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公開番号2024127431
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-09-20
出願番号2023036580
出願日2023-03-09
発明の名称感放射線性組成物及びパターン形成方法
出願人JSR株式会社
代理人弁理士法人ユニアス国際特許事務所
主分類G03F 7/004 20060101AFI20240912BHJP(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】優れた現像欠陥抑制性及びLWR性能を発揮可能なレジスト膜を形成し得る感放射線性組成物及びパターン形成方法を提供する。
【解決手段】酸解離性基を有する構造単位(I)を含む重合体と、上記重合体よりフッ素原子の質量含有率が高い高フッ素含有量重合体と、感放射線性酸発生剤と、溶剤とを含有し、上記重合体のハンセン溶解度パラメータと上記高フッ素含有量重合体のハンセン溶解度パラメータとの下記式(A)で表される差ΔHSPが3.0以上である、感放射線性組成物。
【数1】
<com:Image com:imageContentCategory="Drawing"> <com:ImageFormatCategory>JPEG</com:ImageFormatCategory> <com:FileName>2024127431000022.jpg</com:FileName> <com:HeightMeasure com:measureUnitCode="Mm">23</com:HeightMeasure> <com:WidthMeasure com:measureUnitCode="Mm">166</com:WidthMeasure> </com:Image> (式(A)中、dD₁、dP₁及びdH₁は、上記重合体のハンセン溶解度パラメータの分散項、極性項及び水素結合項をそれぞれ表し、dD₂、dP₂及びdH₂は、上記高フッ素含有量重合体のハンセン溶解度パラメータの分散項、極性項及び水素結合項をそれぞれ表す。)
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
酸解離性基を有する構造単位（Ｉ）を含む重合体と、
上記重合体よりフッ素原子の質量含有率が高い高フッ素含有量重合体と、
感放射線性酸発生剤と、
溶剤と
を含有し、
上記重合体のハンセン溶解度パラメータと上記高フッ素含有量重合体のハンセン溶解度パラメータとの下記式（Ａ）で表される差ΔＨＳＰが３．０以上である、感放射線性組成物。
JPEG
2024127431000020.jpg
21
167
（式（Ａ）中、ｄＤ
１
、ｄＰ
１
及びｄＨ
１
は、上記重合体のハンセン溶解度パラメータの分散項、極性項及び水素結合項をそれぞれ表し、ｄＤ
２
、ｄＰ
２
及びｄＨ
２
は、上記高フッ素含有量重合体のハンセン溶解度パラメータの分散項、極性項及び水素結合項をそれぞれ表す。）
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
上記重合体を構成する全構造単位に占める上記構造単位（Ｉ）の含有割合が、３０モル％以上５０モル％以下である、請求項１に記載の感放射線性組成物。
【請求項３】
上記構造単位（Ｉ）は下記式（３）で表される、請求項１又は２に記載の感放射線性組成物。
JPEG
2024127431000021.jpg
63
167
（式（３）中、
Ｒ
７
は、水素原子、フッ素原子、メチル基、トリフルオロメチル基又はアルコキシアルキル基である。
Ｒ
８
は、炭素数１～８の１価の鎖状炭化水素基又は炭素数３～８の１価の単環式脂肪族炭化水素基である。
Ｒ
９
及びＲ
１０
は、それぞれ独立して、炭素数１～８の１価の鎖状炭化水素基若しくは炭素数３～８の１価の単環式脂肪族炭化水素基であるか、又はＲ
９
及びＲ
１０
が互いに合わせられＲ
９
及びＲ
１０
が結合する炭素原子と共に構成される炭素数３～８の２価の単環式脂肪族炭化水素基を表す。）
【請求項４】
上記重合体は、ラクトン構造、環状カーボネート構造及びスルトン構造からなる群より選ばれる少なくとも１種を有する構造単位（ＩＩ）をさらに含む、請求項１又は２に記載の感放射線性組成物。
【請求項５】
上記構造単位（ＩＩ）における環状構造が単環構造である、請求項４に記載の感放射線性組成物。
【請求項６】
上記重合体を構成する全構造単位に占める上記構造単位（ＩＩ）の含有割合が、４０モル％以上７０モル％以下である、請求項４に記載の感放射線性組成物。
【請求項７】
上記重合体を構成する全構造単位に占める上記構造単位（ＩＩ）の含有割合が、上記構造単位（Ｉ）の含有割合より多い、請求項４に記載の感放射線性組成物。
【請求項８】
上記重合体を構成する全構造単位の側鎖構造（ただし、（メタ）アクリル酸系単量体に由来する構造単位において、上記単量体の炭素－炭素二重結合に隣接する－ＣＯＯ－は除く。）における酸素原子の数Ｎ
Ｏ
の炭素原子の数Ｎ
Ｃ
に対する比が、０．１４以上である、請求項１又は２に記載の感放射線性組成物。
【請求項９】
上記高フッ素含有量重合体の含有量が、上記重合体１００質量部に対し１質量部以上１０質量部以下である、請求項１又は２に記載の感放射線性組成物。
【請求項１０】
酸拡散制御剤をさらに含む、請求項１又は２に記載の感放射線性組成物。
（【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、感放射線性組成物及びパターン形成方法に関する。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
半導体素子における微細な回路形成にレジスト組成物を用いるフォトリソグラフィー技術が利用されている。代表的な手順として、例えば、レジスト組成物の被膜に対するマスクパターンを介した放射線照射による露光で酸を発生させ、その酸を触媒とする反応により露光部と未露光部とにおいて重合体のアルカリ系や有機系の現像液に対する溶解度の差を生じさせることで、基板上にレジストパターンを形成する。
【０００３】
上記フォトリソグラフィー技術ではＡｒＦエキシマレーザー等の短波長の放射線を利用したり、さらに露光装置のレンズとレジスト膜との間の空間を液状媒体で満たした状態で露光を行う液浸露光法（リキッドイマージョンリソグラフィー）を用いたりしてパターン微細化を推進している。
【０００４】
液浸露光法において用いられるレジスト組成物には、レジスト膜の表面改質によってレジスト性能やプロセス効率を改善することを目的として、レジスト組成物に撥水性成分を添加する試みがなされている（特許第６７７４２１４号参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特許第６７７４２１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、既存の感放射線性組成物では現像欠陥抑制性やレジストパターンの線幅のバラつきを示すラインウィドゥスラフネス（ＬＷＲ）性能について十分なレベルで得られない場合がある。特に、現像欠陥抑制のためにレジスト膜表面を高撥水性にしすぎると、現像液への溶解性能が低下してＬＷＲ等の性能が劣化してしまうというトレードオフの問題がある。
【０００７】
本発明は、優れた現像欠陥抑制性及びＬＷＲ性能を発揮可能なレジスト膜を形成し得る感放射線性組成物及びパターン形成方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、上記特性が不十分となる原因を特定しようと成分組成やレジスト膜の性状を検討したところ、レジスト膜の表面におけるフッ素原子の存在量が少ないことが影響している可能性があるとの知見を得た。この知見を展開したところ、ベース材料となる重合体と撥水性成分である高フッ素含有量重合体との分離性が低く、両者がインターミキシングを生じていることが要因の一つと考えられた。さらに検討を重ねた結果、高フッ素含有量重合体がレジスト膜表面に偏在すれば上記特性を得るのに有利であることを突き止め、このような重合体と高フッ素含有量重合体との分離性を定量的に制御可能となることを見出し、本発明を完成させるに至った。
【０００９】
すなわち、本発明は、一実施形態において、
酸解離性基を有する構造単位（Ｉ）を含む重合体と、
上記重合体よりフッ素原子の質量含有率が高い高フッ素含有量重合体と、
感放射線性酸発生剤と、
溶剤と
を含有し、
上記重合体のハンセン溶解度パラメータと上記高フッ素含有量重合体のハンセン溶解度パラメータとの下記式（Ａ）で表される差ΔＨＳＰ（以下、「ΔＨＳＰ」ともいう。）が３．０以上である、感放射線性組成物。
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2024127431000001.jpg
24
166
（式（Ａ）中、ｄＤ
１
、ｄＰ
１
及びｄＨ
１
は、上記重合体のハンセン溶解度パラメータの分散項、極性項及び水素結合項をそれぞれ表し、ｄＤ
２
、ｄＰ
２
及びｄＨ
２
は、上記高フッ素含有量重合体のハンセン溶解度パラメータの分散項、極性項及び水素結合項をそれぞれ表す。）
【００１０】
当該感放射線性組成物では、重合体及び高フッ素含有量重合体の各ハンセン溶解度パラメータが所定の関係（すなわち、ΔＨＳＰが３．０以上）を満たす。換言すると、マトリクス材としての重合体と高フッ素含有量重合体との分離性が良好であるので、現像欠陥抑制性及びＬＷＲ性能を十分なレベルで発揮可能なレジスト膜を形成することができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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