特許ウォッチ

公開番号2024103475
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-08-01
出願番号2024006686
出願日2024-01-19
発明の名称レジスト組成物及びレジストパターンの製造方法
出願人住友化学株式会社
代理人弁理士法人新樹グローバル・アイピー
主分類G03F 7/004 20060101AFI20240725BHJP(写真;映画;光波以外の波を使用する類似技術;電子写真;ホログラフイ)
要約【課題】レジストパターンのCD均一性向上を図る。
【解決手段】式(IP)で表される構造単位及び式(a2)で表される構造単位を含み、かつ、酸不安定基を有する構造単位(但し式(IP)で表される構造単位を含まない。)を含まない樹脂を含有するレジスト組成物。
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【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
式（ＩＰ）で表される構造単位及び式（ａ２）で表される構造単位を含み、かつ、酸不安定基を有する構造単位（但し、酸不安定基を有する構造単位は、式（ＩＰ）で表される構造単位を含まない。）を含まない樹脂を含有するレジスト組成物。
TIFF
2024103475000244.tif
34
102
［式（ＩＰ）中、
Ｌ
１２
は、置換基を有してもよい炭素数１～１６の炭化水素基を表す。
Ｘ
１１
は、＊－ＣＯ－Ｏ－、＊－Ｏ－ＣＯ－、＊－Ｏ－ＣＯ－Ｏ－又は＊－Ｏ－（但し、＊は、Ｌ
１２
との結合位を表す。）を表す。
Ｌ
１１
は、単結合又は置換基を有していてもよい炭素数１～４８の炭化水素基を表し、該炭化水素基に含まれる－ＣＨ
2
－は、－Ｏ－、－Ｓ－、－ＣＯ－又は－ＳＯ
２
－に置き換わっていてもよい。
Ｘ
１０
は、単結合、＊＊－Ｏ－＊＊＊、＊＊－ＣＯ－Ｏ－＊＊＊、＊＊－Ｏ－ＣＯ－Ｏ－＊＊＊又は＊＊－Ａｘ－Ｐｈ－Ａｙ－＊＊＊を表す。
Ｐｈは、置換基を有していてもよいフェニレン基を表す。
Ａｘは、単結合、エーテル結合、チオエーテル結合、エステル結合、アミド結合及び炭酸エステル結合から構成される群から選択される１種以上の結合種を表す。
Ａｙは、単結合、エーテル結合、チオエーテル結合、エステル結合、アミド結合及び炭酸エステル結合から構成される群から選択される１種以上の結合種を表す。
＊＊は、Ｒ
１５
が結合した炭素原子との結合部位を表し、＊＊＊は、Ｌ
１１
との結合部位を表す。
Ｒ
１５
は、水素原子、ハロゲン原子又はハロゲン原子を有していてもよい炭素数１～６のアルキル基を表す。
ＺＩ
＋
は、式（Ｉ－Ｃ）で表されるカチオンを表す。］
TIFF
2024103475000245.tif
62
150
［式（Ｉ－Ｃ）中、
Ｘ
＋
は、硫黄原子又はヨウ素原子を表す。
ｍ１０は、０又は１を表し、Ｘが硫黄原子の場合、ｍ１０は１であり、Ｘがヨウ素原子の場合、ｍ１０は０である。
Ｒ
１
、Ｒ
２
及びＲ
３
は、それぞれ独立に、ヒドロキシ基、－Ｏ－Ｒ
１０
、－Ｏ－ＣＯ－Ｏ－Ｒ
１０
又は－Ｏ－Ｌ
１０
－ＣＯ－Ｏ－Ｒ
１０
を表す。
Ｒ
４
、Ｒ
５
、Ｒ
６
、Ｒ
７
、Ｒ
８
及びＲ
９
は、それぞれ独立に、ハロゲン原子、炭素数１～１２のハロアルキル基、炭素数１～１８の炭化水素基、－Ｏ－Ｒ
１０
、－Ｏ－ＣＯ－Ｏ－Ｒ
１０
又は－Ｏ－Ｌ
１０
－ＣＯ－Ｏ－Ｒ
１０
を表し、該炭化水素基は、置換基を有してもよく、該ハロアルキル基及び該炭化水素基に含まれる－ＣＨ
2
－は、－Ｏ－、－ＣＯ－、－Ｓ－又は－ＳＯ
２
－で置き換わっていてもよい。Ｘが硫黄原子の場合、Ｒ
７
とＲ
８
続きを表示（約 3,600 文字）【請求項２】
式（ＩＰ）で表される構造単位が、式（ＩＰ１）で表される構造単位及び式（ＩＰ２）で表される構造単位の少なくとも１種である請求項１に記載のレジスト組成物。
TIFF
2024103475000247.tif
86
118
［式（ＩＰ１）及び式（ＩＰ２）中、
ＺＩ
＋
、Ｌ
１１
、Ｘ
１０
及びＲ
１５
は、式（ＩＰ）中の符号と同じ意味を表す。
Ｑ
１１
、Ｑ
１２
、Ｒ
１１
及びＲ
１２
は、それぞれ独立に、フッ素原子、炭素数１～６のペルフルオロアルキル基又は炭素数１～６のアルキル基を表す。
ｚは、０～６のいずれかの整数を表し、ｚが２以上のとき、複数のＲ
１１
及びＲ
１２
は互いに同一であっても異なってもよい。
Ｒ
１３
は、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、炭素数１～１２のハロアルキル基又は炭素数１～１８の炭化水素基を表し、該炭化水素基は、置換基を有してもよく、該ハロアルキル基及び該炭化水素基に含まれる－ＣＨ
2
－は、－Ｏ－、－Ｓ－、－ＣＯ－又は－ＳＯ
２
－で置き換わっていてもよい。
ｍ１３は、０～４のいずれかの整数を表し、ｍ１３が２以上のとき、複数のＲ
１３
は互いに同一であっても異なってもよい。
Ｘ
１１Ａ
は、それぞれ独立に、＊－ＣＯ－Ｏ－、＊－Ｏ－ＣＯ－、＊－Ｏ－ＣＯ－Ｏ－又は＊－Ｏ－（但し、＊は、Ｃ（Ｒ
１1
）（Ｒ
１2
）もしくはＣ（Ｑ
１1
）（Ｑ
１2
）及びベンゼン環との結合部位を表す。）を表す。］
【請求項３】
Ａ
１
が、＊－Ｘ
０１
－Ｌ
０１
－又は＊－Ｌ
０１
－Ｘ
０１
－であり、
Ａ
２
が、＊－Ｘ
０２
－Ｌ
０２
－又は＊－Ｌ
０２
－Ｘ
０２
－であり、
Ａ
３
が、＊－Ｘ
０３
－Ｌ
０３
－又は＊－Ｌ
０３
－Ｘ
０３
－であり、
Ｘ
０１
、Ｘ
０２
及びＸ
０３
は、それぞれ独立に、－Ｏ－、－ＣＯ－、－Ｓ－又は－ＳＯ
２
－を表し、
Ｌ
０１
、Ｌ
０２
及びＬ
０３
は、それぞれ独立に、単結合又は炭素数１～１８の炭化水素基（該炭化水素基は、置換基を有してもよく、該炭化水素基に含まれる－ＣＨ
2
－は、－Ｏ－、－ＣＯ－、－Ｓ－又は－ＳＯ
２
－で置き換わっていてもよい。）を表し、
＊は、Ａｒ
１
、Ａｒ
２
又はＡｒ
３
との結合部位を表す請求項１又は２に記載のレジスト組成物。
【請求項４】
Ｘ
０１
、Ｘ
０２
及びＸ
０３
が、それぞれ独立に、－Ｏ－又は－Ｓ－である請求項３に記載のレジスト組成物。
【請求項５】
Ｌ
０１
、Ｌ
０２
及びＬ
０３
が、それぞれ独立に、単結合又は炭素数１～６のアルカンジイル基（該アルカンジイル基に含まれる－ＣＨ
2
－は、－Ｏ－又は－ＣＯ－で置き換わっていてもよい。）である請求項３に記載のレジスト組成物。
【請求項６】
Ｒ
１
、Ｒ
２
、Ｒ
３
、Ｒ
４
、Ｒ
５
、Ｒ
６
、Ｒ
７
、Ｒ
８
及びＲ
９
の少なくとも１つが、－Ｏ－Ｒ
１０
、－Ｏ－ＣＯ－Ｏ－Ｒ
１０
又は－Ｏ－Ｌ
１０
－ＣＯ－Ｏ－Ｒ
１０
であり、
Ｒ
１０
の酸不安定基が、式（１ａ）で表される基又は式（２ａ）で表される基である請求項１又は２に記載のレジスト組成物。
TIFF
2024103475000248.tif
21
56
［式（１ａ）中、Ｒ
aa1
、Ｒ
aa2
及びＲ
aa3
は、それぞれ独立に、炭素数１～８のアルキル基、炭素数２～８のアルケニル基、炭素数３～２０の脂環式炭化水素基、炭素数６～１８の芳香族炭化水素基又はこれらを組み合わせた基を表すか、又はＲ
aa1
及びＲ
aa2
は互いに結合してそれらが結合する炭素原子とともに炭素数３～２０の脂環式炭化水素基を形成する。
＊は結合部位を表す。］
TIFF
2024103475000249.tif
21
61
［式（２ａ）中、Ｒ
aa1’
及びＲ
aa2’
は、それぞれ独立に、水素原子又は炭素数１～１２の炭化水素基を表し、Ｒ
aa3’
は、炭素数１～２０の炭化水素基を表すか、又はＲ
aa2’
及びＲ
aa3’
は互いに結合してそれらが結合する－Ｃ－Ｘ
ａ
－とともに炭素数３～２０の複素環基を形成し、該炭化水素基及び該複素環基に含まれる－ＣＨ
２
－は、－Ｏ－又は－Ｓ－で置き換わってもよい。
Ｘ
a
は、酸素原子又は硫黄原子を表す。
＊は結合部位を表す。］
【請求項７】
Ｒ
１
、Ｒ
２
、Ｒ
３
、Ｒ
４
、Ｒ
５
、Ｒ
６
、Ｒ
７
、Ｒ
８
及びＲ
９
の少なくとも１つが、－Ｏ－Ｒ
１０
、－Ｏ－ＣＯ－Ｏ－Ｒ
１０
又は－Ｏ－Ｌ
１０
－ＣＯ－Ｏ－Ｒ
１０
であり、
Ｒ
１０
が、以下のいずれかで表される基である請求項１又は２に記載のレジスト組成物。
TIFF
2024103475000250.tif
51
151
［式中、Ｒ
aa1’
は、水素原子又は炭素数１～１２の炭化水素基を表し、
Ｘ
a
は、酸素原子又は硫黄原子を表す。
＊は結合部位を表す。］
【請求項８】
Ｘが、硫黄原子である請求項１又は２に記載のレジスト組成物。
【請求項９】
Ａｒ
１
、Ａｒ
２
及びＡｒ
３
が、それぞれ独立に、ベンゼン環、ナフタレン環、フラン環又はチオフェン環に由来する基である請求項１又は２に記載のレジスト組成物。
【請求項１０】
Ｘ
１０
が、単結合又は式（Ｘ
１０
－１）～式（Ｘ
１０
－１０）のいずれかで表される基である請求項１又は２に記載のレジスト組成物。
TIFF
2024103475000251.tif
43
162
［式（Ｘ
１０
－１）～式（Ｘ
１０
－１０）中、
＊、＊＊は結合部位であり、＊はＲ
１５
が結合した炭素原子との結合部位を表す。
Ｒｘは、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、炭素数１～６のフッ化アルキル基、炭素数１～１８のアルキル基又は炭素数１～６のアルコキシ基を表す。
ｍｘは、０～４のいずれかの整数を表す。
Ｘ
２０
は、－Ｏ－又は－ＮＲ
３０
－を表す。
Ｒ
３０
は、水素原子又は炭素数１～６のアルキル基を表す。］
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体の微細加工に用いられるレジスト組成物及びレジストパターンの製造方法に関する。
続きを表示（約 3,500 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、下記式で表される塩（ＩＸ－１）に由来する構造単位と式（ａ２－２－３ａ）で表される構造単位と、酸不安定基を有する式（ａ１－１－１）で表される構造単位とを含有する樹脂を含有するレジスト組成物が記載されている。
TIFF
2024103475000001.tif
43
116
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１１－１９０２４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、上記のレジスト組成物によって形成されたレジストパターンよりも、ＣＤ均一性（ＣＤＵ）が良好なレジストパターンを形成するレジスト組成物を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、以下の発明を含む。
［１］式（ＩＰ）で表される構造単位及び式（ａ２）で表される構造単位を含み、かつ、酸不安定基を有する構造単位（但し、酸不安定基を有する構造単位は、式（ＩＰ）で表される構造単位を含まない。）を含まない樹脂を含有するレジスト組成物。
TIFF
2024103475000002.tif
34
102
［式（ＩＰ）中、
Ｌ
１２
は、置換基を有してもよい炭素数１～１６の炭化水素基を表す。
Ｘ
１１
は、＊－ＣＯ－Ｏ－、＊－Ｏ－ＣＯ－、＊－Ｏ－ＣＯ－Ｏ－又は＊－Ｏ－（但し、＊は、Ｌ
１２
との結合位を表す。）を表す。
Ｌ
１１
は、単結合又は置換基を有していてもよい炭素数１～４８の炭化水素基を表し、該炭化水素基に含まれる－ＣＨ
2
－は、－Ｏ－、－Ｓ－、－ＣＯ－又は－ＳＯ
２
－に置き換わっていてもよい。
Ｘ
１０
は、単結合、＊＊－Ｏ－＊＊＊、＊＊－ＣＯ－Ｏ－＊＊＊、＊＊－Ｏ－ＣＯ－Ｏ－＊＊＊又は＊＊－Ａｘ－Ｐｈ－Ａｙ－＊＊＊を表す。
Ｐｈは、置換基を有していてもよいフェニレン基を表す。
Ａｘは、単結合、エーテル結合、チオエーテル結合、エステル結合、アミド結合及び炭酸エステル結合から構成される群から選択される１種以上の結合種を表す。
Ａｙは、単結合、エーテル結合、チオエーテル結合、エステル結合、アミド結合及び炭酸エステル結合から構成される群から選択される１種以上の結合種を表す。
＊＊は、Ｒ
１５
が結合した炭素原子との結合部位を表し、＊＊＊は、Ｌ
１１
との結合部位を表す。
Ｒ
１５
は、水素原子、ハロゲン原子又はハロゲン原子を有していてもよい炭素数１～６のアルキル基を表す。
ＺＩ
＋
は、式（Ｉ－Ｃ）で表されるカチオンを表す。］
TIFF
2024103475000003.tif
62
150
［式（Ｉ－Ｃ）中、
Ｘ
＋
は、硫黄原子又はヨウ素原子を表す。
ｍ１０は、０又は１を表し、Ｘが硫黄原子の場合、ｍ１０は１であり、Ｘがヨウ素原子の場合、ｍ１０は０である。
Ｒ
１
、Ｒ
２
及びＲ
３
は、それぞれ独立に、ヒドロキシ基、－Ｏ－Ｒ
１０
、－Ｏ－ＣＯ－Ｏ－Ｒ
１０
又は－Ｏ－Ｌ
１０
－ＣＯ－Ｏ－Ｒ
１０
を表す。
Ｒ
４
、Ｒ
５
、Ｒ
６
、Ｒ
７
、Ｒ
８
及びＲ
９
は、それぞれ独立に、ハロゲン原子、炭素数１～１２のハロアルキル基、炭素数１～１８の炭化水素基、－Ｏ－Ｒ
１０
、－Ｏ－ＣＯ－Ｏ－Ｒ
１０
又は－Ｏ－Ｌ
１０
－ＣＯ－Ｏ－Ｒ
１０
を表し、該炭化水素基は、置換基を有してもよく、該ハロアルキル基及び該炭化水素基に含まれる－ＣＨ
2
－は、－Ｏ－、－ＣＯ－、－Ｓ－又は－ＳＯ
２
－で置き換わっていてもよい。Ｘが硫黄原子の場合、Ｒ
７
【発明の効果】
【０００６】
本発明のレジスト組成物を用いることにより、良好なＣＤ均一性（ＣＤＵ）でレジストパターンを製造することができる。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
本明細書において、「（メタ）アクリル系モノマー」とは、「アクリル系モノマー及びメタクリル系モノマーの少なくとも１種を意味する。「（メタ）アクリレート」及び「（メタ）アクリル酸」等の記載も同様の意味を表す。本明細書中に記載する基において、直鎖構造と分岐構造の両方をとり得るものについては、そのいずれでもよい。「組み合わせた基」とは、例示した基を２種以上、それらの価数、結合形態等を適宜変更して結合させた基を意味する。「由来する」又は「誘導される」とは、その分子中に含まれる重合性Ｃ＝Ｃ結合が重合により－Ｃ－Ｃ－基（単結合）となることを指す。立体異性体が存在する場合は、全ての立体異性体を含む。各基は、置換基の数等によって、その基に含まれる任意の位置及び数の水素原子が結合手に置き換わることがある。置換基における炭素数は、被置換基の炭素数には含めない。
本明細書において、「レジスト組成物の固形分」とは、レジスト組成物の総量から、後述する溶剤（Ｅ）を除いた成分の合計を意味する。
【０００８】
〔レジスト組成物〕
本発明のレジスト組成物は、式（ＩＰ）で表される構造単位（以下「構造単位（ＩＰ）」という場合がある）と、式（ａ２）で表される構造単位（以下「構造単位（ａ２）」という場合がある）を含み、かつ、酸不安定基を有する構造単位（但し、構造単位（ＩＰ）を含まない。）を含まない樹脂（以下「樹脂（ＡＸ）」という場合がある）を含有する。ここでの「酸不安定基」とは、酸と接触して親水性基、例えば、カルボキシ基又はヒドロキシ基等に変換される基を意味する。
本発明のレジスト組成物は、さらに、酸発生剤（以下、「酸発生剤（Ｂ）」という場合がある。）、樹脂（ＡＸ）以外の樹脂を含有していてもよい。
本発明のレジスト組成物は、酸発生剤から発生する酸よりも酸性度の弱い酸を発生する塩等のクエンチャー（以下「クエンチャー（Ｃ）」という場合がある）をさらに含有することが好ましく、溶剤（以下「溶剤（Ｅ）」という場合がある）を含有することがより好ましい。
【０００９】
＜樹脂（ＡＸ）＞
樹脂（ＡＸ）は、構造単位（ＩＰ）と、構造単位（ａ２）を含む樹脂である。樹脂（ＡＸ）は、酸不安定基を有する構造単位（但し、構造単位（ＩＰ）を含まない。）を含まない。
なお、構造単位（ＩＰ）を誘導するＣＨ
２
＝Ｃ－Ｒ
１５
を含むものを、塩（Ｉ）ということがある。
樹脂（ＡＸ）は、構造単位（ａ２）以外の構造単位を含んでいてもよい。構造単位（ａ２）以外の構造単位としては、例えば、後述するラクトン環を有する構造単位（以下「構造単位（ａ３）」という場合がある）、後述するハロゲン原子を有する構造単位（以下「構造単位（ａ４）」という場合がある）、後述する非脱離炭化水素基を有する構造単位（以下「構造単位（ａ５）」という場合がある）、後述するスルトン環を有する構造単位（以下「構造単位（ａ６）」という場合がある）、後述する露光により分解して酸を発生する構造単位（以下「構造単位（ＩＩ）」という場合がある）及びその他の当該分野で公知のモノマーに由来する構造単位等が挙げられる。
【００１０】
〔構造単位（ＩＰ）〕
構造単位（ＩＰ）のうち、正電荷を有する側を「カチオン（Ｉ）」と、負電荷を有する側を「アニオン（ＩＰ）」と称することがある。
TIFF
2024103475000014.tif
82
156
［式中、全ての符号は、それぞれ前記と同じ意味を表す。］
（【００１１】以降は省略されています）

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