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公開番号2025061106
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-10
出願番号2025002812,2021530032
出願日2025-01-08,2020-06-30
発明の名称パターン形成方法、レジスト材料及びパターン形成装置
出願人王子ホールディングス株式会社
代理人弁理士法人特許事務所サイクス
主分類G03F 7/38 20060101AFI20250403BHJP(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】本発明は、レジスト膜に高コントラストであり、かつ微細なパターンを形成する方法を提供することを課題とする。
【解決手段】本発明は、レジスト材料を基板上に塗布し、レジスト膜を形成する工程と、レジスト膜に金属を導入する工程と、露光工程と、現像工程と、を含むパターン形成方法に関する。また、本発明は、レジスト材料及びパターン形成装置に関するものでもある。
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
レジスト材料を基板上に塗布し、レジスト膜を形成する工程と、
前記レジスト膜に金属を導入する工程と、
露光工程と、
現像工程と、を含み、
前記レジスト材料はポリマーを含み、前記ポリマーは、下記一般式（１０１）で表される構造に由来する単位を含み、
前記ポリマーは、主鎖切断型ポリマーである、パターン形成方法；
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61
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一般式（１０１）中、Ｒ
１
は、それぞれ独立に水素原子、置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよいアシル基、置換基を有していてもよいアリル基、置換基を有していてもよいアルコキシ基又は置換基を有していてもよいアルキルシリル基を表し、複数あるＲ
１
は同一であっても異なっていてよい；Ｒ
１１
は、水素原子又は置換基を有していてもよいアルキル基を表す；Ｒ
２
は、水素原子、アルキル基、フッ素原子、塩素原子、臭素原子又はハロゲン化アルキル基を表し、Ｙ
１
は、単結合又は連結基を表す。
続きを表示（約 2,000 文字）【請求項２】
前記Ｒ
２
がフッ素原子、塩素原子又は臭素原子である請求項１に記載のパターン形成方法。
【請求項３】
前記レジスト材料はポリマーを含み、前記ポリマーは、下記一般式（１０２）～（１０３）で表される構造から選択される少なくとも１種に由来する単位を含む、請求項１に記載のパターン形成方法；
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一般式（１０２）中、Ｘ
１
は、置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよいアシル基又は置換基を有していてもよいアリル基を表す；Ｒ
３
は、水素原子、アルキル基、フッ素原子、塩素原子、臭素原子又はハロゲン化アルキル基を表し、Ｙ
２
は、単結合又は連結基を表す；
一般式（１０３）中、Ｘ
２
は、置換基を有していてもよいアリール基を表す；Ｒ
４
は、水素原子、アルキル基、フッ素原子、塩素原子、臭素原子又はハロゲン化アルキル基を表し、Ｙ
３
は、単結合又は連結基を表す。
【請求項４】
前記ポリマーは、前記一般式（１０１）～（１０３）で表される構造に由来する単位を含む、請求項３に記載のパターン形成方法。
【請求項５】
前記Ｒ
２
～Ｒ
４
の少なくともいずれかがフッ素原子、塩素原子又は臭素原子である請求項４に記載のパターン形成方法。
【請求項６】
前記金属を導入する工程は、Ｍｇ、Ａｌ、Ａｇ、Ｇｅ、Ｃｄ、Ｗ、Ｔａ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｍｏ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｓｂ及びＴｅからなる群から選択される少なくとも１種を導入する工程である、請求項１～５のいずれか１項に記載のパターン形成方法。
【請求項７】
前記金属を導入する工程では、金属元素にハロゲン、アルキル基及びアミノアルキル基から選択される少なくとも１種が結合した金属材料が用いられる、請求項１～６のいずれか１項に記載のパターン形成方法。
【請求項８】
下記一般式（１０１）で表される構造に由来する単位を含むポリマーを含有するレジスト材料であって、
前記ポリマーは、主鎖切断型ポリマーであり、金属導入用であるレジスト材料；
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61
170
一般式（１０１）中、Ｒ
１
は、それぞれ独立に水素原子、置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよいアシル基、置換基を有していてもよいアリル基、置換基を有していてもよいアルコキシ基又は置換基を有していてもよいアルキルシリル基を表し、複数あるＲ
１
は同一であっても異なっていてよい；Ｒ
１１
は、水素原子又は置換基を有していてもよいアルキル基を表す；Ｒ
２
は、水素原子、アルキル基、フッ素原子、塩素原子、臭素原子又はハロゲン化アルキル基を表し、Ｙ
１
は、単結合又は連結基を表す。
【請求項９】
下記一般式（１０２）～（１０３）で表される構造から選択される少なくとも１種に由来する単位を含むポリマーを含有するレジスト材料であって、金属導入用である請求項８に記載のレジスト材料；
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一般式（１０２）中、Ｘ
１
は、置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよいアシル基又は置換基を有していてもよいアリル基を表す；Ｒ
３
は、水素原子、アルキル基、フッ素原子、塩素原子、臭素原子又はハロゲン化アルキル基を表し、Ｙ
２
は、単結合又は連結基を表す；
一般式（１０３）中、Ｘ
２
は、置換基を有していてもよいアリール基を表す；Ｒ
４
は、水素原子、アルキル基、フッ素原子、塩素原子、臭素原子又はハロゲン化アルキル基を表し、Ｙ
３
は、単結合又は連結基を表す。
【請求項１０】
前記ポリマーは、前記一般式（１０１）～（１０３）で表される構造に由来する単位を含む、請求項９に記載のレジスト材料。
（【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、パターン形成方法、レジスト材料及びパターン形成装置に関する。
続きを表示（約 4,000 文字）【背景技術】
【０００２】
半導体等の電子デバイスは微細化による高精細化が要求されている。また、半導体デバイスのパターンについては、形状の多様化も検討されている。このようなパターンの形成方法としては、例えば、フォトレジストを用いたリソグラフィ法が知られている。フォトレジストを用いたリソグラフィ法では、シリコンウエハー等の半導体基板上にレジスト膜を形成し、半導体デバイスのパターンが描かれたフォトマスクを介して紫外線などの電磁波を照射し、現像することで得られたフォトレジストパターンを保護膜として基板をエッチング処理することにより、基板に、上記パターンに対応する微細凹凸を形成することができる。
【０００３】
例えば、特許文献１には、α－メチルスチレン・α－クロルアクリル酸エステル共重合体を含む溶液を、基板上にスピンコートし、プリベークした後に、電子線露光を行い、現像処理を行うことで、パターンを形成する方法が開示されている。また、特許文献２には、放射線でパターン形成可能なコーティングを形成するための方法が開示されている。具体的には、特許文献２には、有機溶媒、第一の有機金属組成物、および加水分解性の配位子－金属結合を有する金属化合物を含むコーティング溶液を基板上に堆積させ、さらに、基板上の前駆体コーティングを水に暴露させる工程を含む、コーティングを形成するための方法が開示されている。
【０００４】
特許文献３には、膜形成工程と、パターン形成材料膜を金属元素を含む金属化合物に接触させる接触工程とを含むパターン形成方法が開示されている。ここでは、膜形成工程は、パターン形成材料を含む膜を形成する工程と、膜の第１領域に電磁波を照射する工程と、第１領域を除去する工程とを含み、これらの工程の後に、金属元素を含む金属化合物に接触させる接触工程が設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開昭６３－１３７２２７号公報
特表２０１９－５００４９０号公報
特開２０１９－５３２２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述したように、フォトレジストを用いたリソグラフィ法においては、微細なパターンを形成するための方法が検討されている。しかしながら、従来のパターン形成方法においては、レジスト材料のパターン形成後のコントラストが低い場合があり、改善が求められていた。
【０００７】
そこで本発明者らは、このような従来技術の課題を解決するために、レジスト膜に高コントラストで微細なパターンを形成する方法を提供することを目的として検討を進めた。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するために鋭意検討を行った結果、本発明者らは、レジスト材料を基板上に塗布し、レジスト膜を形成する工程と、露光する工程の間に、レジスト膜に金属を導入する工程を設けることで、レジスト膜のコントラストを高め得ることを見出し、本発明を完成するに至った。
具体的に、本発明は、以下の構成を有する。
【０００９】
［１］レジスト材料を基板上に塗布し、レジスト膜を形成する工程と、
レジスト膜に金属を導入する工程と、
露光工程と、
現像工程と、を含むパターン形成方法。
［２］レジスト材料はポリマーを含み、ポリマーは、下記一般式（１０１）～（１０３）で表される構造から選択される少なくとも１種に由来する単位を含む、［１］に記載のパターン形成方法；
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一般式（１０１）中、Ｒ
１
は、それぞれ独立に水素原子、置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよいアシル基、置換基を有していてもよいアリル基、置換基を有していてもよいアルコキシ基又は置換基を有していてもよいアルキルシリル基を表し、複数あるＲ
１
は同一であっても異なっていてよい；Ｒ
１１
は、水素原子又は置換基を有していてもよいアルキル基を表す；Ｒ
２
は、水素原子、アルキル基、フッ素原子、塩素原子、臭素原子又はハロゲン化アルキル基を表し、Ｙ
１
は、単結合又は連結基を表す；
一般式（１０２）中、Ｘ
１
は、置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよいアシル基又は置換基を有していてもよいアリル基を表す；Ｒ
３
は、水素原子、アルキル基、フッ素原子、塩素原子、臭素原子又はハロゲン化アルキル基を表し、Ｙ
２
は、単結合又は連結基を表す；
一般式（１０３）中、Ｘ
２
は、置換基を有していてもよいアリール基を表す；Ｒ
４
は、水素原子、アルキル基、フッ素原子、塩素原子、臭素原子又はハロゲン化アルキル基を表し、Ｙ
３
は、単結合又は連結基を表す。
［３］ポリマーは、一般式（１０１）～（１０３）で表される構造に由来する単位を含む、［２］に記載のパターン形成方法。
［４］Ｒ
２
～Ｒ
４
の少なくともいずれかがフッ素原子、塩素原子又は臭素原子である［３］に記載のパターン形成方法。
［５］金属を導入する工程は、Ｍｇ、Ａｌ、Ａｇ、Ｇｅ、Ｃｄ、Ｗ、Ｔａ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｍｏ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｓｂ及びＴｅからなる群から選択される少なくとも１種を導入する工程である、［１］～［４］のいずれかに記載のパターン形成方法。
［６］金属を導入する工程では、金属元素にハロゲン、アルキル基及びアミノアルキル基から選択される少なくとも１種が結合した金属材料が用いられる、［１］～［５］のいずれかに記載のパターン形成方法。
［７］［１］～［６］のいずれかに記載のパターン形成方法において用いられる金属ガス材料であって、Ｍｇ、Ａｌ、Ａｇ、Ｇｅ、Ｃｄ、Ｗ、Ｔａ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｍｏ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｓｂ及びＴｅからなる群から選択される少なくとも１種を含む金属ガス材料。
［８］金属ガス材料は、金属元素にハロゲン、アルキル基及びアミノアルキル基から選択される少なくとも１種が結合した材料である、［７］に記載の金属ガス材料。
［９］下記一般式（１０１）～（１０３）で表される構造から選択される少なくとも１種に由来する単位を含むポリマーを含有するレジスト材料であって、金属導入用であるレジスト材料；
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一般式（１０１）中、Ｒ
１
は、それぞれ独立に水素原子、置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよいアシル基、置換基を有していてもよいアリル基、置換基を有していてもよいアルコキシ基又は置換基を有していてもよいアルキルシリル基を表し、複数あるＲ
１
は同一であっても異なっていてよい；Ｒ
１１
は、水素原子又は置換基を有していてもよいアルキル基を表す；Ｒ
２
は、水素原子、アルキル基、フッ素原子、塩素原子、臭素原子又はハロゲン化アルキル基を表し、Ｙ
１
は、単結合又は連結基を表す；
一般式（１０２）中、Ｘ
１
は、置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよいアシル基又は置換基を有していてもよいアリル基を表す；Ｒ
３
は、水素原子、アルキル基、フッ素原子、塩素原子、臭素原子又はハロゲン化アルキル基を表し、Ｙ
２
は、単結合又は連結基を表す；
一般式（１０３）中、Ｘ
２
は、置換基を有していてもよいアリール基を表す；Ｒ
４
は、水素原子、アルキル基、フッ素原子、塩素原子、臭素原子又はハロゲン化アルキル基を表し、Ｙ
３
は、単結合又は連結基を表す。
［１０］ポリマーは、一般式（１０１）～（１０３）で表される構造に由来する単位を含む、［９］に記載のレジスト材料。
［１１］Ｒ
２
～Ｒ
４
の少なくともいずれかがフッ素原子、塩素原子又は臭素原子である［１０］に記載のレジスト材料。
［１２］レジスト材料を基板上に塗布し、レジスト膜を形成するユニットと、
【発明の効果】
【００１０】
本発明の製造方法によれば、レジスト膜に高コントラストであり、かつ微細なパターンを形成することができる。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

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