of synthetic quartz. LUAG (Lu 3 Al 5 O 12 ) has a refractive index of 2 or more, and is the most expected material, but has a problem of large birefringence and absorption. Even if a projection lens material having a refractive index of 1.8 or higher is developed, the NA of the liquid having a refractive index of 1.65 is only 1.55, and 32 nm cannot be resolved. In order to resolve 32 nm, a liquid having a refractive index of 1.8 or more is required. At present, there is a trade-off between absorption and refractive index, and no such material has yet been found. In the case of an alkane compound, a bridged cyclic compound is preferable to a linear compound in order to increase the refractive index. However, the cyclic compound has a high viscosity, so there is a problem that it cannot follow the high-speed scanning of the exposure apparatus stage. It is. Further, when a liquid having a refractive index of 1.8 is developed, since the minimum refractive index becomes a resist film, the resist film needs to have a high refractive index of 1.8 or more.

ここで最近注目を浴びているのは1回目の露光と現像でパターンを形成し、2回目の露光で1回目のパターンの丁度間にパターンを形成するダブルパターニングプロセスである(非特許文献3:Proc. SPIE Vol. 5992 p557(2005))。ダブルパターニングの方法としては多くのプロセスが提案されている。例えば、1回目の露光と現像でラインとスペースが1:3の間隔のフォトレジストパターンを形成し、ドライエッチングで下層のハードマスクを加工し、その上にハードマスクをもう1層敷いて1回目の露光のスペース部分にフォトレジスト膜の露光と現像でラインパターンを形成してハードマスクをドライエッチングで加工して、初めのパターンのピッチの半分のラインアンドスペースパターンを形成する方法である。また、1回目の露光と現像でスペースとラインが1:3の間隔のフォトレジストパターンを形成し、ドライエッチングで下層のハードマスクをドライエッチングで加工し、その上にフォトレジスト膜を塗布してハードマスクが残っている部分に2回目のスペースパターンを露光し、ハードマスクをドライエッチングで加工する。いずれも2回のドライエッチングでハードマスクを加工する。   Recently, a double patterning process in which a pattern is formed by the first exposure and development and a pattern is formed just between the first pattern by the second exposure (Non-Patent Document 3: Proc.SPIE Vol.5992 p557 (2005)). Many processes have been proposed as a double patterning method. For example, the first exposure and development form a photoresist pattern with 1: 3 line and space spacing, the lower hard mask is processed by dry etching, and another hard mask is laid on the first hard mask. In this method, a line pattern is formed by exposing and developing a photoresist film in a space portion of the exposure, and a hard mask is processed by dry etching to form a line and space pattern that is half the pitch of the initial pattern. Further, a photoresist pattern having a space and line spacing of 1: 3 is formed by the first exposure and development, the underlying hard mask is processed by dry etching, and a photoresist film is applied thereon. A second space pattern is exposed to the portion where the hard mask remains, and the hard mask is processed by dry etching. In either case, the hard mask is processed by two dry etchings.

前述の方法では、ハードマスクを2回敷く必要があり、後者の方法ではハードマスクが1層で済むが、ラインパターンに比べて解像が困難なトレンチパターンを形成する必要がある。後者の方法では、トレンチパターンの形成にネガ型レジスト材料を使う方法がある。これだとポジパターンでラインを形成するのと同じ高コントラストの光を用いることができるが、ポジ型レジスト材料に比べてネガ型レジスト材料の方が溶解コントラストが低いために、ポジ型レジスト材料でラインを形成する場合に比較してネガ型レジスト材料で同じ寸法のトレンチパターンを形成した場合を比較するとネガ型レジスト材料を使った方が解像性が低い。後者の方法で、ポジ型レジスト材料を用いて広いトレンチパターンを形成してから、基板を加熱してトレンチパターンをシュリンクさせるサーマルフロー法や、現像後のトレンチパターンの上に水溶性膜をコートしてから加熱してレジスト膜表面を架橋させることによってトレンチをシュリンクさせるRELACS法を適用させることも考えられるが、プロキシミティーバイアスが劣化するという欠点やプロセスが更に煩雑化し、スループットが低下する欠点が生じる。   In the above-described method, it is necessary to lay a hard mask twice. In the latter method, only one hard mask is required, but it is necessary to form a trench pattern that is difficult to resolve compared to a line pattern. In the latter method, there is a method using a negative resist material for forming a trench pattern. This can use the same high contrast light as forming a line with a positive pattern, but the negative resist material has a lower dissolution contrast than the positive resist material. Compared with the case of forming a line, the case of using a negative resist material to form a trench pattern having the same dimensions is compared. The latter method uses a positive resist material to form a wide trench pattern, then heats the substrate to shrink the trench pattern, or coats a water-soluble film on the developed trench pattern. Although it is conceivable to apply the RELACS method in which the trench is shrunk by heating and then crosslinking the resist film surface, there is a disadvantage that the proximity bias is deteriorated and the process is further complicated and the throughput is reduced. .

前者、後者の方法においても、基板加工のエッチングは2回必要なため、スループットの低下と2回のエッチングによるパターンの変形や位置ずれが生じる問題がある。   Even in the former method and the latter method, etching for substrate processing is required twice, so that there is a problem in that throughput is reduced and pattern deformation and displacement occur due to the two etchings.

エッチングを1回で済ませるために、1回目の露光でネガ型レジスト材料を用い、2回目の露光でポジ型レジスト材料を用いる方法がある。1回目の露光でポジ型レジスト材料を用い、2回目の露光でポジ型レジスト材料が溶解しない炭素4以上の高級アルコールに溶解させたネガ型レジスト材料を用いる方法もある。これらの場合、解像性が低いネガ型レジスト材料を使うと解像性の劣化が生じる。   In order to complete the etching once, there is a method in which a negative resist material is used in the first exposure and a positive resist material is used in the second exposure. There is also a method in which a positive resist material is used in the first exposure, and a negative resist material dissolved in a higher alcohol having 4 or more carbon atoms in which the positive resist material is not dissolved in the second exposure. In these cases, if a negative resist material with low resolution is used, the resolution deteriorates.

ダブルパターニングにおいて最もクリティカルな問題となるのは、1回目のパターンと2回目のパターンの合わせ精度である。位置ずれの大きさがラインの寸法のバラツキとなるために、例えば32nmのラインを10%の精度で形成しようとすると3.2nm以内の合わせ精度が必要となる。現状のスキャナーの合わせ精度が8nm程度であるので、大幅な精度の向上が必要である。   The most critical problem in double patterning is the alignment accuracy of the first and second patterns. Since the size of the positional deviation is a variation in line dimensions, for example, if it is attempted to form a 32 nm line with an accuracy of 10%, an alignment accuracy within 3.2 nm is required. Since the alignment accuracy of the current scanner is about 8 nm, a significant improvement in accuracy is necessary.

スキャナーの合わせ精度の問題や、1つのパターンを2つに分割することが困難であるため、1回の露光でピッチを半分にする方法が検討されている。
ラインパターン両側の側壁に膜を付けてこれによってピッチを半分にする方法が提案されている(非特許文献4:J. Vac. Sci. Technol. B 17(6)、 Nov/Dec 1999)。側壁プロセスとしては、第4回液浸シンポジウム(2007年) 講演番号;PR−01、題名;Implementation of immersion lithography to NAND/CMOS lithography to NAND/CMOS device manufacturing(非特許文献5)において、レジスト下層のハードマスクとその側壁に付けた膜と膜の間のスペースに埋めこんだ膜とをエッチングパターンとして用いるスペーサースペース法と、レジスト下層のハードマスク側壁に付けた膜をエッチングパターンとして用いるスペーサーライン法が提案されている。どちらの方法においてもレジスト下のハードマスクの側壁に付けた膜をエッチングマスクとして用いている。
Since it is difficult to divide one pattern into two due to the problem of alignment accuracy of the scanner, a method of halving the pitch by one exposure has been studied.
A method has been proposed in which a film is attached to the side walls on both sides of the line pattern to thereby halve the pitch (Non-Patent Document 4: J. Vac. Sci. Technol. B 17 (6), Nov / Dec 1999). As the sidewall process, in the fourth immersion symposium (2007), lecture number: PR-01, title: Implementation of immersion lithography to NAND / CMOS lithography to NAND / CMOS device manufacturing (Non-patent Document 5) A spacer space method that uses a hard mask and a film attached to the side wall of the hard mask and a film embedded in a space between the films as an etching pattern, and a spacer line method that uses a film attached to the hard mask side wall under the resist as an etching pattern. Proposed. In either method, a film attached to the side wall of the hard mask under the resist is used as an etching mask.

レジストラインがターゲット寸法からずれるとスペーサースペーサー法ではエッチングマスクとして用いるラインCDがまちまちになるし、スペーサーライン法ではライン位置のバラツキにつながる。どちらの方法においても側壁スペーサーの膜厚制御と現像後のレジストパターンの寸法制御の両方の高精度化が必要である。側壁スペーサー法はいずれの方法を用いても1回の露光でピッチを半分にできるが、ラインの端点はドーナツ状になり、最も端のラインが不必要だったりすることがあるため、これを消去するための露光が必要であり、少なくとも2回の露光が必要である。しかしながら、この場合の2回目の露光においてピッチを半分にするための非常に高精度なアライメントは必要ない。   When the resist line deviates from the target dimension, the line CD used as an etching mask in the spacer spacer method varies, and the spacer line method leads to variations in line position. In either method, it is necessary to improve both the thickness control of the sidewall spacer and the dimension control of the resist pattern after development. The side wall spacer method can halve the pitch with one exposure, but the end point of the line becomes a donut shape, and the end line may be unnecessary, so this is erased. Exposure is required, and at least two exposures are required. However, in this case, very high-precision alignment is not required for halving the pitch in the second exposure.

一般的にハードマスクとしては、ポリシリコン、珪素酸化膜、窒化珪素膜、窒化酸化珪素膜、窒化チタン膜、アモルファスカーボン膜などが用いられる。これらの膜は、化学気相蒸着又は化学蒸着(CVD:Chemical Vapor Deposition)法などで形成される。その上の側壁パターンとしては、ハードマスクとその下の基板を加工するために、ハードマスクとは異なる材質が用いられる。
側壁スペーサー法は、ハードマスクの側壁だけに付けた膜を元にエッチングパターンとするために、ハードマスク上とスペーサーに付いた膜の除去を行わなければならない。スペーサースペース法では、スペース埋めこみ後に側壁パターンの除去が必要であり、スペースライン法ではハードマスクの側壁にスペースパターンを形成後、ハードマスクだけを除去しなければならない。エッチング加工と膜の除去工程数が多く、スループットが低く、高価なプロセスである。
In general, polysilicon, a silicon oxide film, a silicon nitride film, a silicon nitride oxide film, a titanium nitride film, an amorphous carbon film, or the like is used as a hard mask. These films are formed by chemical vapor deposition or chemical vapor deposition (CVD). As the sidewall pattern thereon, a material different from the hard mask is used in order to process the hard mask and the underlying substrate.
In the sidewall spacer method, in order to obtain an etching pattern based on a film attached only to the sidewall of the hard mask, the film on the hard mask and the spacer must be removed. In the spacer space method, it is necessary to remove the side wall pattern after filling the space. In the space line method, after the space pattern is formed on the side wall of the hard mask, only the hard mask has to be removed. This is an expensive process with many etching processes and film removal steps, low throughput and low throughput.

低温CVD法でレジストパターン上に珪素酸化膜を形成してホールパターン径を縮小する方法が提案されており(非特許文献6:Proc. SPIE Vol.6923 p692333−1 (2008))、レジストパターンに直接珪素酸化膜を付ける検討が進んでいる。原子層堆積法;ALD(Atomic Layer Deposition)法はCVD法の1種であり、原子レベルの酸化珪素を積層させていく方法である(非特許文献7:日立評論 2007年4月号、45nmノード対応縦型ALD成膜装置「ALDINNA」、Vertical Batch Atomic Layer Deposition Equipment ALDINNA for 45−nm Node Devices)。膜のコンフォーマル性、膜厚の均一性に優れ、サイドウォールスペーサー用の珪素酸化膜の形成に適していると考えられる。ALD法の欠点はスループットが低いことであったが、大量のウエハーをバッチ処理することによって、時間当たりの処理能力が高くなってきている。
CVD法やALD法で珪素酸化膜を形成するためのシリコンソースとなるガス種としては、クロロシラン、アルコキシシラン(特許文献5:特開2005−197561号公報)が用いられている。
A method of reducing the hole pattern diameter by forming a silicon oxide film on a resist pattern by a low temperature CVD method has been proposed (Non-Patent Document 6: Proc. SPIE Vol. 6923 p692333-1 (2008)). Studies to directly attach a silicon oxide film are in progress. Atomic Layer Deposition: ALD (Atomic Layer Deposition) is a type of CVD method and is a method of laminating silicon oxide at the atomic level (Non-patent Document 7: Hitachi Review, April 2007 issue, 45 nm node) Corresponding vertical ALD film forming apparatus “ALDINNA”, Vertical Batch Atomic Layer Equipment Equipment ALDINA for 45-nm Node Devices). It is considered that the film is excellent in conformality and film thickness uniformity and suitable for forming a silicon oxide film for a sidewall spacer. The disadvantage of the ALD method is that the throughput is low, but the throughput per hour has been increased by batch processing of a large number of wafers.
Chlorosilane and alkoxysilane (Patent Document 5: Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-197561) are used as gas species to be a silicon source for forming a silicon oxide film by a CVD method or an ALD method.

Proc. SPIE Vol. 4690 xxix(2002)Proc. SPIE Vol. 4690 xxix (2002) Proc. SPIE Vol. 5040 p724(2003)Proc. SPIE Vol. 5040 p724 (2003) Proc. SPIE Vol. 5992 p557(2005)Proc. SPIE Vol. 5992 p557 (2005) J. Vac. Sci. Technol. B 17(6)、 Nov/Dec 1999J. et al. Vac. Sci. Technol. B 17 (6), Nov / Dec 1999 第4回液浸シンポジウム(2007年) 講演番号;PR−01、題名;Implementation of immersion lithography to NAND/CMOS lithography to NAND/CMOS device manufacturing4th Immersion Symposium (2007) Lecture number; PR-01, Title; Implementation of immersion lithography to NAND / CMOS lithography to NAND / CMOS device manufacturing Proc. SPIE Vol.6923 p692333−1 (2008)Proc. SPIE Vol. 6923 p692333-1 (2008) 日立評論 2007年4月号、45nmノード対応縦型ALD成膜装置「ALDINNA」、Vertical Batch Atomic Layer Deposition Equipment ALDINNA for 45−nm Node DevicesHitachi review April 2007, 45nm node vertical ALD deposition system "ALDINA", Vertical Batch Atomic Layer Deposition ALDINA for 45-nm Node Devices 特開平5−102029号公報JP-A-5-102029 特開平6−80413号公報Japanese Patent Laid-Open No. 6-80413 特開2006−286711号公報JP 2006-286711 A 特開2008−109093号公報JP 2008-109093 A 特開2005−197561号公報JP 2005-197561 A

上述したように、レジストパターンの側壁に珪素酸化膜系の膜を形成し、これを元に下地を加工するサイドウォールスペーサー法において、レジストパターンに直接珪素酸化膜を形成したときに、原料のシランガスのレジストパターンへの付着速度が遅いために珪素酸化膜の成長速度が低下したり、レジストパターンに珪素酸化膜を形成した後のLWRが低下する問題が生じている。   As described above, when the silicon oxide film is formed on the side wall of the resist pattern and the substrate is processed based on the silicon oxide film, when the silicon oxide film is directly formed on the resist pattern, the raw silane gas As a result, the growth rate of the silicon oxide film decreases, and the LWR after forming the silicon oxide film on the resist pattern decreases.

本発明は、上記事情を改善したもので、レジストパターンの側壁に珪素酸化膜系の膜を形成し、これを元に下地を加工するサイドウォールスペーサー法において、レジストパターン上に珪素酸化膜を形成したときの十分な成長速度を確保し、レジストパターンの変形やLWRの増大を防ぐためのパターン形成方法を提供することを目的とする。   The present invention is an improvement of the above situation, and a silicon oxide film is formed on the side wall of the resist pattern, and a silicon oxide film is formed on the resist pattern in the side wall spacer method in which the base is processed based on this film. It is an object of the present invention to provide a pattern forming method for securing a sufficient growth rate and preventing deformation of a resist pattern and increase in LWR.

上記課題を解決するために、本発明者らによれば、レジストパターンの側壁に珪素酸化膜系の膜を形成し、これによって現像後のレジストパターンの半分のピッチのパターンを加工するサイドウォールスペーサー法において、レジスト表面にアミノ基又はアンモニウム塩を有するシラン化合物を吸着させておき、その上にシラン、クロロシラン、アルコキシシラン、イソシアネートシランによるシランガスを用いて珪素酸化膜を形成する方法が有効であることを知見した。   In order to solve the above-mentioned problems, according to the present inventors, a side wall spacer for forming a silicon oxide film on the side wall of a resist pattern, thereby processing a half-pitch pattern of the resist pattern after development. In this method, a method in which a silane compound having an amino group or an ammonium salt is adsorbed on the resist surface and a silicon oxide film is formed on the silane compound using silane, chlorosilane, alkoxysilane, or isocyanatesilane is effective. I found out.

従って、本発明は、下記のパターン形成方法並びにこれに用いるレジスト材料を提供する。
請求項1:
フォトレジストパターン上に1分子内に少なくとも1つのアミノ基又はアンモニウム塩を有するアミノシラン化合物を吸着させ、その上にCVD(Chemical Vapor Deposition)法又はALD(Atomic Layer Deposition)法によりシラン、クロロシラン、アルコキシシラン及びイソシアネートシランから選ばれるシランガスを酸化して珪素酸化膜を形成することを特徴とするパターン形成方法。
請求項2:
少なくとも1つのアミノ基又はアンモニウム塩を有するアミノシラン化合物が、下記一般式(1)又は(2)で示されることを特徴とする請求項1記載のパターン形成方法。

Figure 0004985987

(式中、R1、R2、R7、R8、R9は水素原子、炭素数1〜10のアミノ基、エーテル基、エステル基又はヒドロキシ基を有していてもよい直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基、炭素数6〜10のアリール基、炭素数2〜12のアルケニル基、又は炭素数7〜12のアラルキル基である。又はR1とR2、R7とR8、R8とR9又はR7とR9とが結合してこれらが結合する窒素原子と共に環を形成していてもよい。R3、R10は炭素数1〜12の直鎖状、分岐状又は環状のアルキレン基で、エーテル基、エステル基、チオエーテル基、フェニレン基又はヒドロキシ基を有していてもよく、R4〜R6、R11〜R13は水素原子、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数6〜10のアリール基、炭素数2〜12のアルケニル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、炭素数6〜10のアリーロキシ基、炭素数2〜12のアルケニロキシ基、炭素数7〜12のアラルキロキシ基、又はヒドロキシ基であり、R4〜R6、R11〜R13の内少なくとも一つがアルコキシ基又はヒドロキシ基である。X-は陰イオンを表す。)
請求項3:
1分子内に少なくとも1つのアミノ基又はアンモニウム塩を有するアミノシラン化合物が、下記一般式(3)又は(4)で示されるものであることを特徴とする請求項1記載のパターン形成方法。
Figure 0004985987

(式中、R20は水素原子、炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基、炭素数6〜10のアリール基、又は炭素数2〜12のアルケニル基であり、ヒドロキシ基、エーテル基(−O−)、エステル基(−COO−)又はアミノ基を有していてもよい。pは1又は2であり、pが1の場合、R21は炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルキレン基であり、エーテル基、エステル基又はフェニレン基を有していてもよい。pが2の場合、R21は上記アルキレン基より水素原子が1個脱離した基である。R22〜R24は水素原子、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数6〜10のアリール基、炭素数2〜12のアルケニル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、炭素数6〜10のアリーロキシ基、炭素数2〜12のアルケニロキシ基、炭素数7〜12のアラルキロキシ基、又はヒドロキシ基であり、R22〜R24の内少なくとも一つがアルコキシ基又はヒドロキシ基である。)
Figure 0004985987

(式中、R3〜R6、R11は請求項2で定義した通りであり、R21〜R24、pは上記の通りである。)
請求項4:
レジストパターンを形成するレジスト材料が、ヒドロキシ基、ヒドロキシナフチル基、カルボキシ基、2,2,2−トリフルオロ−1−ヒドロキシエチル基から選ばれる少なくとも1個の密着性基を有する繰り返し単位と、酸不安定基を有する繰り返し単位とを含む高分子化合物をベースポリマーとする化学増幅ポジ型レジスト材料であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項記載のパターン形成方法。
請求項5:
フォトレジストパターン上に1分子内に少なくとも1つのアミノ基又はアンモニウム塩を有するアミノシラン化合物を吸着させる方法が、スピンコート法、ベーパープライム法、CVD法又はALD法であることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項記載のパターン形成方法。
請求項6:
シラン、クロロシラン、アルコキシシラン及びイソシアネートシランから選ばれるシランガスを酸化するためのガスが、H2O、D2O、O2、O3、H22、NO、NO2の少なくとも1つから選ばれることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項記載のパターン形成方法。
請求項7:
フォトレジストパターン上に形成した珪素酸化膜のスペース部分とフォトレジストパターン上部の珪素酸化膜を除去し、フォトレジストパターン両側の側壁に珪素酸化膜パターンを残し、これを用いてピッチ間の距離を減少させることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項記載のパターン形成方法。
請求項8:
被加工基板上にCVD法又はスピンコート法で作製した炭素の割合が75質量%以上の膜上にフォトレジストパターンを形成し、このフォトレジストパターン上に形成した珪素酸化膜のスペース部分とフォトレジストパターン上部の珪素酸化膜を除去し、フォトレジストパターン両側の側壁に珪素酸化膜パターンを形成し、これをマスクとして炭素膜をドライエッチングにより加工し、炭素膜をマスクにして被加工基板を加工することを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項記載のパターン形成方法。
請求項9:
被加工基板上に気相成長法又はスピンコート法で作製した炭素の割合が75質量%以上の膜とフォトレジスト膜との間に炭化水素材料からなる反射防止膜を敷くことを特徴とする請求項8記載のパターン形成方法。 Accordingly, the present invention provides the following pattern forming method and a resist material used therefor.
Claim 1:
An aminosilane compound having at least one amino group or ammonium salt in one molecule is adsorbed on the photoresist pattern, and silane, chlorosilane, alkoxysilane is deposited thereon by CVD (Chemical Vapor Deposition) method or ALD (Atomic Layer Deposition) method. And a silicon oxide film formed by oxidizing a silane gas selected from isocyanate silane.
Claim 2:
The pattern forming method according to claim 1, wherein the aminosilane compound having at least one amino group or ammonium salt is represented by the following general formula (1) or (2).
Figure 0004985987

(In the formula, R 1 , R 2 , R 7 , R 8 and R 9 are each a hydrogen atom, a linear group optionally having an amino group having 1 to 10 carbon atoms, an ether group, an ester group or a hydroxy group, A branched or cyclic alkyl group, an aryl group having 6 to 10 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 12 carbon atoms, or an aralkyl group having 7 to 12 carbon atoms, or R 1 and R 2 , R 7 and R 8. , R 8 and R 9 or R 7 and R 9 may be combined to form a ring together with the nitrogen atom to which these are bonded, R 3 and R 10 are linear or branched having 1 to 12 carbon atoms. A cyclic or cyclic alkylene group which may have an ether group, an ester group, a thioether group, a phenylene group or a hydroxy group, and R 4 to R 6 and R 11 to R 13 are a hydrogen atom and have 1 to 6 carbon atoms. Alkyl group, aryl group having 6 to 10 carbon atoms, alkenyl group having 2 to 12 carbon atoms, and 1 to 6 carbon atoms Alkoxy group, an aryloxy group having 6 to 10 carbon atoms, alkenyloxy group having 2 to 12 carbon atoms or an Ararukirokishi group, or a hydroxy group of 7 to 12 carbon atoms, at least of R 4 ~R 6, R 11 ~R 13 One is an alkoxy group or a hydroxy group. X represents an anion.)
Claim 3:
2. The pattern forming method according to claim 1, wherein the aminosilane compound having at least one amino group or ammonium salt in one molecule is represented by the following general formula (3) or (4).
Figure 0004985987

(Wherein R 20 is a hydrogen atom, a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an aryl group having 6 to 10 carbon atoms, or an alkenyl group having 2 to 12 carbon atoms; Group, an ether group (—O—), an ester group (—COO—) or an amino group, p is 1 or 2, and when p is 1, R 21 has 1 to 20 carbon atoms. A linear, branched or cyclic alkylene group which may have an ether group, an ester group or a phenylene group, and when p is 2, R 21 is one hydrogen atom removed from the alkylene group. R 22 to R 24 are a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, an aryl group having 6 to 10 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 12 carbon atoms, and an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms. An aryloxy group having 6 to 10 carbon atoms, an alkenyloxy group having 2 to 12 carbon atoms, (It is an aralkyloxy group having 7 to 12 carbon atoms or a hydroxy group, and at least one of R 22 to R 24 is an alkoxy group or a hydroxy group.)
Figure 0004985987

(Wherein R 3 to R 6 and R 11 are as defined in claim 2, and R 21 to R 24 and p are as described above.)
Claim 4:
A resist material for forming a resist pattern includes a repeating unit having at least one adhesive group selected from a hydroxy group, a hydroxy naphthyl group, a carboxy group, and a 2,2,2-trifluoro-1-hydroxyethyl group, an acid 4. The pattern forming method according to claim 1, wherein the pattern forming method is a chemically amplified positive resist material having a base compound of a polymer compound containing a repeating unit having an unstable group.
Claim 5:
2. The method of adsorbing an aminosilane compound having at least one amino group or ammonium salt in one molecule on a photoresist pattern is a spin coating method, a vapor prime method, a CVD method or an ALD method. The pattern formation method of any one of thru | or 4.
Claim 6:
A gas for oxidizing a silane gas selected from silane, chlorosilane, alkoxysilane, and isocyanate silane is selected from at least one of H 2 O, D 2 O, O 2 , O 3 , H 2 O 2 , NO, and NO 2. The pattern forming method according to claim 1, wherein the pattern forming method is performed.
Claim 7:
The silicon oxide film space formed on the photoresist pattern and the silicon oxide film above the photoresist pattern are removed, leaving the silicon oxide film pattern on the sidewalls on both sides of the photoresist pattern, and using this to reduce the distance between pitches. The pattern forming method according to claim 1, wherein the pattern forming method is performed.
Claim 8:
A photoresist pattern is formed on a film having a carbon ratio of 75% by mass or more formed on a substrate to be processed by CVD or spin coating, and a space portion of the silicon oxide film formed on the photoresist pattern and the photoresist. The silicon oxide film above the pattern is removed, the silicon oxide film pattern is formed on the sidewalls on both sides of the photoresist pattern, the carbon film is processed by dry etching using this as a mask, and the substrate to be processed is processed using the carbon film as a mask. The pattern forming method according to claim 1, wherein:
Claim 9:
An antireflection film made of a hydrocarbon material is laid between a film having a carbon ratio of 75% by mass or more and a photoresist film formed by vapor deposition or spin coating on a substrate to be processed. Item 9. The pattern forming method according to Item 8.

本発明によれば、レジストパターンに直接珪素酸化膜系の膜を形成し、これによって現像後のレジストパターンのピッチを縮小するサイドウォールスペーサー法において、アミノ基あるいはアンモニウム塩を有するシラン化合物でレジストパターン表面を覆うことによって、その後のCVD法あるいはALD法による珪素酸化膜形成を促進させ、珪素酸化膜を付けたときのパターンの変形やLWRの増大を防ぎ、精度高くサイドウォールスペーサーパターンを形成することができる。レジストパターンに直接酸化膜を付けるサイドウォールスペーサー法は、従来のレジストの下地のハードマスクに付けるサイドウォールスペーサー法よりもエッチング工程が少ないために、コスト的なメリットが大きい。   According to the present invention, in the sidewall spacer method in which a silicon oxide film is directly formed on a resist pattern and thereby the pitch of the resist pattern after development is reduced, the resist pattern is formed with a silane compound having an amino group or an ammonium salt. By covering the surface, the subsequent CVD method or ALD method promotes the formation of a silicon oxide film, prevents the deformation of the pattern and the increase in LWR when the silicon oxide film is attached, and forms the sidewall spacer pattern with high accuracy. Can do. The sidewall spacer method in which an oxide film is directly applied to a resist pattern has a large cost merit because it requires fewer etching steps than the conventional sidewall spacer method in which a resist mask is attached to a hard mask.

本発明者らは、パターンの両側の側壁に膜を形成してピッチを半分にするサイドウォールスペーサー法において、レジストパターンの側壁に直接珪素酸化膜を形成するためのアミノシランによるレジストパターンの前処理材料の鋭意検討を行った。   In the side wall spacer method in which a film is formed on both side walls of a pattern to halve the pitch, the present inventors have prepared a resist pattern pretreatment material with aminosilane for directly forming a silicon oxide film on the side wall of the resist pattern. We conducted an intensive study.

即ち、本発明者らは、CVD法やALD法でレジストパターン上に直接珪素酸化膜を付けるサイドウォールスペーサー法において、アミノ基又はアンモニウム塩を有するアミノシラン化合物をレジスト表面に吸着させることによって、その後の珪素酸化膜の成長がスムーズに行われ、酸化膜を形成した後のレジストパターンの変形や、LWRの増大を防ぐことができることを見出し、本発明を完成したものである。   That is, the present inventors adsorbed an aminosilane compound having an amino group or an ammonium salt on the resist surface in a sidewall spacer method in which a silicon oxide film is directly formed on a resist pattern by a CVD method or an ALD method. The present invention has been completed by finding that the growth of the silicon oxide film is performed smoothly, and that deformation of the resist pattern after the oxide film is formed and increase in LWR can be prevented.

本発明のパターン形成方法に用いられる少なくとも1つのアミノ基又はアンモニウム塩を有するアミノシラン化合物は、下記一般式(1)又は(2)で示される。

Figure 0004985987

(式中、R1、R2、R7、R8、R9は水素原子、炭素数1〜10のアミノ基、エーテル基、エステル基又はヒドロキシ基を有していてもよい直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基、炭素数6〜10のアリール基、炭素数2〜12のアルケニル基、又は炭素数7〜12のアラルキル基である。又はR1とR2、R7とR8、R8とR9又はR7とR9とが結合してこれらが結合する窒素原子と共に環を形成していてもよい。R3、R10は炭素数1〜12の直鎖状、分岐状又は環状のアルキレン基で、エーテル基、エステル基、チオエーテル基、フェニレン基又はヒドロキシ基を有していてもよく、R4〜R6、R11〜R13は水素原子、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数6〜10のアリール基、炭素数2〜12のアルケニル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、炭素数6〜10のアリーロキシ基、炭素数2〜12のアルケニロキシ基、炭素数7〜12のアラルキロキシ基、又はヒドロキシ基であり、R4〜R6、R11〜R13の内少なくとも一つがアルコキシ基又はヒドロキシ基である。X-はヒドロキシイオン、塩素イオン、臭素イオン、ヨウ素イオン、硫酸イオン、硝酸イオン、アルキルカルボン酸イオン、アリールカルボン酸イオン、アルキルスルホン酸イオン又はアリールスルホン酸イオン等の陰イオンを表す。) The aminosilane compound having at least one amino group or ammonium salt used in the pattern forming method of the present invention is represented by the following general formula (1) or (2).
Figure 0004985987

(In the formula, R 1 , R 2 , R 7 , R 8 and R 9 are each a hydrogen atom, a linear group optionally having an amino group having 1 to 10 carbon atoms, an ether group, an ester group or a hydroxy group, A branched or cyclic alkyl group, an aryl group having 6 to 10 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 12 carbon atoms, or an aralkyl group having 7 to 12 carbon atoms, or R 1 and R 2 , R 7 and R 8. , R 8 and R 9 or R 7 and R 9 may be combined to form a ring together with the nitrogen atom to which these are bonded, R 3 and R 10 are linear or branched having 1 to 12 carbon atoms. A cyclic or cyclic alkylene group which may have an ether group, an ester group, a thioether group, a phenylene group or a hydroxy group, and R 4 to R 6 and R 11 to R 13 are a hydrogen atom and have 1 to 6 carbon atoms. Alkyl group, aryl group having 6 to 10 carbon atoms, alkenyl group having 2 to 12 carbon atoms, and 1 to 6 carbon atoms Alkoxy group, an aryloxy group having 6 to 10 carbon atoms, alkenyloxy group having 2 to 12 carbon atoms or an Ararukirokishi group, or a hydroxy group of 7 to 12 carbon atoms, at least of R 4 ~R 6, R 11 ~R 13 One is an alkoxy group or a hydroxy group, and X represents a hydroxy ion, a chlorine ion, a bromine ion, an iodine ion, a sulfate ion, a nitrate ion, an alkyl carboxylate ion, an aryl carboxylate ion, an alkyl sulfonate ion, or an aryl sulfonate ion. Represents an anion such as

珪素酸化膜基板及びSi基板は表面がシラノールで覆われており、シラノールに対してシラン、クロロシラン、アルコキシシラン、イソシアネートシラン等のシランガスが吸着し、縮合反応によって酸化膜が形成されていく。一方、レジスト膜にはシラン、クロロシラン、アルコキシシラン、イソシアネートシランと縮合反応を引き起こすような1級、2級のヒドロキシ基等の官能基が存在しない場合が多く、珪素酸化膜基板及びSi基板に比べると珪素酸化膜が形成されるとっかかりがないために初期の珪素酸化膜形成速度が遅く、酸化膜形成にタイムラグが生じる。一旦、珪素酸化膜が形成し始めるとその後はスムーズに積層が進んでいく。   The surfaces of the silicon oxide film substrate and the Si substrate are covered with silanol, and a silane gas such as silane, chlorosilane, alkoxysilane, or isocyanate silane is adsorbed to the silanol, and an oxide film is formed by a condensation reaction. On the other hand, resist films often do not have functional groups such as primary and secondary hydroxy groups that cause a condensation reaction with silane, chlorosilane, alkoxysilane, and isocyanate silane, and are compared to silicon oxide film substrates and Si substrates. Since the silicon oxide film is not formed, the initial silicon oxide film formation rate is slow, and a time lag occurs in the oxide film formation. Once the silicon oxide film starts to be formed, the lamination proceeds smoothly thereafter.

本発明のパターン形成方法においては、レジストパターン上に1分子内に少なくとも1つのアミノ基あるいはアンモニウム塩を有するアミノシラン化合物を吸着させ、その上に上記シラン、クロロシラン、アルコキシシラン、イソシアネートシラン等のシランガスによって珪素酸化膜(SiO2膜)を形成する。レジストパターンの表面は、特に酸不安定基が脱離したとき、カルボキシル基を形成する繰り返し単位を含むベースポリマーを有するポジ型レジスト材料を用いた場合、酸不安定基の部分脱保護によってカルボキシル基が存在しており、アミノ基又はアンモニウム塩を有するアルコキシシラン化合物はカルボキシル基に効率よく吸着する。アミノ基又はアンモニウム塩がレジスト側に吸着し、アルコキシシランの加水分解によって極薄膜のSiO2膜が形成され一部はシラノールが残存するため、その上にシラン、クロロシラン、アルコキシシラン、イソシアネートシラン等のシランガスがスムーズに吸着しながら酸化することによって初期のタイムラグなくSiO2膜が効率よく形成されていく。 In the pattern forming method of the present invention, an aminosilane compound having at least one amino group or ammonium salt in one molecule is adsorbed on a resist pattern, and the silane gas such as silane, chlorosilane, alkoxysilane, or isocyanatesilane is used on the resist pattern. A silicon oxide film (SiO 2 film) is formed. When a positive resist material having a base polymer containing a repeating unit that forms a carboxyl group is used, particularly when the acid labile group is eliminated, the surface of the resist pattern is a carboxyl group by partial deprotection of the acid labile group. An alkoxysilane compound having an amino group or an ammonium salt is efficiently adsorbed on a carboxyl group. The amino group or ammonium salt is adsorbed on the resist side, and a very thin SiO 2 film is formed by hydrolysis of alkoxysilane, and a part of silanol remains, so that silane, chlorosilane, alkoxysilane, isocyanatesilane, etc. As the silane gas is oxidized while being smoothly adsorbed, the SiO 2 film is efficiently formed without an initial time lag.

一般式(1)で示されるアミノシラン化合物は、具体的には、3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、3−アミノプロピルトリプロポキシシシラン、3−アミノプロピルトリヒドロキシシシラン、2−アミノエチルアミノメチルトリメトキシシラン、2−アミノエチルアミノメチルトリエトキシシラン、2−アミノエチルアミノメチルトリプロポキシシラン、2−アミノエチルアミノメチルトリヒドロキシシシラン、イソプロピルアミノメチルトリメトキシシラン、2−(2−アミノエチルチオエチル)トリメトキシシラン、アリルロキシ−2−アミノエチルアミノメチルジメチルシラン、ブチルアミノメチルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルジエトキシメチルシラン、3−(2−アミノエチルアミノプロピル)ジメトキシメチルシラン、3−(2−アミノエチルアミノプロピル)トリメトキシシラン、ピペリジノメチルトリメトキシシラン、3−アリルアミノプロピルトリメトキシシラン、4−メチルピペラジノメチルトリメトキシシラン、2−(2−アミノエチルチオエチル)ジエトキシメチルシラン、モルフォリノメチルトリメトキシシラン、4−アセチルピペラジノメチルトリメトキシシラン、シクロヘキシルアミノトリメトキシシラン、2−ピペリジノエチルトリメトキシシラン、2−モルフォリノエチルチオメチルトリメトキシシラン、ジメトキシメチル−2−ピペリジノエチルシラン、3−モルフォリノプロピルトリメトキシシラン、ジメトキシメチル−3−ピペラジノプロピルシラン、3−ピペラジノプロピルトリメトキシシラン、3−ブチルアミノプロピルトリメトキシシラン、3−ヂメチルアミノプロピルジエトキシメチルシラン、2−(2−アミノエチルチオエチル)トリエトキシシラン、3−[2−(2−アミノエチルアミノエチルアミノ)プロピル]トリメトキシシラン、3−フェニルアミノプロピルトリメトキシシラン、2−アミノエチルアミノメチルベンジロキシジメチルシラン、3−(4−アセチルピペラジノプロピル)トリメトキシシラン、3−(3−メチルピペリジノプロピル)トリメトキシシラン、3−(4−メチルピペリジノプロピル)トリメトキシシラン、3−(2−メチルピペリジノプロピル)トリメトキシシラン、3−(2−モルフォリノエチルチオプロピル)トリメトキシシラン、ジメトキシメチル−3−(4−メチルピペリジノプロピル)シラン、3−シクロヘキシルアミノプロピルトリメトキシシラン、3−ベンジルアミノプロピルトリメトキシシラン、3−(2−ピペリジノエチルチオプロピル)トリメトキシシラン、3−ヘキサメチレンイミノプロピルトリメトキシシラン、3−ピロリジノプロピルトリメトキシシランを挙げることができる。
一般式(1)で示されるアミノシラン化合物は単独で用いてもよいし、2種以上のアミノシラン化合物をブレンドしてもよい。また、アミノシラン化合物を加水分解縮合したものを用いてもよい。
Specific examples of the aminosilane compound represented by the general formula (1) include 3-aminopropyltrimethoxysilane, 3-aminopropyltriethoxysilane, 3-aminopropyltripropoxysilane, and 3-aminopropyltrihydroxysilane. 2-aminoethylaminomethyltrimethoxysilane, 2-aminoethylaminomethyltriethoxysilane, 2-aminoethylaminomethyltripropoxysilane, 2-aminoethylaminomethyltrihydroxysilane, isopropylaminomethyltrimethoxysilane, 2 -(2-aminoethylthioethyl) trimethoxysilane, allyloxy-2-aminoethylaminomethyldimethylsilane, butylaminomethyltrimethoxysilane, 3-aminopropyldiethoxymethylsilane, 3- (2-amino Tilaminopropyl) dimethoxymethylsilane, 3- (2-aminoethylaminopropyl) trimethoxysilane, piperidinomethyltrimethoxysilane, 3-allylaminopropyltrimethoxysilane, 4-methylpiperazinomethyltrimethoxysilane, 2- (2-aminoethylthioethyl) diethoxymethylsilane, morpholinomethyltrimethoxysilane, 4-acetylpiperazinomethyltrimethoxysilane, cyclohexylaminotrimethoxysilane, 2-piperidinoethyltrimethoxysilane, 2 -Morpholinoethylthiomethyltrimethoxysilane, dimethoxymethyl-2-piperidinoethylsilane, 3-morpholinopropyltrimethoxysilane, dimethoxymethyl-3-piperazinopropylsilane, 3-piperazinopropyl Limethoxysilane, 3-butylaminopropyltrimethoxysilane, 3-dimethylaminopropyldiethoxymethylsilane, 2- (2-aminoethylthioethyl) triethoxysilane, 3- [2- (2-aminoethylaminoethyl) Amino) propyl] trimethoxysilane, 3-phenylaminopropyltrimethoxysilane, 2-aminoethylaminomethylbenzyloxydimethylsilane, 3- (4-acetylpiperazinopropyl) trimethoxysilane, 3- (3-methylpi Peridinopropyl) trimethoxysilane, 3- (4-methylpiperidinopropyl) trimethoxysilane, 3- (2-methylpiperidinopropyl) trimethoxysilane, 3- (2-morpholinoethylthiopropyl) tri Methoxysilane, dimethoxymethyl-3- (4-methyl) Lupiperidinopropyl) silane, 3-cyclohexylaminopropyltrimethoxysilane, 3-benzylaminopropyltrimethoxysilane, 3- (2-piperidinoethylthiopropyl) trimethoxysilane, 3-hexamethyleneiminopropyltrimethoxysilane And 3-pyrrolidinopropyltrimethoxysilane.
The aminosilane compound represented by the general formula (1) may be used alone, or two or more aminosilane compounds may be blended. Moreover, you may use what hydrolyzed and condensed the aminosilane compound.

一般式(1)で示されるアミノシラン化合物として、下記一般式(3)に示されるオキシランを含有するシラン化合物とアミン化合物との反応生成物を挙げることもできる。

Figure 0004985987

(式中、R20は水素原子、炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基、炭素数6〜10のアリール基、又は炭素数2〜12のアルケニル基であり、ヒドロキシ基、エーテル基(−O−)、エステル基(−COO−)又はアミノ基を有していてもよい。pは1又は2であり、pが1の場合、R21は炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルキレン基であり、エーテル基、エステル基又はフェニレン基を有していてもよい。pが2の場合、R21は上記アルキレン基より水素原子が1個脱離した基である。R22〜R24は水素原子、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数6〜10のアリール基、炭素数2〜12のアルケニル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、炭素数6〜10のアリーロキシ基、炭素数2〜12のアルケニロキシ基、炭素数7〜12のアラルキロキシ基、又はヒドロキシ基であり、R22〜R24の内少なくとも一つがアルコキシ基又はヒドロキシ基である。) Examples of the aminosilane compound represented by the general formula (1) include a reaction product of an oxirane-containing silane compound represented by the following general formula (3) and an amine compound.
Figure 0004985987

(Wherein R 20 is a hydrogen atom, a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an aryl group having 6 to 10 carbon atoms, or an alkenyl group having 2 to 12 carbon atoms; Group, an ether group (—O—), an ester group (—COO—) or an amino group, p is 1 or 2, and when p is 1, R 21 has 1 to 20 carbon atoms. A linear, branched or cyclic alkylene group which may have an ether group, an ester group or a phenylene group, and when p is 2, R 21 is one hydrogen atom removed from the alkylene group. R 22 to R 24 are a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, an aryl group having 6 to 10 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 12 carbon atoms, and an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms. An aryloxy group having 6 to 10 carbon atoms, an alkenyloxy group having 2 to 12 carbon atoms, (It is an aralkyloxy group having 7 to 12 carbon atoms or a hydroxy group, and at least one of R 22 to R 24 is an alkoxy group or a hydroxy group.)

一般式(1)で示されるアミノシラン化合物において、特にはR1が水素原子である2級のアミノ基を有するアミノシランあるいはR1とR2の両方が水素原子である1級のアミノ基を有するアミノシランと、オキシランを有するシラン化合物を混合した場合は、下記に示す反応により、下記一般式(4)で示されるシラン化合物が生成する。1級、2級のアミノ基を有するアミノシランと、オキシランを有するシラン化合物の混合物を用いた場合は、下記シラン化合物がレジスト表面に吸着することになる。 In the aminosilane compound represented by the general formula (1), in particular, an aminosilane having a secondary amino group in which R 1 is a hydrogen atom or an aminosilane having a primary amino group in which both R 1 and R 2 are hydrogen atoms When a silane compound having oxirane is mixed, a silane compound represented by the following general formula (4) is generated by the reaction shown below. When a mixture of an aminosilane having a primary or secondary amino group and a silane compound having an oxirane is used, the following silane compound is adsorbed on the resist surface.

Figure 0004985987

(式中、R1〜R6、R11、R21〜R24、pは上記の通りである。)
Figure 0004985987

(In the formula, R 1 to R 6 , R 11 , R 21 to R 24 , and p are as described above.)

ここで用いられるオキシラン含有シラン化合物については後述する。
アミン化合物としては、1級あるいは2級アミン化合物、特には1級のアミン化合物が望ましい。1級のアミン化合物としては、アンモニア、メチルアミン、エチルアミン、n−プロピルアミン、イソプロピルアミン、n−ブチルアミン、イソブチルアミン、sec−ブチルアミン、tert−ブチルアミン、ペンチルアミン、tert−アミルアミン、シクロペンチルアミン、ヘキシルアミン、シクロヘキシルアミン、ヘプチルアミン、オクチルアミン、ノニルアミン、デシルアミン、ドデシルアミン、セチルアミン、メチレンジアミン、エチレンジアミン、テトラエチレンペンタミン、エタノールアミン、N−ヒドロキシエチルエチルアミン、N−ヒドロキシプロピルエチルアミン等が例示され、第二級の脂肪族アミン類として、ジメチルアミン、ジエチルアミン、ジ−n−プロピルアミン、ジイソプロピルアミン、ジ−n−ブチルアミン、ジイソブチルアミン、ジ−sec−ブチルアミン、ジペンチルアミン、ジシクロペンチルアミン、ジヘキシルアミン、ジシクロヘキシルアミン、ジヘプチルアミン、ジオクチルアミン、ジノニルアミン、ジデシルアミン、ジドデシルアミン、ジセチルアミン、N,N−ジメチルメチレンジアミン、N,N−ジメチルエチレンジアミン、N,N−ジメチルテトラエチレンペンタミン等が例示される。
アミノシラン化合物は、他のシラン化合物をブレンドすることもできる。例えば特開2005−248169号公報にはアミノシランとエポキシ基を有するシランとのブレンドが示されている。
The oxirane-containing silane compound used here will be described later.
The amine compound is preferably a primary or secondary amine compound, particularly a primary amine compound. As primary amine compounds, ammonia, methylamine, ethylamine, n-propylamine, isopropylamine, n-butylamine, isobutylamine, sec-butylamine, tert-butylamine, pentylamine, tert-amylamine, cyclopentylamine, hexylamine Cyclohexylamine, heptylamine, octylamine, nonylamine, decylamine, dodecylamine, cetylamine, methylenediamine, ethylenediamine, tetraethylenepentamine, ethanolamine, N-hydroxyethylethylamine, N-hydroxypropylethylamine, etc. Grade aliphatic amines include dimethylamine, diethylamine, di-n-propylamine, diisopropylamine, di-n-butylamine. , Diisobutylamine, di-sec-butylamine, dipentylamine, dicyclopentylamine, dihexylamine, dicyclohexylamine, diheptylamine, dioctylamine, dinonylamine, didecylamine, didodecylamine, dicetylamine, N, N-dimethylmethylenediamine, N , N-dimethylethylenediamine, N, N-dimethyltetraethylenepentamine and the like.
The aminosilane compound can also be blended with other silane compounds. For example, JP-A-2005-248169 discloses a blend of aminosilane and silane having an epoxy group.

上記一般式(2)で示されるアンモニウム塩を有するシラン化合物としては、3−トリメチルアンモニウムヒドロキシドプロピルトリエトキシシラン、3−トリメチルアンモニウムヒドロキシドプロピルトリメトキシシラン、3−トリメチルアンモニウムヒドロキシドプロピルトリプロポキシシラン、3−トリブチルアンモニウムヒドロキシドプロピルトリメトキシシラン、3−トリエチルアンモニウムヒドロキシドプロピルトリメトキシシラン、3−トリプロピルアンモニウムヒドロキシドプロピルトリメトキシシラン、3−トリメチルアンモニウムヒドロキシドベンジルエチルトリメトキシシランが挙げられる。上記アニオンとしてヒドロキシアニオンを挙げたが、塩素、臭素等のハロゲン原子、酢酸、ギ酸、シュウ酸、クエン酸、硝酸、スルホン酸、メタンスルホン酸、トシル酸、ベンゼンスルホン酸も挙げることができるが、レジスト表面のカルボキシル基とのアニオンが交換でアンモニウムイオンが吸着するためには、イオンとしては弱酸か塩基が好ましく、最も好ましいのはヒドロキシアニオンである。   Examples of the silane compound having an ammonium salt represented by the general formula (2) include 3-trimethylammonium hydroxide propyltriethoxysilane, 3-trimethylammonium hydroxide propyltrimethoxysilane, and 3-trimethylammonium hydroxide propyltripropoxysilane. 3-tributylammonium hydroxide propyltrimethoxysilane, 3-triethylammonium hydroxide propyltrimethoxysilane, 3-tripropylammonium hydroxide propyltrimethoxysilane, 3-trimethylammonium hydroxide benzylethyltrimethoxysilane. Although the hydroxy anion was mentioned as the above anion, halogen atoms such as chlorine and bromine, acetic acid, formic acid, oxalic acid, citric acid, nitric acid, sulfonic acid, methanesulfonic acid, tosylic acid, benzenesulfonic acid can also be mentioned, In order for ammonium ions to be adsorbed by exchange of anions with carboxyl groups on the resist surface, the ions are preferably weak acids or bases, and most preferably hydroxy anions.

また、アミノシラン化合物、アンモニウム塩含有シラン化合物は、下記シラン化合物とブレンドして用いることが可能であり、このシラン化合物は、下記一般式(5)で示すことができる。
31 m132 m233 m3Si(OR)(4-m1-m2-m3) (5)
(式中、Rは炭素数1〜3のアルキル基であり、R31、R32、R33はそれぞれ互いに同一でも異なっていてもよく、水素原子、又は炭素数1〜30の1価の有機基であり、m1、m2、m3は0又は1である。m1+m2+m3は0〜3、特に0又は1が好ましい。)
In addition, the aminosilane compound and the ammonium salt-containing silane compound can be blended with the following silane compound, and this silane compound can be represented by the following general formula (5).
R 31 m1 R 32 m2 R 33 m3 Si (OR) (4-m1-m2-m3) (5)
(In the formula, R is an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, and R 31 , R 32 and R 33 may be the same as or different from each other, and are a hydrogen atom or a monovalent organic having 1 to 30 carbon atoms. And m1, m2, and m3 are 0 or 1. m1 + m2 + m3 is preferably 0 to 3, particularly preferably 0 or 1.)

ここで、有機基は炭素を含む基の意味であり、更に水素を含み、また窒素、酸素、硫黄、珪素等を含んでもよい。R31、R32、R33の有機基としては、直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基又はアラルキル基等の非置換の1価炭化水素基、及びこれらの基の水素原子の1個又はそれ以上がエポキシ基、アルコキシ基、ヒドロキシ基等で置換された基や、−O−,−CO−,−OCO−,−COO−,−OCOO−が介在された基等、更に後述する珪素−珪素結合を含む有機基等を挙げることができる。 Here, the organic group means a group containing carbon, further contains hydrogen, and may contain nitrogen, oxygen, sulfur, silicon or the like. Examples of the organic group for R 31 , R 32 , and R 33 include linear, branched, or cyclic alkyl groups, alkenyl groups, alkynyl groups, aryl groups, aralkyl groups, and other unsubstituted monovalent hydrocarbon groups, and these A group in which one or more of the hydrogen atoms of the group is substituted with an epoxy group, an alkoxy group, a hydroxy group, or the like, or -O-, -CO-, -OCO-, -COO-, -OCOO- are interposed And organic groups containing a silicon-silicon bond, which will be described later.

一般式(5)で示されるモノマーのR31、R32、R33として好ましいものは、水素原子、メチル基、エチル基、n−プロピル基、iso−プロピル基、n−ブチル基、iso−ブチル基、sec−ブチル基、t−ブチル基、n−ペンチル基、2−エチルブチル基、3−エチルブチル基、2,2−ジエチルプロピル基、シクロペンチル基、n−ヘキシル基、シクロヘキシル基等のアルキル基、ビニル基、アリル基等のアルケニル基、エチニル基等のアルキニル基、更に光吸収性基フェニル基、トリル基等のアリール基、ベンジル基、フェニチル基等のアラルキル基が挙げられる。 Preferred as R 31 , R 32 and R 33 of the monomer represented by the general formula (5) are hydrogen atom, methyl group, ethyl group, n-propyl group, iso-propyl group, n-butyl group and iso-butyl. Group, sec-butyl group, t-butyl group, n-pentyl group, 2-ethylbutyl group, 3-ethylbutyl group, 2,2-diethylpropyl group, cyclopentyl group, n-hexyl group, cyclohexyl group and other alkyl groups, Examples thereof include alkenyl groups such as vinyl group and allyl group, alkynyl groups such as ethynyl group, aryl groups such as light absorbing group phenyl group and tolyl group, and aralkyl groups such as benzyl group and phenethyl group.

例えば、m1=0、m2=0、m3=0であるテトラアルコキシシランとして、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラ−n−プロポキシシラン、テトラ−iso−プロポキシシランをモノマーとして例示できる。好ましくは、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシランである。   For example, tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, tetra-n-propoxysilane, and tetra-iso-propoxysilane can be exemplified as monomers as the tetraalkoxysilane in which m1 = 0, m2 = 0, and m3 = 0. Tetramethoxysilane and tetraethoxysilane are preferable.

例えば、m1=1、m2=0、m3=0であるトリアルコキシシランとして、トリメトキシシラン、トリエトキシシラン、トリ−n−プロポキシシラン、トリ−iso−プロポキシシラン、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、メチルトリ−n−プロポキシシラン、メチルトリ−iso−プロポキシシラン、エチルトリメトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、エチルトリ−n−プロポキシシラン、エチルトリ−iso−プロポキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリ−n−プロポキシシラン、ビニルトリ−iso−プロポキシシラン、n−プロピルトリメトキシシラン、n−プロピルトリエトキシシラン、n−プロピルトリ−n−プロポキシシラン、n−プロピルトリ−iso−プロポキシシラン、i−プロピルトリメトキシシラン、i−プロピルトリエトキシシラン、i−プロピルトリ−n−プロポキシシラン、i−プロピルトリ−iso−プロポキシシラン、n−ブチルトリメトキシシラン、n−ブチルトリエトキシシラン、n−ブチルトリ−nプロポキシシラン、n−ブチルトリ−iso−プロポキシシラン、sec−ブチルトリメトキシシラン、sec−ブチル−i−トリエトキシシラン、sec−ブチル−トリ−n−プロポキシシラン、sec−ブチル−トリ−iso−プロポキシシラン、t−ブチルトリメトキシシラン、t−ブチルトリエトキシシラン、t−ブチルトリ−nプロポキシシラン、t−ブチルトリ−iso−プロポキシシラン、シクロプロピルトリメトキシシラン、シクロプロピルトリエトキシシラン、シクロプロピル−トリ−n−プロポキシシラン、シクロプロピル−トリ−iso−プロポキシシラン、シクロブチルトリメトキシシラン、シクロブチルトリエトキシシラン、シクロブチル−トリ−n−プロポキシシラン、シクロブチル−トリ−iso−プロポキシシラン、シクロペンチルトリメトキシシラン、シクロペンチルトリエトキシシラン、シクロペンチル−トリ−n−プロポキシシラン、シクロペンチル−トリ−iso−プロポキシシラン、シクロヘキシルトリメトキシシラン、シクロヘキシルトリエトキシシラン、シクロヘキシル−トリ−n−プロポキシシラン、シクロヘキシル−トリ−iso−プロポキシシラン、シクロヘキセニルトリメトキシシラン、シクロヘキセニルトリエトキシシラン、シクロヘキセニル−トリ−n−プロポキシシラン、シクロヘキセニル−トリ−iso−プロポキシシラン、シクロヘキセニルエチルトリメトキシシラン、シクロヘキセニルエチルトリエトキシシラン、シクロヘキセニルエチル−トリ−n−プロポキシシラン、シクロヘキセニルエチルトリ−iso−プロポキシシラン、シクロオクタニルトリメトキシシラン、シクロオクタニルトリエトキシシラン、シクロオクタニル−トリ−n−プロポキシシラン、シクロオクタニル−トリ−iso−プロポキシシラン、シクロペンタジエニルプロピルトリメトキシシラン、シクロペンタジエニルプロピルトリエトキシシラン、シクロペンタジエニルプロピル−トリ−n−プロポキシシラン、シクロペンタジエニルプロピル−トリ−iso−プロポキシシラン、ビシクロヘプテニルトリメトキシシラン、ビシクロヘプテニルトリエトキシシラン、ビシクロヘプテニル−トリ−n−プロポキシシラン、ビシクロヘプテニル−トリ−iso−プロポキシシラン、ビシクロヘプチルトリメトキシシラン、ビシクロヘプチルトリエトキシシラン、ビシクロヘプチル−トリ−n−プロポキシシラン、ビシクロヘプチル−トリ−iso−プロポキシシラン、アダマンチルトリメトキシシラン、アダマンチルトリエトキシシラン、アダマンチル−トリ−n−プロポキシシラン、アダマンチル−トリ−iso−プロポキシシラン等を例示できる。また、光吸収性モノマーとして、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、フェニルトリ−n−プロポキシシラン、フェニルトリ−iso−プロポキシシラン、ベンジルトリメトキシシラン、ベンジルトリエトキシシラン、ベンジルトリ−n−プロポキシシラン、ベンジルトリ−iso−プロポキシシラン、トリルトリメトキシシラン、トリルトリエトキシシラン、トリルトリ−n−プロポキシシラン、トリルトリ−iso−プロポキシシラン、フェネチルトリメトキシシラン、フェネチルトリエトキシシラン、フェネチルトリ−n−プロポキシシラン、フェネチルトリ−iso−プロポキシシラン、ナフチルトリメトキシシラン、ナフチルトリエトキシシラン、ナフチルトリ−n−プロポキシシラン、ナフチルトリ−iso−プロポキシシラン等を例示できる。   For example, as trialkoxysilane in which m1 = 1, m2 = 0, m3 = 0, trimethoxysilane, triethoxysilane, tri-n-propoxysilane, tri-iso-propoxysilane, methyltrimethoxysilane, methyltriethoxy Silane, methyltri-n-propoxysilane, methyltri-iso-propoxysilane, ethyltrimethoxysilane, ethyltriethoxysilane, ethyltri-n-propoxysilane, ethyltri-iso-propoxysilane, vinyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, Vinyltri-n-propoxysilane, vinyltri-iso-propoxysilane, n-propyltrimethoxysilane, n-propyltriethoxysilane, n-propyltri-n-propoxysilane, n-propyltri-i o-propoxysilane, i-propyltrimethoxysilane, i-propyltriethoxysilane, i-propyltri-n-propoxysilane, i-propyltri-iso-propoxysilane, n-butyltrimethoxysilane, n-butyltri Ethoxysilane, n-butyltri-npropoxysilane, n-butyltri-iso-propoxysilane, sec-butyltrimethoxysilane, sec-butyl-i-triethoxysilane, sec-butyl-tri-n-propoxysilane, sec- Butyl-tri-iso-propoxysilane, t-butyltrimethoxysilane, t-butyltriethoxysilane, t-butyltri-npropoxysilane, t-butyltri-iso-propoxysilane, cyclopropyltrimethoxysilane, cyclopropyltri Toxisilane, cyclopropyl-tri-n-propoxysilane, cyclopropyl-tri-iso-propoxysilane, cyclobutyltrimethoxysilane, cyclobutyltriethoxysilane, cyclobutyl-tri-n-propoxysilane, cyclobutyl-tri-iso-propoxy Silane, cyclopentyltrimethoxysilane, cyclopentyltriethoxysilane, cyclopentyl-tri-n-propoxysilane, cyclopentyl-tri-iso-propoxysilane, cyclohexyltrimethoxysilane, cyclohexyltriethoxysilane, cyclohexyl-tri-n-propoxysilane, cyclohexyl -Tri-iso-propoxysilane, cyclohexenyltrimethoxysilane, cyclohexenyltriethoxysilane, cyclohexenyl -Tri-n-propoxysilane, cyclohexenyl-tri-iso-propoxysilane, cyclohexenylethyltrimethoxysilane, cyclohexenylethyltriethoxysilane, cyclohexenylethyl-tri-n-propoxysilane, cyclohexenylethyltri-iso- Propoxysilane, cyclooctanyltrimethoxysilane, cyclooctanyltriethoxysilane, cyclooctanyl-tri-n-propoxysilane, cyclooctanyl-tri-iso-propoxysilane, cyclopentadienylpropyltrimethoxysilane, cyclopenta Dienylpropyltriethoxysilane, cyclopentadienylpropyl-tri-n-propoxysilane, cyclopentadienylpropyl-tri-iso-propoxysilane, bicyclohept Nyltrimethoxysilane, bicycloheptenyltriethoxysilane, bicycloheptenyl-tri-n-propoxysilane, bicycloheptenyl-tri-iso-propoxysilane, bicycloheptyltrimethoxysilane, bicycloheptyltriethoxysilane, bicycloheptyl-tri Examples include -n-propoxysilane, bicycloheptyl-tri-iso-propoxysilane, adamantyltrimethoxysilane, adamantyltriethoxysilane, adamantyl-tri-n-propoxysilane, adamantyl-tri-iso-propoxysilane, and the like. Further, as a light-absorbing monomer, phenyltrimethoxysilane, phenyltriethoxysilane, phenyltri-n-propoxysilane, phenyltri-iso-propoxysilane, benzyltrimethoxysilane, benzyltriethoxysilane, benzyltri-n-propoxysilane Benzyltri-iso-propoxysilane, tolyltrimethoxysilane, tolyltriethoxysilane, tolyltri-n-propoxysilane, tolyltri-iso-propoxysilane, phenethyltrimethoxysilane, phenethyltriethoxysilane, phenethyltri-n-propoxysilane, Phenethyl tri-iso-propoxy silane, naphthyl trimethoxy silane, naphthyl triethoxy silane, naphthyl tri-n-propoxy silane, naphthyl tri-i It can be exemplified o- propoxy silane.

例えば、m1=1、m2=1、m3=0であるジアルコキシシランとして、ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、メチルエチルジメトキシシラン、メチルエチルジエトキシシラン、ジメチル−ジ−n−プロポキシシラン、ジメチル−ジ−iso−プロポキシシラン、ジエチルジメトキシシラン、ジエチルジエトキシシラン、ジエチル−ジ−n−プロポキシシラン、ジエチル−ジ−iso−プロポキシシラン、ジ−n−プロピルジメトキシシラン、ジ−n−プロピルジエトキシシラン、ジ−n−プロピル−ジ−n−プロポキシシラン、ジ−n−プロピル−ジ−iso−プロポキシシラン、ジ−iso−プロピルジメトキシシラン、ジ−iso−プロピルジエトキシシラン、ジiso−プロピル−ジ−n−プロポキシシラン、ジ−iso−プロピル−ジ−iso−プロポキシシラン、ジ−n−ブチルジメトキシシラン、ジ−n−ブチルジエトキシシラン、ジ−n−ブチルジ−n−プロポキシシラン、ジ−n−ブチル−ジ−iso−プロポキシシラン、ジ−sec−ブチルジメトキシシラン、ジ−sec−ブチルジエトキシシラン、ジ−sec−ブチル−ジ−n−プロポキシシラン、ジ−sec−ブチル−ジ−iso−プロポキシシラン、ジ−t−ブチルジメトキシシラン、ジ−t−ブチルジエトキシシラン、ジt−ブチル−ジ−n−プロポキシシラン、ジ−t−ブチル−ジ−iso−プロポキシシラン、ジ−シクロプロピルジメトキシシラン、ジ−シクロプロピルジエトキシシラン、ジ−シクロプロピル−ジ−n−プロポキシシラン、ジ−シクロプロピル−ジ−iso−プロポキシシラン、ジ−シクロブチルジメトキシシラン、ジ−シクロブチルジエトキシシラン、ジ−シクロブチル−ジ−n−プロポキシシラン、ジ−シクロブチル−ジ−iso−プロポキシシラン、ジ−シクロペンチルジメトキシシラン、ジ−シクロペンチルジエトキシシラン、ジ−シクロペンチル−ジ−n−プロポキシシラン、ジ−シクロペンチル−ジ−iso−プロポキシシラン、ジ−シクロヘキシルジメトキシシラン、ジ−シクロヘキシルジエトキシシラン、ジ−シクロヘキシル−ジ−n−プロポキシシラン、ジ−シクロヘキシル−ジ−iso−プロポキシシラン、ジ−シクロヘキセニルジメトキシシラン、ジ−シクロヘキセニルジエトキシシラン、ジシクロヘキセニル−ジ−n−プロポキシシラン、ジ−シクロヘキセニル−ジ−iso−プロポキシシラン、ジ−シクロヘキセニルエチルジメトキシシラン、ジ−シクロヘキセニルエチルジエトキシシラン、ジ−シクロヘキセニルエチル−ジ−n−プロポキシシラン、ジ−シクロヘキセニルエチル−ジ−iso−プロポキシシラン、ジ−シクロオクタニルジメトキシシラン、ジ−シクロオクタニルジエトキシシラン、ジシクロオクタニル−ジ−n−プロポキシシラン、ジ−シクロオクタニル−ジ−iso−プロポキシシラン、ジ−シクロペンタジエニルプロピルジメトキシシラン、ジ−シクロペンタジエニルプロピルジエトキシシラン、ジ−シクロペンタジエニルプロピル−ジ−n−プロポキシシラン、ジ−シクロペンタジエニルプロピル−ジ−iso−プロポキシシラン、ビス−ビシクロヘプテニルジメトキシシラン、ビス−ビシクロヘプテニルジエトキシシラン、ビス−ビシクロヘプテニル−ジ−n−プロポキシシラン、ビス−ビシクロヘプテニル−ジ−iso−プロポキシシラン、ビス−ビシクロヘプチルジメトキシシラン、ビス−ビシクロヘプチルジエトキシシラン、ビス−ビシクロヘプチル−ジ−n−プロポキシシラン、ビス−ビシクロヘプチル−ジ−iso−プロポキシシラン、ビス−アダマンチルジメトキシシラン、ビス−アダマンチルジエトキシシラン、ビス−アダマンチル−ジ−n−プロポキシシラン、ビス−アダマンチル−ジ−iso−プロポキシシラン等を例示できる。また、光吸収性モノマーとして、ジフェニルジメトキシシラン、ジフェニル−ジ−エトキシシラン、メチルフェニルジメトキシシラン、メチルフェニルジエトキシシラン、ジフェニル−ジ−nプロポキシシラン、ジフェニル−ジ−iso−プロポキシシラン等を例示できる。   For example, as dialkoxysilane in which m1 = 1, m2 = 1, m3 = 0, dimethyldimethoxysilane, dimethyldiethoxysilane, methylethyldimethoxysilane, methylethyldiethoxysilane, dimethyl-di-n-propoxysilane, dimethyl -Di-iso-propoxysilane, diethyldimethoxysilane, diethyldiethoxysilane, diethyl-di-n-propoxysilane, diethyl-di-iso-propoxysilane, di-n-propyldimethoxysilane, di-n-propyldiethoxy Silane, di-n-propyl-di-n-propoxysilane, di-n-propyl-di-iso-propoxysilane, di-iso-propyldimethoxysilane, di-iso-propyldiethoxysilane, diiso-propyl- Di-n-propoxysilane, -Iso-propyl-di-iso-propoxysilane, di-n-butyldimethoxysilane, di-n-butyldiethoxysilane, di-n-butyldi-n-propoxysilane, di-n-butyl-di-iso- Propoxysilane, di-sec-butyldimethoxysilane, di-sec-butyldiethoxysilane, di-sec-butyl-di-n-propoxysilane, di-sec-butyl-di-iso-propoxysilane, di-t- Butyldimethoxysilane, di-t-butyldiethoxysilane, di-t-butyl-di-n-propoxysilane, di-t-butyl-di-iso-propoxysilane, di-cyclopropyldimethoxysilane, di-cyclopropyldi Ethoxysilane, di-cyclopropyl-di-n-propoxysilane, di-cyclopropyl-di-is -Propoxysilane, di-cyclobutyldimethoxysilane, di-cyclobutyldiethoxysilane, di-cyclobutyl-di-n-propoxysilane, di-cyclobutyl-di-iso-propoxysilane, di-cyclopentyldimethoxysilane, di-cyclopentyl Diethoxysilane, di-cyclopentyl-di-n-propoxysilane, di-cyclopentyl-di-iso-propoxysilane, di-cyclohexyldimethoxysilane, di-cyclohexyldiethoxysilane, di-cyclohexyl-di-n-propoxysilane, Di-cyclohexyl-di-iso-propoxysilane, di-cyclohexenyldimethoxysilane, di-cyclohexenyldiethoxysilane, dicyclohexenyl-di-n-propoxysilane, di-cyclohexenyl-di-i so-propoxysilane, di-cyclohexenylethyldimethoxysilane, di-cyclohexenylethyldiethoxysilane, di-cyclohexenylethyl-di-n-propoxysilane, di-cyclohexenylethyl-di-iso-propoxysilane, di- Cyclooctanyldimethoxysilane, di-cyclooctanyldiethoxysilane, dicyclooctanyl-di-n-propoxysilane, di-cyclooctanyl-di-iso-propoxysilane, di-cyclopentadienylpropyldimethoxysilane, Di-cyclopentadienylpropyldiethoxysilane, di-cyclopentadienylpropyl-di-n-propoxysilane, di-cyclopentadienylpropyl-di-iso-propoxysilane, bis-bicycloheptenyldimethoxysilane, bi -Bicycloheptenyldiethoxysilane, bis-bicycloheptenyl-di-n-propoxysilane, bis-bicycloheptenyl-di-iso-propoxysilane, bis-bicycloheptyldimethoxysilane, bis-bicycloheptyldiethoxysilane, bis -Bicycloheptyl-di-n-propoxysilane, bis-bicycloheptyl-di-iso-propoxysilane, bis-adamantyldimethoxysilane, bis-adamantyldiethoxysilane, bis-adamantyl-di-n-propoxysilane, bis-adamantyl -Di-iso-propoxysilane etc. can be illustrated. Examples of the light absorbing monomer include diphenyldimethoxysilane, diphenyl-di-ethoxysilane, methylphenyldimethoxysilane, methylphenyldiethoxysilane, diphenyl-di-npropoxysilane, diphenyl-di-iso-propoxysilane, and the like. .

例えば、m1=1、m2=1、m3=1であるモノアルコキシシランとして、トリメチルメトキシシラン、トリメチルエトキシシラン、ジメチルエチルメトキシシラン、ジメチルエチルエトキシシラン等を例示できる。また、光吸収性モノマーとして、ジメチルフェニルメトキシシラン、ジメチルフェニルエトキシシラン、ジメチルベンジルメトキシシラン、ジメチルベンジルエトキシシラン、ジメチルフェネチルメトキシシラン、ジメチルフェネチルエトキシシラン等を例示できる。   For example, examples of the monoalkoxysilane in which m1 = 1, m2 = 1, and m3 = 1 include trimethylmethoxysilane, trimethylethoxysilane, dimethylethylmethoxysilane, and dimethylethylethoxysilane. Examples of the light absorbing monomer include dimethylphenylmethoxysilane, dimethylphenylethoxysilane, dimethylbenzylmethoxysilane, dimethylbenzylethoxysilane, dimethylphenethylmethoxysilane, dimethylphenethylethoxysilane, and the like.

上記R31、R32、R33で表される有機基の別の例として、炭素−酸素単結合又は炭素−酸素二重結合を1以上有する有機基を挙げることができる。具体的には、エポキシ基、エステル基、アルコキシ基、ヒドロキシ基からなる群から選択される1以上の基を有する有機基である。一般式(5)中の炭素−酸素単結合、炭素−酸素二重結合の1以上を有する有機基は、例として次の一般式(6)で示されるものを挙げることができる。 Another example of the organic group represented by R 31 , R 32 , or R 33 is an organic group having one or more carbon-oxygen single bonds or carbon-oxygen double bonds. Specifically, it is an organic group having one or more groups selected from the group consisting of an epoxy group, an ester group, an alkoxy group, and a hydroxy group. Examples of the organic group having one or more of a carbon-oxygen single bond and a carbon-oxygen double bond in the general formula (5) include those represented by the following general formula (6).

(P−Q1−(S1v1−Q2−)u−(T)v2−Q3−(S2v3−Q4− (6)
(上記式中、Pは水素原子、ヒドロキシル基、

Figure 0004985987

炭素数1〜4のアルコキシ基、炭素数2〜6のアルキルカルボニルオキシ基、又は炭素数2〜6のアルキルカルボニル基であり、Q1とQ2とQ3とQ4は各々独立して−Cq(2q-p)p−(式中、Pは上記と同様であり、pは0〜3の整数であり、qは0〜10の整数(但し、q=0は単結合であることを示す。)である。)、uは0〜3の整数であり、S1とS2は各々独立して−O−、−CO−、−OCO−、−COO−又は−OCOO−を表す。v1、v2、v3は、各々独立して0又は1を表す。これらとともに、Tはヘテロ原子を含んでもよい脂環又は芳香環からなる2価の基であり、Tの酸素原子等のヘテロ原子を含んでもよい脂環又は芳香環の例を以下に示す。TにおいてQ2とQ3と結合する位置は、特に限定されないが、立体的な要因による反応性や反応に用いる市販試薬の入手性等を考慮して適宜選択できる。) (P-Q 1 - (S 1) v1 -Q 2 -) u - (T) v2 -Q 3 - (S 2) v3 -Q 4 - (6)
(In the above formula, P is a hydrogen atom, a hydroxyl group,
Figure 0004985987

An alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms, an alkylcarbonyloxy group having 2 to 6 carbon atoms, or an alkylcarbonyl group having 2 to 6 carbon atoms, and Q 1 , Q 2 , Q 3, and Q 4 are each independently- C q H (2q-p) P p — (wherein P is the same as above, p is an integer of 0 to 3, q is an integer of 0 to 10 (provided that q = 0 is a single bond) And u is an integer of 0 to 3, and S 1 and S 2 are each independently —O—, —CO—, —OCO—, —COO— or —OCOO—. Represents. v1, v2, and v3 each independently represent 0 or 1. Together with these, T is a divalent group composed of an alicyclic ring or an aromatic ring which may contain a hetero atom, and examples of the alicyclic ring or aromatic ring which may contain a hetero atom such as an oxygen atom of T are shown below. The position where Q 2 and Q 3 are bonded to each other in T is not particularly limited, but can be appropriately selected in consideration of reactivity due to steric factors, availability of commercially available reagents used in the reaction, and the like. )

Figure 0004985987
Figure 0004985987

一般式(5)中の炭素−酸素単結合又は炭素−酸素二重結合を1以上有する有機基の好ましい例として、以下のものが挙げられる。なお、下記式中において、(Si)はSiとの結合箇所を示すために記載した。   Preferable examples of the organic group having one or more carbon-oxygen single bonds or carbon-oxygen double bonds in the general formula (5) include the following. In addition, in the following formula, (Si) is described in order to indicate the bonding site with Si.

Figure 0004985987
Figure 0004985987

Figure 0004985987
Figure 0004985987

Figure 0004985987
Figure 0004985987

また、R31、R32、R33の有機基の例として、珪素−珪素結合を含む有機基を用いることもできる。具体的には下記のものを挙げることができる。 Moreover, as an example of the organic group of R 31 , R 32 , and R 33 , an organic group containing a silicon-silicon bond can be used. Specifically, the following can be mentioned.

Figure 0004985987
Figure 0004985987

本発明のパターン形成方法に用いるアミノシラン化合物は、シランの縮合反応を促進させるために特開2006−65035号公報記載のチタン化合物と混合することもできる。   The aminosilane compound used in the pattern forming method of the present invention can be mixed with a titanium compound described in JP-A-2006-65035 in order to promote the condensation reaction of silane.

レジストパターン表面にアミノシランを吸着させるためには、スピンコート法、ベーパープライム法、あるいはアミノシランガスを用いたCVD法、ALD法で行うことができる。スピンコート法の場合は、アミノシラン化合物を溶媒に溶解させる。   In order to adsorb aminosilane on the resist pattern surface, spin coating, vapor prime, CVD using aminosilane gas, or ALD can be used. In the case of the spin coating method, the aminosilane compound is dissolved in a solvent.

溶媒としては、炭素数3〜8のアルコール、水あるいはこれらの混合溶液に溶解させることが好ましい。炭素数3〜8のアルコールにはポジ型レジスト用のベースポリマーが溶解しないために、本発明のヒドロキシ基を有する高分子化合物とレジストパターンのミキシング層の発生を抑える。炭素数3〜8のアルコールは、具体的にはn−プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、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−ジエチル−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、n−オクタノール、シクロヘキサノールが挙げられる。
The solvent is preferably dissolved in an alcohol having 3 to 8 carbon atoms, water, or a mixed solution thereof. Since the base polymer for the positive resist is not dissolved in the alcohol having 3 to 8 carbon atoms, the generation of the mixing layer of the polymer compound having a hydroxy group and the resist pattern of the present invention is suppressed. Specific examples of the alcohol having 3 to 8 carbon atoms include n-propyl alcohol, isopropyl alcohol, 1-butyl alcohol, 2-butyl alcohol, isobutyl alcohol, tert-butyl alcohol, 1-pentanol, 2-pentanol, 3 -Pentanol, 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-diethyl-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, n-octanol, cyclohexanol are mentioned.

更にレジスト膜とのミキシングを防止するために上記の溶媒に加えて、水、重水、ジイソブチルエーテル、ジイソペンチルエーテル、ジ−n−ペンチルエーテル、メチルシクロペンチルエーテル、メチルシクロヘキシルエーテル、デカン、トルエン、キシレン、アニソール、ヘキサン、シクロヘキサン、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(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−ブタノールなどの1種又は2種以上を混合して使用することができる。   Furthermore, in order to prevent mixing with the resist film, in addition to the above solvents, water, heavy water, diisobutyl ether, diisopentyl ether, di-n-pentyl ether, methylcyclopentyl ether, methylcyclohexyl ether, decane, toluene, xylene Anisole, hexane, cyclohexane, 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 hemiacetate , 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 perfluorooctanoate Ethyl-4,4,4-trifluoroacetoacetate, ethyl-4,4,4-trifluorobutyrate, ethyl-4,4,4-trifluorocrotonate, ethyl trifluorosulfonate, ethyl-3- ( bird Fluoromethyl) 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-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, 1H, 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-per Fluoro-1-nonanol, 1H, 1H-perfluorooctanol, 1H, 1H, 2H, 2H-perfluorooctanol, 2H-perfluoro-5,8,11,14-tetra Tyl-3,6,9,12,15-pentaoxaoctadecane, perfluorotributylamine, perfluorotrihexylamine, perfluoro-2,5,8-trimethyl-3,6,9-trioxadodecanoic acid methyl ester Perfluorotripentylamine, 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 Perfluoro (butyltetrahydrofuran), perfluorodecalin, -Fluoro (1,2-dimethylcyclohexane), perfluoro (1,3-dimethylcyclohexane), propylene glycol trifluoromethyl ether acetate, propylene glycol methyl ether trifluoromethyl acetate, trifluoromethyl acetate butyl, 3-trifluoromethoxypropion Acid methyl, 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 or the like Two or more kinds can be mixed and used.

水及び重水の混合は、塗布後のアミノ基含有シラン化合物の加水分解縮合反応を加速させる。又は水及び重水添加による塗布前の溶液中での加水分解縮合によって予めシラン化合物をオリゴマー化させておくこともできる。
この場合、上記炭素数3〜8のアルコールは、少なくとも一つのアミノ基を有する加水分解反応基をもつ珪素化合物を含むレジストパターン保護膜材料中、10質量%以上、好ましくは30〜99.9999質量%含有することが好ましい。また、上記アミノ基を有する加水分解反応基をもつ珪素化合物は、保護膜材料中、0.0001〜10.0質量%、特に0.001〜5質量%含有していることが好ましい。
The mixing of water and heavy water accelerates the hydrolysis and condensation reaction of the amino group-containing silane compound after coating. Alternatively, the silane compound can be oligomerized in advance by hydrolytic condensation in a solution before coating by adding water and heavy water.
In this case, the alcohol having 3 to 8 carbon atoms is 10% by mass or more, preferably 30 to 99.9999% by mass in a resist pattern protective film material containing a silicon compound having a hydrolysis reaction group having at least one amino group. % Content is preferable. Further, the silicon compound having a hydrolysis reaction group having an amino group is preferably contained in the protective film material in an amount of 0.0001 to 10.0% by mass, particularly 0.001 to 5% by mass.

水の添加量は、少なくとも一つのアミノ基を有する加水分解反応基をもつ珪素化合物を含む保護膜材料中、0.0001質量%以上、好ましくは0.001〜98質量%含有することが好ましい。   The amount of water added is 0.0001% by mass or more, preferably 0.001 to 98% by mass in the protective film material containing a silicon compound having a hydrolysis reaction group having at least one amino group.

本発明のパターン形成方法では、一般式(1)又は(2)で示されるシラン化合物をレジストパターン表面に吸着させた後に、レジストパターン上にCVD法あるいはALD法で直接SiO2膜を形成する。
CVD法、ALD法でSiO2膜を形成するガスとしては、シラン、クロロシラン、アルコキシシラン、イソシアネートシラン等のシランガスを用いることができる。シランガスとしては、シラン、メチルシラン、ジメチルシラン、トリメチルシラン、テトラメチルシラン、ジシラン、メチルジシラン、ジメチルジシランなどを挙げることができる。クロロシランとしては、モノクロロシラン、ジクロロシラン、トリクロロシラン、テトラクロロシラン、クロロメチルシラン、ジクロロメチルシラン、トリクロロメチルシラン、ジクロロテトラクロロジシランなどが挙げられる。アルコキシシランとしては、メトキシシラン、ジメトキシシラン、トリメトキシシラン、テトラメトキシシラン、トリエトキシシラン、テトラエトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、イソシアネートシランとしては、トリイソシアネートシラン、テトライソシアネートシラン、メチルトリイソシアネートシランが挙げられる。
In the pattern forming method of the present invention, after adsorbing the silane compound represented by the general formula (1) or (2) on the resist pattern surface, an SiO 2 film is directly formed on the resist pattern by a CVD method or an ALD method.
Silane gas such as silane, chlorosilane, alkoxysilane, and isocyanatesilane can be used as a gas for forming the SiO 2 film by the CVD method or the ALD method. Examples of the silane gas include silane, methylsilane, dimethylsilane, trimethylsilane, tetramethylsilane, disilane, methyldisilane, dimethyldisilane, and the like. Examples of the chlorosilane include monochlorosilane, dichlorosilane, trichlorosilane, tetrachlorosilane, chloromethylsilane, dichloromethylsilane, trichloromethylsilane, dichlorotetrachlorodisilane, and the like. Alkoxysilanes include methoxysilane, dimethoxysilane, trimethoxysilane, tetramethoxysilane, triethoxysilane, tetraethoxysilane, methyltrimethoxysilane, phenyltriethoxysilane, phenyltrimethoxysilane, vinyltrimethoxysilane, ethyltrimethoxy Examples of silane and isocyanate silane include triisocyanate silane, tetraisocyanate silane, and methyl triisocyanate silane.

CVD法あるいはALD法でSiO2膜形成時にレジストパターンの変形やLWRの劣化を防ぐためには、レジスト側としては、より強固な膜を形成できるレジスト材料を好ましく用いることができる。
この場合のレジスト膜強度としてのハードネスは0.4GPa以上又はヤングモジュラスが9.2GPa以上の機械的強度を有することが好ましく、このようなポジ型レジスト材料としては、ラクトンのみを密着性基として有するベースポリマーでは達成できない。ラクトンに加えて、水素結合性を有する水酸基を密着性基として必要とする。水酸基の水素結合によってポリマーのガラス転移点(Tg)及び機械的強度が向上する。水素結合性を有する密着性基としては、ヒドロキシ基、ヒドロキシナフチル基、カルボキシ基、2,2,2−トリフルオロ−1−ヒドロキシエチル基を挙げることができる。これらは繰り返し単位aとして分類され、これらの中ではヒドロキシナフチル基が最も好ましい。
ヒドロキシナフチル基を有する繰り返し単位としては、下記一般式(a)に示すことができる。
In order to prevent deformation of the resist pattern and deterioration of the LWR when forming the SiO 2 film by the CVD method or the ALD method, a resist material that can form a stronger film can be preferably used on the resist side.
The hardness as resist film strength in this case preferably has a mechanical strength of 0.4 GPa or more or a Young modulus of 9.2 GPa or more, and such a positive resist material has only lactone as an adhesive group. Not achievable with base polymer. In addition to lactone, a hydroxyl group having hydrogen bonding properties is required as an adhesive group. The glass transition point (Tg) and mechanical strength of the polymer are improved by hydrogen bonding of the hydroxyl group. Examples of the adhesive group having hydrogen bonding include a hydroxy group, a hydroxy naphthyl group, a carboxy group, and a 2,2,2-trifluoro-1-hydroxyethyl group. These are classified as repeating unit a, and among these, a hydroxynaphthyl group is most preferred.
The repeating unit having a hydroxynaphthyl group can be represented by the following general formula (a).

Figure 0004985987

(式中、R14は同一又は異種の水素原子又はメチル基を示す。X’は単結合、又は−C(=O)−O−であり、Y’は単結合、又は炭素数1〜6の直鎖状又は分岐状のアルキレン基で、エステル基又はエーテル基を有していてもよい。m’は1又は2である。)’
Figure 0004985987

(In the formula, R 14 represents the same or different hydrogen atom or methyl group. X ′ is a single bond, or —C (═O) —O—, and Y ′ is a single bond, or a carbon number of 1-6. A linear or branched alkylene group which may have an ester group or an ether group, m ′ is 1 or 2.) ′

ここで、炭素数1〜6のアルキレン基としては、メチレン基、エチレン基、n−プロピレン基、イソプロピレン基、n−ブチレン基、イソブチレン基、sec−ブチレン基、n−ペンチレン基、イソペンチレン基、シクロペンチレン基、n−ヘキシレン基、シクロヘキシレン基が挙げられる。   Here, as a C1-C6 alkylene group, a methylene group, ethylene group, n-propylene group, isopropylene group, n-butylene group, isobutylene group, sec-butylene group, n-pentylene group, isopentylene group, Examples include a cyclopentylene group, an n-hexylene group, and a cyclohexylene group.

一般式(a)で示される繰り返し単位を得るためのモノマーとしては、下記一般式(Ma)で示される。ここで、R14、X’、Y’、m’は前述と同じである。

Figure 0004985987
The monomer for obtaining the repeating unit represented by the general formula (a) is represented by the following general formula (Ma). Here, R 14 , X ′, Y ′, and m ′ are the same as described above.
Figure 0004985987

モノマーMaとしては、具体的には下記に例示することができる。

Figure 0004985987
Specific examples of the monomer Ma include the following.
Figure 0004985987

Figure 0004985987
Figure 0004985987

Figure 0004985987
Figure 0004985987

ヒドロキシ基、カルボキシ基を有する繰り返し単位を得るためのモノマーとしては、下記に例示することができる。

Figure 0004985987
Examples of the monomer for obtaining a repeating unit having a hydroxy group or a carboxy group can be given below.
Figure 0004985987

2,2,2−トリフルオロ−1−ヒドロキシエチル基を有する繰り返し単位としては、下記に挙げることができる。

Figure 0004985987
Examples of the repeating unit having a 2,2,2-trifluoro-1-hydroxyethyl group include the following.
Figure 0004985987

Figure 0004985987
Figure 0004985987

Figure 0004985987
Figure 0004985987

上記ヒドロキシ基、ヒドロキシナフチル基、カルボキシ基、2,2,2−トリフルオロ−1−ヒドロキシエチル基に加えてラクトン、エーテル基、カルボニル基、カーボネート基、スルホン酸アミドを有する繰り返し単位bを共重合することもできる。   Copolymerizes repeating unit b having lactone, ether group, carbonyl group, carbonate group, sulfonic acid amide in addition to the above hydroxy group, hydroxy naphthyl group, carboxy group, 2,2,2-trifluoro-1-hydroxyethyl group You can also

ラクトンの中でも下記一般式(b1)又は(b2)で示される7−オキサノルボルナン環を有する繰り返し単位は、酸と熱によって架橋反応が起こり、これによって膜の機械強度を向上させる効果があるために好ましく用いることができる。   Among the lactones, the repeating unit having a 7-oxanorbornane ring represented by the following general formula (b1) or (b2) has a cross-linking reaction caused by an acid and heat, thereby improving the mechanical strength of the film. It can be preferably used.

Figure 0004985987

(式中、R41、R46は水素原子又はメチル基を示す。R42、R47は単結合、又は炭素数1〜6の直鎖状、分岐状又は環状のアルキレン基であり、エーテル基又はエステル基を有していてもよいが、炭素数1〜6の直鎖状、分岐状又は環状のアルキレン基の場合、式中のエステル基に連結した炭素原子は1級又は2級である。R43〜R45、R48〜R51は水素原子、又は炭素数1〜6の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基である。)
Figure 0004985987

(In the formula, R 41 and R 46 represent a hydrogen atom or a methyl group. R 42 and R 47 are a single bond, or a linear, branched or cyclic alkylene group having 1 to 6 carbon atoms, and an ether group. Or an ester group, but in the case of a linear, branched or cyclic alkylene group having 1 to 6 carbon atoms, the carbon atom linked to the ester group in the formula is primary or secondary. R 43 to R 45 and R 48 to R 51 are a hydrogen atom or a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 6 carbon atoms.

7−オキサノルボルナン環を有する繰り返し単位を得るためのモノマーとしては、下記一般式(Mb1)、(Mb2)で示される。ここで、R41〜R51は前述と同じである。

Figure 0004985987
Monomers for obtaining a repeating unit having a 7-oxanorbornane ring are represented by the following general formulas (Mb1) and (Mb2). Here, R 41 to R 51 are the same as described above.
Figure 0004985987

繰り返し単位b1、b2を得るためのモノマーとしては、具体的に下記に挙げることができる。   Specific examples of the monomer for obtaining the repeating units b1 and b2 include the following.

Figure 0004985987
Figure 0004985987

b1、b2以外のラクトンを有するモノマーとしては、以下に挙げることができる。

Figure 0004985987
Examples of monomers having lactones other than b1 and b2 include the following.
Figure 0004985987

下記に示すヒドロキシ基とラクトン環、環状エーテルの両方を有する繰り返し単位を共重合することもできる。

Figure 0004985987
It is also possible to copolymerize a repeating unit having both a hydroxy group, a lactone ring and a cyclic ether shown below.
Figure 0004985987

スルホンアミドを有する繰り返し単位としては、以下に挙げることができる。

Figure 0004985987
Examples of the repeating unit having a sulfonamide include the following.
Figure 0004985987

カーボネートを有する繰り返し単位としては、以下に挙げることができる。

Figure 0004985987
Examples of the repeating unit having a carbonate include the following.
Figure 0004985987

波長200nm以下の照射によって、フェノール化合物が架橋、硬化することはよく知られている。しかしながら、クレゾールノボラックやポリヒドロキシスチレンは、パターンを形成するための波長193nmのArFエキシマレーザーに極めて強い吸収を持つために、第1のパターンを形成することができない。ここで、ヒドロキシナフチルはフェノール性の水酸基を有するために波長200nm以下の照射による架橋を促進させる。また、ナフタレン環は波長193nmにおける吸収がそれほど大きくないために、ヒドロキシナフチルを密着性基として有する高分子化合物をベースとするレジスト材料は、ArFエキシマレーザーリソグラフィーにおいてパターン形成が可能である。   It is well known that phenol compounds are crosslinked and cured by irradiation with a wavelength of 200 nm or less. However, since cresol novolac and polyhydroxystyrene have extremely strong absorption in an ArF excimer laser having a wavelength of 193 nm for forming a pattern, the first pattern cannot be formed. Here, since hydroxy naphthyl has a phenolic hydroxyl group, it promotes crosslinking by irradiation with a wavelength of 200 nm or less. Further, since the naphthalene ring does not absorb so much at a wavelength of 193 nm, a resist material based on a polymer compound having hydroxy naphthyl as an adhesive group can be patterned in ArF excimer laser lithography.

1級のヒドロキシ基とフェノール性水酸基は、酸と熱による架橋反応によって膜を硬化させる性質を有する。ナフトールの光照射による硬化反応と、光照射によって発生した酸と熱による1級のヒドロキシ基とナフトールの架橋反応を組み合わせることによって、より強固な膜を形成することができる。   The primary hydroxy group and the phenolic hydroxyl group have a property of curing the film by a crosslinking reaction by acid and heat. A stronger film can be formed by combining the curing reaction of naphthol by light irradiation and the crosslinking reaction of primary hydroxyl group and naphthol by acid and heat generated by light irradiation.

このような化学増幅ポジ型レジスト材料であれば、ベース樹脂がヒドロキシ基、ヒドロキシナフチル基、カルボキシ基、2,2,2−トリフルオロ−1−ヒドロキシエチル基から選ばれる1以上の密着性基及びラクトン環、エーテル基、カルボニル基、カーボネート基、スルホンアミド基を有する繰り返し単位を含むことで、基板との高い密着性を実現できる。更に、ベース樹脂が酸不安定基を有する繰り返し単位を有することで、露光時に酸発生剤が発生する酸により酸不安定基を脱離させて、レジスト露光部を現像液に溶解させるように変換することにより、極めて高精度なパターンを得ることができる。   With such a chemically amplified positive resist material, the base resin has at least one adhesive group selected from a hydroxy group, a hydroxy naphthyl group, a carboxy group, and a 2,2,2-trifluoro-1-hydroxyethyl group, and By including a repeating unit having a lactone ring, an ether group, a carbonyl group, a carbonate group, or a sulfonamide group, high adhesion to the substrate can be realized. Furthermore, since the base resin has repeating units having acid labile groups, the acid labile groups are eliminated by the acid generated by the acid generator during exposure, so that the resist exposed area is dissolved in the developer. By doing so, a very highly accurate pattern can be obtained.

本発明に係るパターン形成方法に用いられるポジ型レジスト材料におけるベース樹脂としての高分子化合物としては、水素結合性を有するヒドロキシ基、ヒドロキシナフチル基、カルボキシ基、2,2,2−トリフルオロ−1−ヒドロキシエチル基から選ばれる密着性基を有するものが好ましい。水素結合によって膜の機械的強度が向上し、レジストパターンに直接珪素酸化膜を形成したときのパターンの変形を抑えることができる。ヒドロキシ基、ヒドロキシナフチル基、カルボキシ基、2,2,2−トリフルオロ−1−ヒドロキシエチル基は更に架橋性を有し、特にヒドロキシナフチル基は波長200nmの光照射によって架橋が進行することによってかなり強度な膜を形成することが可能である。   Examples of the polymer compound as the base resin in the positive resist material used in the pattern forming method according to the present invention include a hydrogen group-containing hydroxy group, hydroxy naphthyl group, carboxy group, 2,2,2-trifluoro-1 Those having an adhesive group selected from -hydroxyethyl groups are preferred. The mechanical strength of the film is improved by hydrogen bonding, and deformation of the pattern when the silicon oxide film is directly formed on the resist pattern can be suppressed. The hydroxy group, hydroxy naphthyl group, carboxy group, and 2,2,2-trifluoro-1-hydroxyethyl group have further crosslinkability, and in particular, the hydroxy naphthyl group is considerably cross-linked by light irradiation with a wavelength of 200 nm. It is possible to form a strong film.

また、ポジ型レジスト材料におけるベース樹脂としての高分子化合物としては、前記(a)、(b)で示される繰り返し単位に加えて、下記一般式(c)で示される酸不安定基を有する繰り返し単位cを有することが好ましい。

Figure 0004985987

(式中、R52は水素原子又はメチル基を示す。R53は酸不安定基である。) The polymer compound as the base resin in the positive resist material includes a repeating unit having an acid labile group represented by the following general formula (c) in addition to the repeating unit represented by (a) and (b). It is preferable to have the unit c.
Figure 0004985987

(In the formula, R 52 represents a hydrogen atom or a methyl group. R 53 is an acid labile group.)

一般式(c)で示される酸不安定基を有する繰り返し単位を得るためのモノマーとしては、下記一般式(Mc)で示される。ここで、R52、R53は前述と同じである。

Figure 0004985987
The monomer for obtaining the repeating unit having an acid labile group represented by the general formula (c) is represented by the following general formula (Mc). Here, R 52 and R 53 are the same as described above.
Figure 0004985987

酸不安定基を有する繰り返し単位としては、特開2008−111103号公報の段落[0083]〜[0104]、具体的には段落[0114]〜[0117]に記載されている。   The repeating unit having an acid labile group is described in paragraphs [0083] to [0104] of JP-A-2008-111103, specifically, paragraphs [0114] to [0117].

ここで、a、b、cの共重合比率としては、0<a<0.9、0≦b<0.9、0<c<1.0、好ましくは0.05≦a≦0.8、0.1≦b≦0.8、0.1≦c≦0.8、より好ましくは0.1≦a≦0.7、0.2≦b≦0.7、0.12≦c≦0.7である。なお、a+b+c=1である。   Here, the copolymerization ratio of a, b and c is 0 <a <0.9, 0 ≦ b <0.9, 0 <c <1.0, preferably 0.05 ≦ a ≦ 0.8. 0.1 ≦ b ≦ 0.8, 0.1 ≦ c ≦ 0.8, more preferably 0.1 ≦ a ≦ 0.7, 0.2 ≦ b ≦ 0.7, 0.12 ≦ c ≦ 0.7. Note that a + b + c = 1.

本発明のパターン形成方法に用いられるレジストのベースポリマーとなる高分子化合物は、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重量平均分子量が1,000〜500,000、特に2,000〜30,000であることが好ましい。重量平均分子量が小さすぎるとレジスト材料現像後の熱架橋における架橋効率が低下するものとなり、大きすぎるとアルカリ溶解性が低下し、パターン形成後に裾引き現象が生じ易くなる可能性がある。   The high molecular compound used as the base polymer of the resist used in the pattern forming method of the present invention has a polystyrene-reduced weight average molecular weight of 1,000 to 500,000, particularly 2,000 to 30, as determined by gel permeation chromatography (GPC). 000 is preferred. If the weight average molecular weight is too small, the crosslinking efficiency in the thermal crosslinking after development of the resist material is lowered. If it is too large, the alkali solubility is lowered, and the trailing phenomenon may easily occur after pattern formation.

更に、本発明のパターン形成方法に用いられるレジスト材料のベースポリマーとなる高分子化合物においては、分子量分布(Mw/Mn)が広い場合は低分子量や高分子量のポリマーが存在するために露光後、パターン上に異物が見られたり、パターンの形状が悪化したりするおそれがある。それ故、パターンルールが微細化するに従ってこのような分子量、分子量分布の影響が大きくなり易いことから、微細なパターン寸法に好適に用いられるレジスト材料を得るには、使用する多成分共重合体の分子量分布は1.0〜2.0、特に1.0〜1.5と狭分散であることが好ましい。   Furthermore, in the polymer compound serving as the base polymer of the resist material used in the pattern forming method of the present invention, when the molecular weight distribution (Mw / Mn) is wide, a low molecular weight or high molecular weight polymer is present. There is a possibility that foreign matter is seen on the pattern or the shape of the pattern is deteriorated. Therefore, since the influence of such molecular weight and molecular weight distribution tends to increase as the pattern rule becomes finer, in order to obtain a resist material suitably used for fine pattern dimensions, the multi-component copolymer to be used is obtained. The molecular weight distribution is preferably from 1.0 to 2.0, particularly preferably from 1.0 to 1.5 and narrow dispersion.

また、組成比率や分子量分布や分子量が異なる2つ以上のポリマーをブレンドすることも可能である。   It is also possible to blend two or more polymers having different composition ratios, molecular weight distributions, and molecular weights.

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方法があり、これ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。酸不安定基は、モノマーに導入されたものをそのまま用いてもよいし、酸不安定基を酸触媒によって一旦脱離し、その後保護化あるいは部分保護化してもよい。なお、上記ベース樹脂を構成する高分子化合物は1種に限らず2種以上を添加することができる。複数種の高分子化合物を用いることにより、レジスト材料の性能を調整することができる。   One method for synthesizing these polymer compounds is a method in which a monomer having an unsaturated bond is added to a radical initiator in an organic solvent and subjected to heat polymerization, whereby a polymer compound can be obtained. Examples of the organic solvent used at the time of polymerization include toluene, benzene, tetrahydrofuran, diethyl ether, dioxane and the like. As polymerization initiators, 2,2′-azobisisobutyronitrile (AIBN), 2,2′-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile), dimethyl 2,2-azobis (2-methylpropionate) ), Benzoyl peroxide, lauroyl peroxide and the like, and preferably polymerized by heating to 50 to 80 ° C. The reaction time is 2 to 100 hours, preferably 5 to 20 hours. As the acid labile group, those introduced into the monomer may be used as they are, or the acid labile group may be once removed by an acid catalyst and then protected or partially protected. In addition, the high molecular compound which comprises the said base resin is not restricted to 1 type, and 2 or more types can be added. The performance of the resist material can be adjusted by using a plurality of types of polymer compounds.

本発明のパターン形成に用いるレジスト材料は、特に化学増幅ポジ型レジスト材料として機能させるために酸発生剤を含んでもよく、例えば、活性光線又は放射線に感応して酸を発生する化合物(光酸発生剤)を含有してもよい。光酸発生剤の成分としては、高エネルギー線照射により酸を発生する化合物であればいずれでも構わない。好適な光酸発生剤としてはスルホニウム塩、ヨードニウム塩、スルホニルジアゾメタン、N−スルホニルオキシイミド、オキシム−O−スルホネート型酸発生剤等がある。以下に詳述するが、これらは単独であるいは2種以上混合して用いることができる。   The resist material used for pattern formation of the present invention may contain an acid generator, particularly for functioning as a chemically amplified positive resist material. For example, a compound that generates an acid in response to actinic rays or radiation (photoacid generation) Agent). The component of the photoacid generator may be any compound that generates an acid upon irradiation with high energy rays. Suitable photoacid generators include sulfonium salts, iodonium salts, sulfonyldiazomethane, N-sulfonyloxyimide, oxime-O-sulfonate type acid generators, and the like. Although described in detail below, these may be used alone or in combination of two or more.

酸発生剤の具体例としては、特開2008−111103号公報の段落[0122]〜[0142]に記載されている。   Specific examples of the acid generator are described in paragraphs [0122] to [0142] of JP-A-2008-111103.

本発明のレジスト材料は、更に、有機溶剤、塩基性化合物、溶解制御剤、界面活性剤、アセチレンアルコール類のいずれか1つ以上を含有することができる。   The resist material of the present invention can further contain any one or more of an organic solvent, a basic compound, a dissolution controller, a surfactant, and acetylene alcohols.

有機溶媒の具体例としては特開2008−111103号公報の段落[0144]〜[0145]、塩基性化合物としては段落[0146]〜[0164]、界面活性剤としては段落[0165]〜[0166]、溶解制御剤としては特開2008−122932号公報の段落[0155]〜[0178]、アセチレンアルコール類としては段落[0179]〜[0182]に記載されている。   Specific examples of the organic solvent include paragraphs [0144] to [0145] of JP-A-2008-111103, paragraphs [0146] to [0164] as basic compounds, and paragraphs [0165] to [0166] as surfactants. ], The dissolution control agent is described in paragraphs [0155] to [0178] of JP-A-2008-122932, and the acetylene alcohols are described in paragraphs [0179] to [0182].

ここで、側壁スペーサープロセスのダブルパターニングについて説明する。第4回液浸シンポジウム(2007年) 講演番号;PR−01、題名;Implementation of immersion lithography to NAND/CMOS lithography to NAND/CMOS device manufacturingで報告されているスペーサースペーサープロセスは図1に示される。
図1は、従来の側壁スペーサープロセスのダブルパターニング方法の一例を説明する断面図であり、基板10上に被加工基板20、ハードマスク30、レジスト膜40を形成し、レジスト膜40を露光、現像し(図1−〈1〉)、レジスト膜40下のハードマスク30にドライエッチングでレジストパターンを転写し(図1−〈2〉)、ハードマスク30上にSiO2膜50をCVD法又はALD法で積層し(図1−〈3〉)、ドライエッチングでハードマスクパターン上とスペース部のSiO2膜50を取り、スペーサー52を形成し(図1−〈4〉)、スペースにスペーサースペーサー60を埋め込み(図1−〈5〉)、スペーサー52を除去して(図1−〈6〉)、被加工基板20を加工した状態を示す(図1−〈7〉)。
即ち、レジスト膜40下のハードマスク30にドライエッチングでレジストパターンを転写し(図1−〈2〉)、ハードマスク30上にSiO2膜50をCVD法又はALD法で積層する(図1−〈3〉)。ドライエッチングでハードマスクパターン上とスペース部のSiO2膜50を取り、スペーサー52を形成し(図1−〈4〉)、スペースにスペーサースペーサー60を埋め込み(図1−〈5〉)、スペーサー52を除去して(図1−〈6〉)、加工基板20を加工する(図1−〈7〉)。ハードマスク30の側壁に付いたスペーサー52がパターン反転されて被加工基板20に転写される。
Here, the double patterning of the sidewall spacer process will be described. The 4th immersion symposium (2007) Lecture number; PR-01, Title; Implementation of immersion lithography to NAND / CMOS lithography to NAND / CMOS device manufacturing The spacer spacer process reported in FIG.
FIG. 1 is a cross-sectional view for explaining an example of a double patterning method of a conventional sidewall spacer process. A substrate to be processed 20, a hard mask 30, and a resist film 40 are formed on a substrate 10, and the resist film 40 is exposed and developed. Then, the resist pattern is transferred by dry etching to the hard mask 30 under the resist film 40 (FIG. 1- <2>), and the SiO 2 film 50 is formed on the hard mask 30 by CVD or ALD. (FIG. 1- <3>), and by dry etching, the SiO 2 film 50 on the hard mask pattern and the space is removed to form a spacer 52 (FIG. 1- <4>). Is embedded (FIG. 1- <5>), the spacer 52 is removed (FIG. 1- <6>), and the processed substrate 20 is processed (FIG. 1- <7>).
That is, the resist pattern is transferred by dry etching to the hard mask 30 below the resist film 40 (FIG. 1- <2>), and the SiO 2 film 50 is laminated on the hard mask 30 by the CVD method or the ALD method (FIG. 1- FIG. <3>). The SiO 2 film 50 on the hard mask pattern and in the space is removed by dry etching to form a spacer 52 (FIG. 1- <4>), and the spacer spacer 60 is embedded in the space (FIG. 1- <5>). Is removed (FIG. 1- <6>), and the processed substrate 20 is processed (FIG. 1- <7>). The spacer 52 attached to the side wall of the hard mask 30 is reversed in pattern and transferred to the substrate 20 to be processed.

スペーサーラインプロセスは図2に示される。スペーサー形成までは図1−〈1〉〜図1−〈4〉と同じである。図1−〈5〉でハードマスクを除去してスペーサーラインを残し、これをマスクにして被加工基板を加工する。即ち、図2は、従来のスペーサーラインプロセスを説明する断面図であり、基板10上に被加工基板20、ハードマスク30、レジスト膜40を形成し、レジスト膜40を露光、現像し(図2−〈1〉)、レジスト膜40下のハードマスク30にドライエッチングでレジストパターンを転写し(図2−〈2〉)、ハードマスク30上にSiO2膜50をCVD法又はALD法で積層し(図2−〈3〉)、ドライエッチングでハードマスクパターン上とスペース部のSiO2膜50を取り、スペーサー52を形成し(図2−〈4〉)、ハードマスク30を除去してスペーサーラインを残し(図2−〈5〉)、これをマスクにして被加工基板20を加工した状態を示す(図2−〈6〉)。
なお、ハードマスクとしては、SiO2、SiN、SiON、p−Si、TiN、カーボン膜などが用いられる。ハードマスクの形成はCVD法、ALD法で形成してもよく、スピンコートで行ってもよい。ハードマスクとレジストとの間には有機反射防止膜を敷いてもよいし、反射防止膜機能を有するSOG膜とカーボン膜からなるトライレイヤーを形成していてもよい。
The spacer line process is shown in FIG. The steps up to the formation of the spacer are the same as those in FIGS. 1- <1> to 1- <4>. In FIG. 1- <5>, the hard mask is removed to leave a spacer line, and the substrate to be processed is processed using this as a mask. That is, FIG. 2 is a cross-sectional view for explaining a conventional spacer line process. A substrate 20 to be processed, a hard mask 30, and a resist film 40 are formed on a substrate 10, and the resist film 40 is exposed and developed (FIG. 2). -<1>), the resist pattern is transferred by dry etching to the hard mask 30 under the resist film 40 (FIG. 2- <2>), and the SiO 2 film 50 is laminated on the hard mask 30 by the CVD method or the ALD method. (FIG. 2-<3>), the SiO 2 film 50 on the hard mask pattern and in the space is removed by dry etching, the spacer 52 is formed (FIG. 2- <4>), the hard mask 30 is removed, and the spacer line (FIG. 2-<5>), and the processed substrate 20 is processed using this as a mask (FIG. 2- <6>).
As the hard mask, SiO 2, SiN, SiON, p-Si, TiN, and carbon film is used. The hard mask may be formed by CVD, ALD, or spin coating. An organic antireflection film may be provided between the hard mask and the resist, or a trilayer made of an SOG film having a function of an antireflection film and a carbon film may be formed.

図3は、本発明のパターン形成方法を説明する断面図であり、基板10上に被加工基板20、カーボン膜70を形成し、その上に形成したレジスト膜40を露光、現像し(図3−〈1〉)、現像後のレジストパターンにアミノ基あるいはアンモニウム塩を有するシラン化合物80を吸着させ(図3−〈2〉)、レジストパターンの側壁にSiO2膜50を形成し(図3−〈3〉)、レジスト膜40上とスペース部のSiO2膜50を除去してスペーサー52を形成し(図3−〈4〉)、レジストパターンを除去後、スペーサー52をマスクにカーボン膜70を加工し(図3−〈5〉)、カーボン膜70をマスクに被加工基板20を加工した状態を示す(図3−〈6〉)。 FIG. 3 is a cross-sectional view for explaining the pattern forming method of the present invention. A substrate 20 to be processed and a carbon film 70 are formed on a substrate 10, and a resist film 40 formed thereon is exposed and developed (FIG. 3). -<1>), a silane compound 80 having an amino group or an ammonium salt is adsorbed on the developed resist pattern (FIG. 3- <2>), and an SiO 2 film 50 is formed on the side wall of the resist pattern (FIG. 3- <3>), removing the SiO 2 film 50 on the resist film 40 and in the space to form a spacer 52 (FIG. 3- <4>). After removing the resist pattern, the carbon film 70 is formed using the spacer 52 as a mask. Processed (FIG. 3- <5>), and shows a state where the substrate 20 is processed using the carbon film 70 as a mask (FIG. 3- <6>).

即ち、本発明に係るダブルパターニング方法は、図3に示す通りである。フォトレジストの下には、カーボン膜が形成されている。カーボン膜はCVD法、ALD法で形成してもよく、スピンコートで行ってもよい。カーボン膜とレジスト膜との間に有機反射防止膜を敷いてもよい。カーボン膜は波長193nmでのk値が0.3以上のものが多く、基板反射が1%を超えてしまう。反射率が1%を超える基板では基板反射による低在波によりレジスト形状が劣化し、寸法均一性が劣化する。基板からの反射率を1%以下に抑えるためには、カーボン膜とレジストの間に、k値が0.05〜0.2に調整された有機反射防止膜を形成することが有効である。カーボン膜と、有機反射防止膜の2層の反射防止膜による反射防止効果は優れており、1.0以上のNAを用いて入射角度が大きく反射率が高い液浸リソグラフィーにおいても1%以下の基板反射率に抑えることができる。
現像後のレジストパターンにアミノ基あるいはアンモニウム塩を有するシラン化合物を吸着させる(図3−〈2〉)。吸着させる方法としては、スピンコート法、ベーパープライム法、CVD法又はALD法が挙げられる。スピンコートで塗布した場合は、コート後ベークを行って吸着を促進させることができる。ベーク温度としては40〜150℃で、3〜300秒の範囲が適用される。その後、余分なアミノ基あるいはアンモニウム塩を有するシラン化合物を水、あるいは溶媒、現像液などで剥離してもよい。前記シラン化合物は、レジストパターン表面にだけに付着するのが望ましいが、基板面に付着してもその後のカーボン膜エッチング時に除去できる。シランの吸着層の厚さとしては、薄い方が好ましく、10nm以下、より好ましくは5nm以下である。バブリング法は、アミノシラン溶液を窒素ガスなどの不活性ガスでバブリングしたガスをレジストパターンに吹き付ける。この時、吸着を加速させるために、スピンコート法と同様の条件でベークを行ってもよい。CVD法、ALD法では、シランガス、クロロシランガス、アルコキシシランガス、イソシアネートシランガスによる処理を行う前にアミノシランガスによる処理を行う。
次には、レジストパターンの側壁にSiO2膜をCVD法、ALD法などで形成する(図3−〈3〉)。レジストパターン上とスペース部のSiO2膜を除去してスペーサーを形成し(図3−〈4〉)、スペーサーをマスクにカーボン膜を加工し(図3−〈5〉)、カーボン膜をマスクに被加工基板を加工する(図3−〈6〉)。出来上がるパターンは図2のスペーサーライン法と同じパターンになる。本発明のパターン形成方法は、図3−〈2〉においてレジストパターン表面にシラン化合物による層が形成しているために、図3−〈3〉においてSiO2膜を形成する時の形成速度が速く、パターンの変形やラフネスの劣化を防ぐことができる。SiO2膜の膜厚としては、5〜100nm、好ましくは10〜50nmの範囲である。
ピッチ130nmを4分割すると32.5nmとなる。ピッチ130nmの65nmラインアンドスペースパターンを、露光量を上げて40〜30nmまで細くし、その側壁にサイドウォールスペーサーを作製しようとした場合、膜厚32nm付近のSiO2膜を形成する。ピッチ90nmの場合は4分割で22.5nmとなるために、22nm付近まで細く仕上げたレジストパターンの側壁に膜厚22nmのSiO2膜を形成する。
この場合、基板としては、シリコン基板が一般的に用いられる。被加工基板としては、SiO2、SiN、SiON、SiOC、p−Si、α−Si、TiN、WSi、BPSG、SOG、Cr、CrO、CrON、MoSi、低誘電膜及びそのエッチングストッパー膜が挙げられる。また、ハードマスクとしては、上述した通りであるが、ハードマスクと異なる基板が用いられる。
That is, the double patterning method according to the present invention is as shown in FIG. A carbon film is formed under the photoresist. The carbon film may be formed by CVD or ALD, or by spin coating. An organic antireflection film may be laid between the carbon film and the resist film. Many carbon films have a k value of 0.3 or more at a wavelength of 193 nm, and the substrate reflection exceeds 1%. In a substrate having a reflectance exceeding 1%, the resist shape is degraded due to low standing waves due to substrate reflection, and the dimensional uniformity is degraded. In order to suppress the reflectance from the substrate to 1% or less, it is effective to form an organic antireflection film having a k value adjusted to 0.05 to 0.2 between the carbon film and the resist. The antireflection effect of the two-layer antireflection film of the carbon film and the organic antireflection film is excellent, and it is 1% or less even in immersion lithography with a large incident angle and high reflectance using NA of 1.0 or more. The substrate reflectance can be suppressed.
A silane compound having an amino group or an ammonium salt is adsorbed on the resist pattern after development (FIG. 3- <2>). Examples of the adsorption method include a spin coating method, a vapor prime method, a CVD method, and an ALD method. When applied by spin coating, post-coating baking can be performed to promote adsorption. The baking temperature is 40 to 150 ° C., and the range of 3 to 300 seconds is applied. Thereafter, the silane compound having an excess amino group or ammonium salt may be peeled off with water, a solvent, a developer, or the like. The silane compound is preferably attached only to the resist pattern surface, but even if it adheres to the substrate surface, it can be removed during the subsequent etching of the carbon film. The thickness of the silane adsorption layer is preferably thinner, and is preferably 10 nm or less, more preferably 5 nm or less. In the bubbling method, a gas obtained by bubbling an aminosilane solution with an inert gas such as nitrogen gas is sprayed on the resist pattern. At this time, in order to accelerate the adsorption, baking may be performed under the same conditions as in the spin coating method. In the CVD method and the ALD method, treatment with aminosilane gas is performed before treatment with silane gas, chlorosilane gas, alkoxysilane gas, or isocyanate silane gas.
Next, a SiO 2 film is formed on the side wall of the resist pattern by a CVD method, an ALD method, or the like (FIG. 3- <3>). A spacer is formed by removing the SiO 2 film on the resist pattern and in the space (FIG. 3- <4>), and processing the carbon film using the spacer as a mask (FIG. 3- <5>), using the carbon film as a mask. The substrate to be processed is processed (FIG. 3- <6>). The resulting pattern is the same as the spacer line method of FIG. In the pattern forming method of the present invention, since a layer made of a silane compound is formed on the resist pattern surface in FIG. 3- <2>, the formation speed when forming the SiO 2 film in FIG. 3- <3> is high. , Pattern deformation and roughness deterioration can be prevented. The thickness of the SiO 2 film is in the range of 5 to 100 nm, preferably 10 to 50 nm.
When the pitch 130 nm is divided into four, it becomes 32.5 nm. When a 65 nm line and space pattern with a pitch of 130 nm is thinned to 40 to 30 nm by increasing the exposure amount and an attempt is made to produce a sidewall spacer on the side wall, an SiO 2 film having a thickness of about 32 nm is formed. When the pitch is 90 nm, it is 22.5 nm in 4 divisions, so an SiO 2 film having a film thickness of 22 nm is formed on the side wall of the resist pattern which is finely finished to around 22 nm.
In this case, a silicon substrate is generally used as the substrate. Examples of the substrate to be processed include SiO 2 , SiN, SiON, SiOC, p-Si, α-Si, TiN, WSi, BPSG, SOG, Cr, CrO, CrON, MoSi, a low dielectric film, and an etching stopper film thereof. . As the hard mask, a substrate different from the hard mask is used as described above.

本発明においては、レジスト膜の厚さとしては、10〜1,000nm、特に20〜500nmであることが好ましい。このレジスト膜は、露光前に加熱(プリベーク)を行うが、この条件としては60〜180℃、特に70〜150℃で10〜300秒間、特に15〜200秒間行うことが好ましい。   In the present invention, the thickness of the resist film is preferably 10 to 1,000 nm, particularly 20 to 500 nm. This resist film is heated (pre-baked) before exposure, and as this condition, it is preferable to carry out at 60 to 180 ° C., particularly 70 to 150 ° C. for 10 to 300 seconds, and particularly 15 to 200 seconds.

次いで、露光を行う。ここで、露光は波長140〜250nmの高エネルギー線、その中でもArFエキシマレーザーによる193nmの露光が最も好ましく用いられる。露光は大気中や窒素気流中のドライ雰囲気でもよいし、水中の液浸露光であってもよい。ArF液浸リソグラフィーにおいては液浸溶媒として純水、又はアルカンなどの屈折率が1以上で露光波長に高透明の液体が用いられる。液浸リソグラフィーでは、プリベーク後のレジスト膜と投影レンズの間に、純水やその他の液体を挿入する。これによってNAが1.0以上のレンズ設計が可能となり、より微細なパターン形成が可能になる。液浸リソグラフィーはArFリソグラフィーを45nmノードまで延命させるための重要な技術である。液浸露光の場合は、レジスト膜上に残った水滴残りを除去するための露光後の純水リンス(ポストソーク)を行ってもよいし、レジスト膜からの溶出物を防ぎ、膜表面の滑水性を上げるために、プリベーク後のレジスト膜上に保護膜を形成させてもよい。液浸リソグラフィーに用いられるレジスト保護膜としては、例えば、水に不溶でアルカリ現像液に溶解する1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロ−2−プロパノール残基を有する高分子化合物をベースとし、炭素数4以上のアルコール系溶剤、炭素数8〜12のエーテル系溶剤、及びこれらの混合溶媒に溶解させた材料が好ましい。フォトレジスト膜形成後に、純水リンス(ポストソーク)を行うことによって膜表面からの酸発生剤などの抽出、あるいはパーティクルの洗い流しを行ってもよいし、露光後に膜上に残った水を取り除くためのリンス(ポストソーク)を行ってもよい。   Next, exposure is performed. Here, the exposure is most preferably 193 nm exposure using a high energy beam having a wavelength of 140 to 250 nm, and among these, ArF excimer laser. The exposure may be a dry atmosphere in the air or a nitrogen stream, or may be immersion exposure in water. In ArF immersion lithography, a liquid that has a refractive index of 1 or more and is highly transparent at the exposure wavelength, such as pure water or alkane, is used as the immersion solvent. In immersion lithography, pure water or other liquid is inserted between a pre-baked resist film and a projection lens. As a result, a lens with an NA of 1.0 or more can be designed, and a finer pattern can be formed. Immersion lithography is an important technique for extending the life of ArF lithography to the 45 nm node. In the case of immersion exposure, pure water rinsing (post-soak) after exposure to remove the water droplet residue remaining on the resist film may be performed, and elution from the resist film is prevented, and the surface lubricity of the film is prevented. In order to increase the thickness, a protective film may be formed on the resist film after pre-baking. As a resist protective film used in immersion lithography, for example, a polymer compound having a 1,1,1,3,3,3-hexafluoro-2-propanol residue that is insoluble in water and dissolved in an alkaline developer is used. A base and a material dissolved in an alcohol solvent having 4 or more carbon atoms, an ether solvent having 8 to 12 carbon atoms, or a mixed solvent thereof is preferable. After the photoresist film is formed, pure water rinsing (post-soak) may be performed to extract acid generators from the film surface or to wash away particles, or to remove water remaining on the film after exposure. Rinse (post-soak) may be performed.

露光における露光量は1〜200mJ/cm2程度、好ましくは10〜100mJ/cm2程度となるように露光することが好ましい。次に、ホットプレート上で60〜150℃、1〜5分間、好ましくは80〜120℃、1〜3分間ポストエクスポジュアーベーク(PEB)する。 It is preferable to expose so that the exposure amount in exposure is about 1 to 200 mJ / cm 2 , preferably about 10 to 100 mJ / cm 2 . Next, post exposure baking (PEB) is performed on a hot plate at 60 to 150 ° C. for 1 to 5 minutes, preferably 80 to 120 ° C. for 1 to 3 minutes.

更に、0.1〜5質量%、好ましくは2〜3質量%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)等のアルカリ水溶液の現像液を用い、0.1〜3分間、好ましくは0.5〜2分間、浸漬(dip)法、パドル(puddle)法、スプレー(spray)法等の常法により現像することにより基板上に目的のパターンが形成される。   Further, 0.1 to 5% by weight, preferably 2 to 3% by weight, using an aqueous developer such as tetramethylammonium hydroxide (TMAH) for 0.1 to 3 minutes, preferably 0.5 to 2 minutes. The target pattern is formed on the substrate by development by a conventional method such as a dip method, a paddle method, or a spray method.

現像後のレジストパターンの硬化には酸、加熱、あるいは波長200nm以下の光照射と場合によっては加熱による架橋による硬化を行うことは、膜強度の向上につながる。現像後の光照射は波長200nm以下の高エネルギー線、具体的には、波長193nmのArFエキシマ光、波長172nmのXe2エキシマ光、157nmのF2エキシマ光、146nmのKr2エキシマ光、126nmのAr2エキシマ光が好ましく、露光量は光の場合は露光量10mJ/cm2〜10J/cm2の範囲である。波長200nm以下、特には193nm、172nm、157nm、146nm、122nmのエキシマレーザーや、エキシマランプの照射は、光酸発生剤からの酸の発生だけでなく、光照射による架橋反応を促進させる。更に、フォトレジスト材料としてアンモニウム塩の熱酸発生剤をフォトレジスト材料のベース樹脂100質量部に対して0.001〜20質量部、好ましくは0.01〜10質量部添加しておいて、加熱によって酸を発生させることもできる。この場合、酸の発生と架橋反応は同時に進行する。加熱の条件は100〜300℃、特に130〜250℃の温度範囲で10〜300秒の範囲が好ましい。これにより、機械的強度が向上したレジスト膜が形成される。 For curing the resist pattern after development, curing by crosslinking with heat, heating, or light irradiation with a wavelength of 200 nm or less and, in some cases, heating leads to an improvement in film strength. The light irradiation after the development is a high energy ray having a wavelength of 200 nm or less, specifically, ArF excimer light having a wavelength of 193 nm, Xe 2 excimer light having a wavelength of 172 nm, F 2 excimer light having a wavelength of 157 nm, Kr 2 excimer light having a wavelength of 146 nm, Ar 2 excimer light is preferable, and in the case of light, the exposure amount is in the range of 10 mJ / cm 2 to 10 J / cm 2 . Irradiation with an excimer laser or excimer lamp having a wavelength of 200 nm or less, particularly 193 nm, 172 nm, 157 nm, 146 nm, or 122 nm, not only generates acid from the photoacid generator, but also promotes a crosslinking reaction by light irradiation. Further, a thermal acid generator of ammonium salt as a photoresist material is added in an amount of 0.001 to 20 parts by mass, preferably 0.01 to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the base resin of the photoresist material. It is also possible to generate an acid. In this case, the generation of acid and the crosslinking reaction proceed simultaneously. The heating conditions are preferably 100 to 300 ° C., particularly 130 to 250 ° C. and preferably 10 to 300 seconds. Thereby, a resist film with improved mechanical strength is formed.

なお、上記アンモニウム塩の熱酸発生剤としては、下記のものが挙げられる。

Figure 0004985987

(式中、R101d、R101e、R101f、R101gはそれぞれ水素原子、炭素数1〜12の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基、アルケニル基、オキソアルキル基又はオキソアルケニル基、炭素数6〜20のアリール基、又は炭素数7〜12のアラルキル基又はアリールオキソアルキル基を示し、これらの基の水素原子の一部又は全部がアルコキシ基によって置換されていてもよい。R101dとR101e、R101dとR101eとR101fとはこれらが結合する窒素原子と共に環を形成してもよく、環を形成する場合には、R101dとR101e及びR101dとR101eとR101fは炭素数3〜10のアルキレン基、又は式中の窒素原子を環の中に有する複素芳香族環を示す。K-はα位の少なくとも1つがフッ素化されたスルホン酸、又はパーフルオロアルキルイミド酸もしくはパーフルオロアルキルメチド酸である。) In addition, the following are mentioned as a thermal acid generator of the said ammonium salt.
Figure 0004985987

Wherein R 101d , R 101e , R 101f and R 101g are each a hydrogen atom, a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, an alkenyl group, an oxoalkyl group or an oxoalkenyl group, carbon the number 6 to 20 aryl group, or an aralkyl group or an aryl oxoalkyl group having 7 to 12 carbon atoms, some or all of the hydrogen atoms of these groups and may .R 101d be substituted by an alkoxy group R 101e , R 101d , R 101e and R 101f may form a ring together with the nitrogen atom to which they are bonded, and in the case of forming a ring, R 101d and R 101e and R 101d , R 101e and R 101f Represents an alkylene group having 3 to 10 carbon atoms, or a heteroaromatic ring having a nitrogen atom in the formula, K represents a sulfonic acid or perfluoroalkylimide in which at least one α-position is fluorinated. Acid or buffer Fluoroalkyl methide acid.)

-として具体的には、トリフレート、ノナフレート等のパーフルオロアルカンスルホン酸、ビス(トリフルオロメチルスルホニル)イミド、ビス(パーフルオロエチルスルホニル)イミド、ビス(パーフルオロブチルスルホニル)イミド等のイミド酸、トリス(トリフルオロメチルスルホニル)メチド、トリス(パーフルオロエチルスルホニル)メチドなどのメチド酸、更には下記一般式(K−1)に示されるα位がフルオロ置換されたスルホネート、下記一般式(K−2)に示されるα位がフルオロ置換されたスルホネートが挙げられる。 Specific examples of K include imido acids such as perfluoroalkanesulfonic acid such as triflate and nonaflate, bis (trifluoromethylsulfonyl) imide, bis (perfluoroethylsulfonyl) imide, and bis (perfluorobutylsulfonyl) imide. , Methido acids such as tris (trifluoromethylsulfonyl) methide, tris (perfluoroethylsulfonyl) methide, and sulfonate having a fluoro substituted at the α-position represented by the following general formula (K-1), And sulfonates in which the α position shown in -2) is fluoro-substituted.

Figure 0004985987
Figure 0004985987

一般式(K−1)中、R102は水素原子、炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基又はアシル基、炭素数2〜20のアルケニル基、又は炭素数6〜20のアリール基又はアリーロキシ基であり、エーテル基、エステル基、カルボニル基、ラクトン環を有していてもよく、又はこれらの基の水素原子の一部又は全部がフッ素原子で置換されていてもよい。一般式(K−2)中、R103は水素原子、炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基、炭素数2〜20のアルケニル基、又は炭素数6〜20のアリール基である。 In General Formula (K-1), R102 represents a hydrogen atom, a linear, branched or cyclic alkyl group or acyl group having 1 to 20 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 20 carbon atoms, or 6 to 6 carbon atoms. 20 aryl groups or aryloxy groups, which may have an ether group, an ester group, a carbonyl group, a lactone ring, or a part or all of the hydrogen atoms of these groups may be substituted with fluorine atoms Good. In general formula (K-2), R 103 represents a hydrogen atom, a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 20 carbon atoms, or an aryl having 6 to 20 carbon atoms. It is a group.

なお、波長180nm以下の光照射を大気中で行うと、オゾンの発生によりレジスト表面が酸化され、膜厚がかなり減少してしまう。光照射によるオゾン酸化は、基板に付着した有機物のクリーニングに用いられているので、レジスト膜もオゾンによってクリーニングされ、露光量が多いと膜が消失してしまう。そこで、波長172nm、157nm、146nm、122nmのエキシマレーザーや、エキシマランプを照射する場合は、窒素ガスや、ヘリウム(He)ガス、アルゴン(Ar)ガス、クリプトン(Kr)ガスなどの不活性ガスでパージし、酸素や水分濃度が10ppm以下の雰囲気で光照射することが望ましい。   When light irradiation with a wavelength of 180 nm or less is performed in the atmosphere, the resist surface is oxidized by the generation of ozone, and the film thickness is considerably reduced. Ozone oxidation by light irradiation is used for cleaning organic substances attached to the substrate. Therefore, the resist film is also cleaned by ozone, and the film disappears when the exposure amount is large. Therefore, when irradiating excimer lasers or excimer lamps having wavelengths of 172 nm, 157 nm, 146 nm, and 122 nm, an inert gas such as nitrogen gas, helium (He) gas, argon (Ar) gas, or krypton (Kr) gas is used. It is desirable to purge and irradiate light in an atmosphere having an oxygen or moisture concentration of 10 ppm or less.

レジスト膜の機械強度の測定方法としては、ナノインデンター法が好ましく用いることができる。ナノインデンターによる測定は、ダイヤモンドチップからなる正三角錐の圧子を薄膜に押しつけて圧子にかかる荷重から薄膜の強度を求める。レジスト膜の強度を測定する場合、Si基板にレジスト溶液を塗布し、プリベーク後膜厚200〜1,000nmの範囲に調整した膜で測定を行う。レジストのパターニングは100nm程度の膜厚で行われるが、膜が薄すぎると基板の強度の情報も加わるために、測定すべき膜の本来の強度が求められない。そこで、パターニングするときよりも厚い膜で強度の測定を行う。   As a method for measuring the mechanical strength of the resist film, a nanoindenter method can be preferably used. In the measurement by the nano indenter, a regular triangular pyramid indenter made of a diamond tip is pressed against the thin film, and the strength of the thin film is obtained from the load applied to the indenter. When measuring the strength of the resist film, the resist solution is applied to the Si substrate, and the pre-baked film thickness is adjusted to a range of 200 to 1,000 nm. The patterning of the resist is performed with a film thickness of about 100 nm, but if the film is too thin, information on the strength of the substrate is also added, so that the original strength of the film to be measured is not required. Therefore, the strength is measured with a thicker film than when patterning.

本発明は、アミノ基あるいはアンモニウム塩を有するシラン化合物をレジストパターンに吸着させた後に、フォトレジストパターン上にCVD(Chemical Vapor Deposition)法、あるいは原子層堆積法;ALD(Atomic Layer Deposition)法を用いて珪素酸化膜(SiO2膜)を形成するパターン形成方法を提案するものである。レジストパターンとしては、機械的強度の高い膜の方が珪素酸化膜形成後のLWRの劣化が小さい。レジスト膜の機械的強度はナノインデンター法によるハードネス、あるいはヤングモジュラスとして表すことができる。この時、ハードネスが0.4GPa以下又はヤングモジュラスが9.2GPa以下のレジスト膜材料の側壁に珪素酸化膜を形成するとレジストトップがシュリンクするなどのパターンの変形やラインウィドスラフネス(LWR)が大きくなったりする。前記問題点を解決するにはレジスト膜の強度としてはハードネス0.4GPa以上、ヤングモジュラス9.2GPa以上が必要であるが、好ましくはハードネス0.42GPa以上、ヤングモジュラス9.5GPa以上、より好ましくはハードネス0.45GPa以上、ヤングモジュラス10.0GPa以上、更に好ましくはハードネス0.5GPa以上、ヤングモジュラス10.5GPa以上である。 The present invention uses a CVD (Chemical Vapor Deposition) method or an ALD (Atomic Layer Deposition) method on a photoresist pattern after adsorbing a silane compound having an amino group or an ammonium salt to the resist pattern. A pattern forming method for forming a silicon oxide film (SiO 2 film) is proposed. As a resist pattern, a film having higher mechanical strength has less deterioration in LWR after the formation of a silicon oxide film. The mechanical strength of the resist film can be expressed as hardness by a nanoindenter method or Young's modulus. At this time, when a silicon oxide film is formed on the sidewall of a resist film material having a hardness of 0.4 GPa or less or a Young modulus of 9.2 GPa or less, pattern deformation such as shrinking of the resist top and line width roughness (LWR) is large. It becomes. In order to solve the above problems, the resist film needs to have a hardness of 0.4 GPa or more and a Young modulus of 9.2 GPa or more, preferably a hardness of 0.42 GPa or more and a Young modulus of 9.5 GPa or more, more preferably Hardness is 0.45 GPa or more and Young's modulus is 10.0 GPa or more, more preferably, the hardness is 0.5 GPa or more and Young's modulus is 10.5 GPa or more.

CVD法、ALD法としては、特開2003−7700号公報、特開2005−197561号公報、特開2006−66587号公報に示すことができる。
CVD法、ALD法によってSiO2、SiN、HfO2、Al23等の各種金属酸化物や金属窒化物の膜を形成することができる。レジストパターン上に直接製膜を行う場合はレジストパターンを変形させないためには200℃以下の低温での膜形成が必須であり、このため最も低温での製膜が可能なSiO2膜が好ましい。SiO2膜をALD法で形成する場合、シラン、クロロシラン、アルコキシシランシラン、イソシアネートシラン系のガスを提供し、レジストパターンにシランモノマーを吸着させ、次にプラズマで励起された酸化系ガスによって珪素を酸化させる。このシランの吸着と酸化を繰り返し行い、1分子ずつ珪素酸化物を積み重ねるように成長させていく。シラン系ガスとしては、シラン、クロロシラン、アルコキシシラン、イソシアネートシランが挙げられるが、クロロシランが最も好ましく用いられる。クロロシランは、レジスト表面に付着したアミノシラン、アンモニウム塩のシラン化合物による膜に非常によく吸着する。酸化系ガスとしては、酸素、水、オゾン、NO、NO2が用いられ、これらの混合ガスでもよく、N2、Ar、He等の不活性ガスを混合してもよい。各ステップ毎に残留ガスをクリーニングするためにN2、Ar、He等の不活性ガスを流してもよい。基板温度はレジストパターンの変形を抑えるには、200℃以下、好ましくは150℃以下、より好ましくは130℃以下である。
Examples of the CVD method and the ALD method can be shown in JP2003-7700A, JP2005-197561A, and JP2006-66587A.
Various metal oxide and metal nitride films such as SiO 2 , SiN, HfO 2 , and Al 2 O 3 can be formed by CVD or ALD. When the film is formed directly on the resist pattern, it is essential to form a film at a low temperature of 200 ° C. or lower in order to prevent the resist pattern from being deformed. For this reason, an SiO 2 film that can be formed at the lowest temperature is preferable. When the SiO 2 film is formed by the ALD method, silane, chlorosilane, alkoxysilane silane, isocyanate silane-based gas is provided, silane monomer is adsorbed on the resist pattern, and then silicon is oxidized by an oxidizing gas excited by plasma. Oxidize. The silane is repeatedly adsorbed and oxidized, and the silicon oxide is grown to be stacked one molecule at a time. Examples of the silane-based gas include silane, chlorosilane, alkoxysilane, and isocyanate silane, and chlorosilane is most preferably used. Chlorosilane adsorbs very well to a film made of a silane compound of aminosilane or ammonium salt attached to the resist surface. As the oxidizing gas, oxygen, water, ozone, NO, NO 2 may be used, and a mixed gas thereof may be used, or an inert gas such as N 2 , Ar, or He may be mixed. In order to clean the residual gas at each step, an inert gas such as N 2 , Ar, or He may be flowed. The substrate temperature is 200 ° C. or lower, preferably 150 ° C. or lower, more preferably 130 ° C. or lower, in order to suppress deformation of the resist pattern.

以下、合成例、実施例及び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等に制限されるものではない。なお、重量平均分子量(Mw)はGPCによるポリスチレン換算重量平均分子量を示す。   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 etc. In addition, a weight average molecular weight (Mw) shows the polystyrene conversion weight average molecular weight by GPC.

[合成例]
レジスト材料に添加される高分子化合物として、各々のモノマーを組み合わせてテトラヒドロフラン溶媒下で共重合反応を行い、メタノールに晶出し、更にヘキサンで洗浄を繰り返した後に単離、乾燥して、以下に示す組成の高分子化合物(ポリマー1〜6)を得た。得られた高分子化合物の組成は1H−NMR、分子量及び分散度はゲルパーミエーションクロマトグラフにより確認した。
[Synthesis example]
As a polymer compound added to the resist material, each monomer is combined and subjected to a copolymerization reaction in a tetrahydrofuran solvent, crystallized in methanol, further washed with hexane, isolated and dried, and shown below. Polymer compounds (Polymers 1 to 6) having a composition were obtained. The composition of the obtained polymer compound was confirmed by 1 H-NMR, and the molecular weight and dispersity were confirmed by gel permeation chromatography.

ポリマー1
分子量(Mw)=8,100
分散度(Mw/Mn)=1.77

Figure 0004985987
Polymer 1
Molecular weight (Mw) = 8,100
Dispersity (Mw / Mn) = 1.77
Figure 0004985987

ポリマー2
分子量(Mw)=8,800
分散度(Mw/Mn)=1.77

Figure 0004985987
Polymer 2
Molecular weight (Mw) = 8,800
Dispersity (Mw / Mn) = 1.77
Figure 0004985987

ポリマー3
分子量(Mw)=7,500
分散度(Mw/Mn)=1.82

Figure 0004985987
Polymer 3
Molecular weight (Mw) = 7,500
Dispersity (Mw / Mn) = 1.82
Figure 0004985987

ポリマー4
分子量(Mw)=8,100
分散度(Mw/Mn)=1.94

Figure 0004985987
Polymer 4
Molecular weight (Mw) = 8,100
Dispersity (Mw / Mn) = 1.94
Figure 0004985987

ポリマー5
分子量(Mw)=7,800
分散度(Mw/Mn)=1.55

Figure 0004985987
Polymer 5
Molecular weight (Mw) = 7,800
Dispersity (Mw / Mn) = 1.55
Figure 0004985987

ポリマー6
分子量(Mw)=7,200
分散度(Mw/Mn)=1.75

Figure 0004985987
Polymer 6
Molecular weight (Mw) = 7,200
Dispersity (Mw / Mn) = 1.75
Figure 0004985987

[実施例及び比較例]
ポジ型レジスト材料の調製
上記で合成した高分子化合物(ポリマー1〜6)を用いて、下記表1に示す組成で溶解させた溶液を0.2μmサイズのフィルターで濾過してレジスト溶液を調製した。
表1中の各組成は次の通りである。
酸発生剤:PAG1(下記構造式参照)

Figure 0004985987

塩基性化合物:Quencher1(下記構造式参照)
Figure 0004985987

有機溶剤: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)
CyH(シクロヘキサノン) [Examples and Comparative Examples]
Preparation of Positive Resist Material Using the polymer compounds synthesized above (Polymers 1 to 6), a solution dissolved in the composition shown in Table 1 below was filtered through a 0.2 μm size filter to prepare a resist solution. .
Each composition in Table 1 is as follows.
Acid generator: PAG1 (see structural formula below)
Figure 0004985987

Basic compound: Quencher 1 (see the structural formula below)
Figure 0004985987

Organic solvent: PGMEA (propylene glycol monomethyl ether acetate)
CyH (cyclohexanone)

膜強度の測定
表1に示すレジスト材料をヘキサメチルジシラザン(HMDS)ベーパープライム処理したSiウエハー上に塗布し、110℃で60秒間ベークし、膜厚250nmの膜厚に調整した。
得られたレジスト膜について、ナノインデンター法によりヤングモジュラス、ハードネスを測定した。
結果を表1に示す。
Measurement of film strength The resist material shown in Table 1 was applied on a Si wafer treated with hexamethyldisilazane (HMDS) vapor prime and baked at 110 ° C. for 60 seconds to adjust the film thickness to 250 nm.
The resulting resist film was measured for Young's modulus and hardness by the nanoindenter method.
The results are shown in Table 1.

Figure 0004985987
Figure 0004985987

レジストパターン保護膜材料の調製
表2に示される珪素化合物、溶媒を混合し0.2μmのテフロン(登録商標)フィルターで濾過したパターン保護膜溶液を調製した。

Figure 0004985987
Preparation of Resist Pattern Protective Film Material A silicon protective compound shown in Table 2 and a solvent were mixed and a pattern protective film solution filtered through a 0.2 μm Teflon (registered trademark) filter was prepared.
Figure 0004985987

Figure 0004985987
Figure 0004985987

カーボン系下層膜としては、信越化学工業(株)製ODL−50を用い、Siウエハー上にスピンコートで塗布し、300℃で60秒間ベークして膜厚200nmのカーボン膜を作製した。カーボン膜の炭素比率(炭素の割合)は86質量%であった。その上に日産化学工業(株)製有機反射防止膜ARC−29Aを塗布し、200℃で60秒間ベークして膜厚80nmの反射防止膜を作製し、基板とした。
表1中に示されるレジスト材料1〜6を基板上にスピンコーティングし、ホットプレートを用いて110℃で60秒間ベークし、レジスト膜の厚みを120nmにした。
これをArFエキシマレーザースキャナー((株)ニコン製、NSR−S307E,NA0.85、σ0.93/0.69、20度ダイポール照明、6%ハーフトーン位相シフトマスク)を用いて露光し、露光後、直ちに100℃で60秒間ベークし、2.38質量%のテトラメチルアンモニウムヒドロキシドの水溶液で30秒間現像を行って、寸法が50nmでピッチが130nmのポジ型の孤立パターンを得た。
レジストパターン上に特開2005−197561号公報中、実施例の段落[0046]〜[0053]に記載の方法で、STEP(1)の表3に示される各種シランガス、STEP(3)記載のオゾンを水に変更し、基板温度を100℃に保ちながら、ALD装置を用いて、厚み30nmのSiO2膜を形成した。SiO2膜形成前と後のパターンのラフネス(LWR)を(株)日立ハイテクノロジーズ製測長SEM(S−9380)を用いて測定した。
As the carbon-based lower layer film, ODL-50 manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. was used, applied onto a Si wafer by spin coating, and baked at 300 ° C. for 60 seconds to prepare a carbon film having a thickness of 200 nm. The carbon ratio (carbon ratio) of the carbon film was 86% by mass. On top of that, an organic antireflection film ARC-29A manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd. was applied and baked at 200 ° C. for 60 seconds to prepare an antireflection film having a thickness of 80 nm, which was used as a substrate.
Resist materials 1 to 6 shown in Table 1 were spin-coated on the substrate, and baked at 110 ° C. for 60 seconds using a hot plate, so that the thickness of the resist film was 120 nm.
This is exposed using an ArF excimer laser scanner (Nikon Corporation, NSR-S307E, NA0.85, σ0.93 / 0.69, 20 degree dipole illumination, 6% halftone phase shift mask), and after exposure Immediately after baking at 100 ° C. for 60 seconds, development was carried out with an aqueous solution of 2.38% by mass of tetramethylammonium hydroxide for 30 seconds to obtain a positive isolated pattern having dimensions of 50 nm and a pitch of 130 nm.
On the resist pattern, various silane gases shown in Table 3 of STEP (1) and ozone described in STEP (3) by the method described in paragraphs [0046] to [0053] of Examples in JP-A-2005-197561. Was changed to water, and a 30 nm thick SiO 2 film was formed using an ALD apparatus while keeping the substrate temperature at 100 ° C. The roughness (LWR) of the pattern before and after the SiO 2 film formation was measured using a length measuring SEM (S-9380) manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation.

ALD法を行う前処理として、実施例1〜6、22、23は表2に示されるパターン保護膜材料を塗布し、80℃で60秒間ベークを行った。実施例9〜21は表2に示されるパターン保護膜材料を塗布し、80℃で60秒間ベークを行い、純水リンスを1,500rpmで20秒間、2,000rpmで15秒間スピンドライを行い、余分なパターン保護膜材料を剥離した。実施例7は基板を90℃で加熱しながら3−アミノプロピルトリエトキシシランを窒素バブリングしながら60秒間レジストパターンに吹き付けた。実施例8はトリス(ジメチルアミノ)シランガスを用いたALD法によるSiO2成膜前に、ALD装置で3−アミノプロピルトリエトキシシランガスを用いてレジストパターンへの吸着を行った。
結果を表3に示す。
As a pretreatment for performing the ALD method, in Examples 1 to 6, 22, and 23, the pattern protective film material shown in Table 2 was applied and baked at 80 ° C. for 60 seconds. In Examples 9 to 21, the pattern protective film material shown in Table 2 was applied, baked at 80 ° C. for 60 seconds, rinsed with pure water for 20 seconds at 1,500 rpm, and spin dried at 2,000 rpm for 15 seconds, Excess pattern protective film material was peeled off. In Example 7, while heating the substrate at 90 ° C., 3-aminopropyltriethoxysilane was sprayed on the resist pattern for 60 seconds while bubbling nitrogen. In Example 8, before the SiO 2 film was formed by ALD using tris (dimethylamino) silane gas, adsorption onto the resist pattern was performed using 3-aminopropyltriethoxysilane gas with an ALD apparatus.
The results are shown in Table 3.

Figure 0004985987
Figure 0004985987

従来の側壁スペーサープロセスのダブルパターニング方法の一例を説明する断面図であり、基板上に被加工基板、ハードマスク、レジスト膜を形成し、レジスト膜を露光、現像し(図1−〈1〉)、レジスト下のハードマスクにドライエッチングでレジストパターンを転写し(図1−〈2〉)、ハードマスク上にSiO2膜をCVD法、又はALD法で積層し(図1−〈3〉)、ドライエッチングでハードマスクパターン上とスペース部のSiO2膜を取り、スペーサーを形成し(図1−〈4〉)、スペースにスペーサースペーサーを埋め込み(図1−〈5〉)、スペーサーを除去して(図1−〈6〉)、被加工基板を加工した状態を示す(図1−〈7〉)。It is sectional drawing explaining an example of the double patterning method of the conventional side wall spacer process, forms a to-be-processed substrate, a hard mask, a resist film on a board | substrate, exposes and develops a resist film (FIG. 1- <1>) The resist pattern is transferred to the hard mask under the resist by dry etching (FIG. 1- <2>), and the SiO 2 film is laminated on the hard mask by the CVD method or the ALD method (FIG. 1- <3>). Remove the SiO 2 film on the hard mask pattern and the space by dry etching, form a spacer (FIG. 1- <4>), embed the spacer in the space (FIG. 1- <5>), and remove the spacer (FIG. 1- <6>), shows a state of processing the substrate to be processed (FIG. 1- <7>). 従来のスペーサーラインプロセスを説明する断面図であり、基板上に被加工基板、ハードマスク、レジスト膜を形成し、レジスト膜を露光、現像し(図2−〈1〉)、レジスト下のハードマスクにドライエッチングでレジストパターンを転写し(図2−〈2〉)、ハードマスク上にSiO2膜をCVD法、又はALD法で積層し(図2−〈3〉)、ドライエッチングでハードマスクパターン上とスペース部のSiO2膜を取り、スペーサーを形成し(図2−〈4〉)、ハードマスクを除去してスペーサーラインを残し(図2−〈5〉)、これをマスクにして被加工基板を加工した状態を示す(図2−〈6〉)。It is sectional drawing explaining the conventional spacer line process, forms a to-be-processed substrate, a hard mask, and a resist film on a board | substrate, exposes and develops a resist film (FIG. 2- <1>), The hard mask under a resist The resist pattern is transferred by dry etching (FIG. 2- <2>), and a SiO 2 film is laminated on the hard mask by CVD or ALD (FIG. 2- <3>). Take the top and space SiO 2 films, form spacers (Fig. 2- <4>), remove the hard mask to leave the spacer lines (Fig. 2- <5>), and use this as a mask for processing The state which processed the board | substrate is shown (FIG. 2- <6>). 本発明のパターン形成方法を説明する断面図であり、基板上に被加工基板、カーボン膜を形成し、その上に形成したレジスト膜を露光、現像し(図3−〈1〉)、現像後のレジストパターンにアミノ基あるいはアンモニウム塩を有するシラン化合物を吸着させ(図3−〈2〉)、レジストパターンの側壁にSiO2膜を形成し(図3−〈3〉)、レジスト上とスペース部のSiO2膜を除去してスペーサーを形成し(図3−〈4〉)、レジストパターンを除去後、スペーサーをマスクにカーボン膜を加工し(図3−〈5〉)、カーボン膜をマスクに被加工基板を加工した状態を示す(図3−〈6〉)。It is sectional drawing explaining the pattern formation method of this invention, forms a to-be-processed substrate and a carbon film on a board | substrate, exposes and develops the resist film formed on it (FIG. 3- <1>), After image development A silane compound having an amino group or an ammonium salt is adsorbed on the resist pattern (FIG. 3- <2>), and a SiO 2 film is formed on the side wall of the resist pattern (FIG. 3- <3>). The SiO 2 film is removed to form a spacer (FIG. 3- <4>), and after removing the resist pattern, the carbon film is processed using the spacer as a mask (FIG. 3- <5>). The state which processed the to-be-processed substrate is shown (FIG. 3- <6>).

符号の説明Explanation of symbols

10 基板
20 被加工基板
30 ハードマスク
40 フォトレジスト
50 珪素酸化膜
52 スペーサー
60 スペーサースペーサー
70 カーボン膜
80 アミノシラン又はアンモニウム塩含有シラン皮膜
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Substrate 20 Substrate 30 Hard mask 40 Photoresist 50 Silicon oxide film 52 Spacer 60 Spacer spacer 70 Carbon film 80 Aminosilane or ammonium salt containing silane film

Claims (9)

フォトレジストパターン上に1分子内に少なくとも1つのアミノ基又はアンモニウム塩を有するアミノシラン化合物を吸着させ、その上にCVD(Chemical Vapor Deposition)法又はALD(Atomic Layer Deposition)法によりシラン、クロロシラン、アルコキシシラン及びイソシアネートシランから選ばれるシランガスを酸化して珪素酸化膜を形成することを特徴とするパターン形成方法。   An aminosilane compound having at least one amino group or ammonium salt in one molecule is adsorbed on the photoresist pattern, and silane, chlorosilane, alkoxysilane is deposited thereon by CVD (Chemical Vapor Deposition) method or ALD (Atomic Layer Deposition) method. And a silicon oxide film formed by oxidizing a silane gas selected from isocyanate silane. 少なくとも1つのアミノ基又はアンモニウム塩を有するアミノシラン化合物が、下記一般式(1)又は(2)で示されることを特徴とする請求項1記載のパターン形成方法。
Figure 0004985987

(式中、R1、R2、R7、R8、R9は水素原子、炭素数1〜10のアミノ基、エーテル基、エステル基又はヒドロキシ基を有していてもよい直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基、炭素数6〜10のアリール基、炭素数2〜12のアルケニル基、又は炭素数7〜12のアラルキル基である。又はR1とR2、R7とR8、R8とR9又はR7とR9とが結合してこれらが結合する窒素原子と共に環を形成していてもよい。R3、R10は炭素数1〜12の直鎖状、分岐状又は環状のアルキレン基で、エーテル基、エステル基、チオエーテル基、フェニレン基又はヒドロキシ基を有していてもよく、R4〜R6、R11〜R13は水素原子、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数6〜10のアリール基、炭素数2〜12のアルケニル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、炭素数6〜10のアリーロキシ基、炭素数2〜12のアルケニロキシ基、炭素数7〜12のアラルキロキシ基、又はヒドロキシ基であり、R4〜R6、R11〜R13の内少なくとも一つがアルコキシ基又はヒドロキシ基である。X-は陰イオンを表す。)
The pattern forming method according to claim 1, wherein the aminosilane compound having at least one amino group or ammonium salt is represented by the following general formula (1) or (2).
Figure 0004985987

(In the formula, R 1 , R 2 , R 7 , R 8 and R 9 are each a hydrogen atom, a linear group optionally having an amino group having 1 to 10 carbon atoms, an ether group, an ester group or a hydroxy group, A branched or cyclic alkyl group, an aryl group having 6 to 10 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 12 carbon atoms, or an aralkyl group having 7 to 12 carbon atoms, or R 1 and R 2 , R 7 and R 8. , R 8 and R 9 or R 7 and R 9 may be combined to form a ring together with the nitrogen atom to which these are bonded, R 3 and R 10 are linear or branched having 1 to 12 carbon atoms. A cyclic or cyclic alkylene group which may have an ether group, an ester group, a thioether group, a phenylene group or a hydroxy group, and R 4 to R 6 and R 11 to R 13 are a hydrogen atom and have 1 to 6 carbon atoms. Alkyl group, aryl group having 6 to 10 carbon atoms, alkenyl group having 2 to 12 carbon atoms, and 1 to 6 carbon atoms Alkoxy group, an aryloxy group having 6 to 10 carbon atoms, alkenyloxy group having 2 to 12 carbon atoms or an Ararukirokishi group, or a hydroxy group of 7 to 12 carbon atoms, at least of R 4 ~R 6, R 11 ~R 13 One is an alkoxy group or a hydroxy group. X represents an anion.)
1分子内に少なくとも1つのアミノ基又はアンモニウム塩を有するアミノシラン化合物が、下記一般式(3)又は(4)で示されるものであることを特徴とする請求項1記載のパターン形成方法。
Figure 0004985987

(式中、R20は水素原子、炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基、炭素数6〜10のアリール基、又は炭素数2〜12のアルケニル基であり、ヒドロキシ基、エーテル基(−O−)、エステル基(−COO−)又はアミノ基を有していてもよい。pは1又は2であり、pが1の場合、R21は炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルキレン基であり、エーテル基、エステル基又はフェニレン基を有していてもよい。pが2の場合、R21は上記アルキレン基より水素原子が1個脱離した基である。R22〜R24は水素原子、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数6〜10のアリール基、炭素数2〜12のアルケニル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、炭素数6〜10のアリーロキシ基、炭素数2〜12のアルケニロキシ基、炭素数7〜12のアラルキロキシ基、又はヒドロキシ基であり、R22〜R24の内少なくとも一つがアルコキシ基又はヒドロキシ基である。)
Figure 0004985987

(式中、R3〜R6、R11は請求項2で定義した通りであり、R21〜R24、pは上記の通りである。)
2. The pattern forming method according to claim 1, wherein the aminosilane compound having at least one amino group or ammonium salt in one molecule is represented by the following general formula (3) or (4).
Figure 0004985987

(Wherein R 20 is a hydrogen atom, a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an aryl group having 6 to 10 carbon atoms, or an alkenyl group having 2 to 12 carbon atoms; Group, an ether group (—O—), an ester group (—COO—) or an amino group, p is 1 or 2, and when p is 1, R 21 has 1 to 20 carbon atoms. A linear, branched or cyclic alkylene group which may have an ether group, an ester group or a phenylene group, and when p is 2, R 21 is one hydrogen atom removed from the alkylene group. R 22 to R 24 are a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, an aryl group having 6 to 10 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 12 carbon atoms, and an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms. An aryloxy group having 6 to 10 carbon atoms, an alkenyloxy group having 2 to 12 carbon atoms, (It is an aralkyloxy group having 7 to 12 carbon atoms or a hydroxy group, and at least one of R 22 to R 24 is an alkoxy group or a hydroxy group.)
Figure 0004985987

(Wherein R 3 to R 6 and R 11 are as defined in claim 2, and R 21 to R 24 and p are as described above.)
レジストパターンを形成するレジスト材料が、ヒドロキシ基、ヒドロキシナフチル基、カルボキシ基、2,2,2−トリフルオロ−1−ヒドロキシエチル基から選ばれる少なくとも1個の密着性基を有する繰り返し単位と、酸不安定基を有する繰り返し単位とを含む高分子化合物をベースポリマーとする化学増幅ポジ型レジスト材料であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項記載のパターン形成方法。   A resist material for forming a resist pattern includes a repeating unit having at least one adhesive group selected from a hydroxy group, a hydroxy naphthyl group, a carboxy group, and a 2,2,2-trifluoro-1-hydroxyethyl group, an acid 4. The pattern forming method according to claim 1, wherein the pattern forming method is a chemically amplified positive resist material having a base compound of a polymer compound containing a repeating unit having an unstable group. フォトレジストパターン上に1分子内に少なくとも1つのアミノ基又はアンモニウム塩を有するアミノシラン化合物を吸着させる方法が、スピンコート法、ベーパープライム法、CVD法又はALD法であることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項記載のパターン形成方法。   2. The method of adsorbing an aminosilane compound having at least one amino group or ammonium salt in one molecule on a photoresist pattern is a spin coating method, a vapor prime method, a CVD method or an ALD method. The pattern formation method of any one of thru | or 4. シラン、クロロシラン、アルコキシシラン及びイソシアネートシランから選ばれるシランガスを酸化するためのガスが、H2O、D2O、O2、O3、H22、NO、NO2の少なくとも1つから選ばれることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項記載のパターン形成方法。 A gas for oxidizing a silane gas selected from silane, chlorosilane, alkoxysilane, and isocyanate silane is selected from at least one of H 2 O, D 2 O, O 2 , O 3 , H 2 O 2 , NO, and NO 2. The pattern forming method according to claim 1, wherein the pattern forming method is performed. フォトレジストパターン上に形成した珪素酸化膜のスペース部分とフォトレジストパターン上部の珪素酸化膜を除去し、フォトレジストパターン両側の側壁に珪素酸化膜パターンを残し、これを用いてピッチ間の距離を減少させることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項記載のパターン形成方法。   The silicon oxide film space formed on the photoresist pattern and the silicon oxide film above the photoresist pattern are removed, leaving the silicon oxide film pattern on the sidewalls on both sides of the photoresist pattern, and using this to reduce the distance between pitches. The pattern forming method according to claim 1, wherein the pattern forming method is performed. 被加工基板上にCVD法又はスピンコート法で作製した炭素の割合が75質量%以上の膜上にフォトレジストパターンを形成し、このフォトレジストパターン上に形成した珪素酸化膜のスペース部分とフォトレジストパターン上部の珪素酸化膜を除去し、フォトレジストパターン両側の側壁に珪素酸化膜パターンを形成し、これをマスクとして炭素膜をドライエッチングにより加工し、炭素膜をマスクにして被加工基板を加工することを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項記載のパターン形成方法。   A photoresist pattern is formed on a film having a carbon ratio of 75% by mass or more formed on a substrate to be processed by CVD or spin coating, and a space portion of the silicon oxide film formed on the photoresist pattern and the photoresist. The silicon oxide film above the pattern is removed, the silicon oxide film pattern is formed on the sidewalls on both sides of the photoresist pattern, the carbon film is processed by dry etching using this as a mask, and the substrate to be processed is processed using the carbon film as a mask. The pattern forming method according to claim 1, wherein: 被加工基板上に気相成長法又はスピンコート法で作製した炭素の割合が75質量%以上の膜とフォトレジスト膜との間に炭化水素材料からなる反射防止膜を敷くことを特徴とする請求項8記載のパターン形成方法。   An antireflection film made of a hydrocarbon material is laid between a film having a carbon ratio of 75% by mass or more and a photoresist film formed by vapor deposition or spin coating on a substrate to be processed. Item 9. The pattern forming method according to Item 8.
JP2008266279A 2008-10-15 2008-10-15 Pattern formation method Active JP4985987B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008266279A JP4985987B2 (en) 2008-10-15 2008-10-15 Pattern formation method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008266279A JP4985987B2 (en) 2008-10-15 2008-10-15 Pattern formation method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2010096896A JP2010096896A (en) 2010-04-30
JP4985987B2 true JP4985987B2 (en) 2012-07-25

Family

ID=42258635

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2008266279A Active JP4985987B2 (en) 2008-10-15 2008-10-15 Pattern formation method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4985987B2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11809082B2 (en) 2020-03-24 2023-11-07 Kioxia Corporation Pattern forming method and template manufacturing method

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW201229693A (en) * 2010-10-01 2012-07-16 Fujifilm Corp Gap embedding composition, method of embedding gap and method of producing semiconductor device by using the composition
JP2012169408A (en) * 2011-02-14 2012-09-06 Taiyo Nippon Sanso Corp Material for mask, method for forming mask, method for forming pattern, and etching protection film
EP2608247A1 (en) 2011-12-21 2013-06-26 Imec EUV photoresist encapsulation
JP5818710B2 (en) * 2012-02-10 2015-11-18 東京応化工業株式会社 Pattern formation method
JP5899082B2 (en) 2012-08-08 2016-04-06 富士フイルム株式会社 Pattern forming method and electronic device manufacturing method using the same
JP6239466B2 (en) * 2014-08-15 2017-11-29 東京エレクトロン株式会社 Manufacturing method of semiconductor device
US10558119B2 (en) 2015-05-25 2020-02-11 Nissan Chemical Industries, Ltd. Composition for coating resist pattern
CN107742608B (en) * 2017-11-23 2020-11-13 长江存储科技有限责任公司 Double pattern sidewall mask etching process
JP6894364B2 (en) * 2017-12-26 2021-06-30 信越化学工業株式会社 Organic film forming composition, semiconductor device manufacturing substrate, organic film forming method, and pattern forming method

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0677180A (en) * 1992-08-24 1994-03-18 Fujitsu Ltd Manufacture of fine linear etching mask
US8168375B2 (en) * 2007-06-08 2012-05-01 Tokyo Electron Limited Patterning method
JP5384852B2 (en) * 2008-05-09 2014-01-08 株式会社日立国際電気 Semiconductor device manufacturing method and semiconductor manufacturing apparatus
US20110104901A1 (en) * 2008-06-13 2011-05-05 Tokyo Electron Limited Semiconductor device manufacturing method
JP4638550B2 (en) * 2008-09-29 2011-02-23 東京エレクトロン株式会社 Mask pattern forming method, fine pattern forming method, and film forming apparatus

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11809082B2 (en) 2020-03-24 2023-11-07 Kioxia Corporation Pattern forming method and template manufacturing method

Also Published As

Publication number Publication date
JP2010096896A (en) 2010-04-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4982457B2 (en) Pattern formation method
JP4985987B2 (en) Pattern formation method
JP5446648B2 (en) Pattern formation method
EP1762895B1 (en) Antireflective Hard Mask Compositions
TWI430035B (en) Patterning process
KR101570251B1 (en) Composition for forming a silicon-containing antireflection film, substrate having the silicon-containing antireflection film from the composition and patterning process using the same
JP5112380B2 (en) Pattern formation method
JP5842841B2 (en) Pattern formation method
KR101203218B1 (en) Compositions and processes for immersion lithography
KR101876600B1 (en) Multilayer resist process pattern forming method and inorganic film forming composition for multilayer resist process
JP2021534315A (en) Silanol-containing organic-non-organic hybrid coating for high resolution patterning
JP5184460B2 (en) Pattern formation method
KR101784036B1 (en) Polysiloxane composition and pattern-forming method
JP5794243B2 (en) Pattern formation method
JP5825177B2 (en) Inorganic film forming composition for multilayer resist process and pattern forming method
JP5533147B2 (en) Radiation sensitive composition

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20101026

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20120327

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: 20120404

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20120417

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Ref document number: 4985987

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150511

Year of fee payment: 3