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公開番号2025071799
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-05-08
出願番号2024185170
出願日2024-10-21
発明の名称レジスト下層膜用組成物およびこれを用いたパターン形成方法
出願人三星エスディアイ株式会社,SAMSUNG SDI Co., LTD.
代理人弁理士法人高橋・林アンドパートナーズ
主分類G03F 7/11 20060101AFI20250428BHJP(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】パターン崩壊が起きず、露光光源に対する感度が高く、パターニング性能およびエネルギー効率が改善されたレジスト下層膜の提供。
【解決手段】特定構造の重合体、少なくとも一つの特定構造のヒドロキシルアミン化合物又は下記構造の化合物を含むレジスト下層膜用組成物。
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【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
下記の化学式１で表される構造単位、下記の化学式２で表される構造単位、下記の化学式３で表される構造単位、またはこれらの組み合わせを含む重合体、下記の化学式４から化学式６のいずれか一つ以上で表される化合物、および溶媒を含み、
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2025071799000039.jpg
157
144
前記化学式１から前記化学式３で、
Ａは、環内の窒素原子を含むヘテロ環基であり、
Ｌ
１
からＬ
７
は、それぞれ独立して、単結合、置換された若しくは非置換のＣ１からＣ１０アルキレン基、置換された若しくは非置換のＣ１からＣ１０ヘテロアルキレン基、置換された若しくは非置換のＣ３からＣ２０シクロアルキレン基、置換された若しくは非置換のＣ２からＣ２０ヘテロシクロアルキレン基、置換された若しくは非置換のＣ６からＣ２０アリーレン基、置換された若しくは非置換のＣ１からＣ２０ヘテロアリーレン基、またはこれらの組み合わせであり、
Ｘ
１
からＸ
８
は、それぞれ独立して、単結合、－Ｏ－、－Ｓ－、－Ｓ（＝Ｏ）－、－Ｓ（＝Ｏ）
２
－、－Ｃ（＝Ｏ）－、－（Ｃ＝Ｏ）Ｏ－、－Ｏ（Ｃ＝Ｏ）Ｏ－、－Ｃ（＝Ｏ）ＮＨ－、－ＮＨＣ（＝Ｏ）－、－ＮＲ
ａ
－（ここで、Ｒ
ａ
は、水素、重水素、またはＣ１からＣ１０アルキル基である）、またはこれらの組み合わせであり、
Ｙ
１
からＹ
４
は、それぞれ独立して、ヒドロキシ基、置換された若しくは非置換のＣ１からＣ１０アルキル基、置換された若しくは非置換のＣ２からＣ１０アルケニル基、置換された若しくは非置換のＣ２からＣ１０アルキニル基、置換された若しくは非置換のＣ１からＣ１０ヘテロアルキル基、置換された若しくは非置換のＣ２からＣ１０ヘテロアルケニル基、置換された若しくは非置換のＣ２からＣ１０ヘテロアルキニル基、置換された若しくは非置換のＣ３からＣ２０シクロアルキル基、置換された若しくは非置換のＣ２からＣ２０ヘテロシクロアルキル基、置換された若しくは非置換のＣ６からＣ２０アリール基、置換された若しくは非置換のＣ３からＣ２０ヘテロアリール基、またはこれらの組み合わせであり、
Ｒ
１
およびＲ
２
は、それぞれ独立して、水素、重水素、ヒドロキシ基、ハロゲン原子、置換された若しくは非置換のＣ１からＣ１０アルキル基、置換された若しくは非置換のＣ２からＣ１０アルケニル基、置換された若しくは非置換のＣ２からＣ１０アルキニル基、またはこれらの組み合わせであり、
＊は、連結地点であり、
JPEG
2025071799000040.jpg
35
144
前記化学式４で、
Ｒ
３
およびＲ
４
は、それぞれ独立して、置換された若しくは非置換のＣ１からＣ３０アルキル基、置換された若しくは非置換のＣ２からＣ３０アルケニル基、置換された若しくは非置換のＣ２からＣ３０アルキニル基、置換された若しくは非置換のＣ３からＣ３０シクロアルキル基、置換された若しくは非置換のＣ６からＣ３０アリール基である、または互いに連結されてトリシクロアルキル基を形成し、
JPEG
2025071799000041.jpg
42
145
前記化学式５で、
Ｒ
５
は、水素、重水素、ヒドロキシ基、ハロゲン原子、シアノ基、＝Ｏ、－ＮＣＳ、－ＯＲ
ｂ
（ここで、Ｒ
ｂ
は、置換された若しくは非置換のＣ１からＣ１０アルキル基、置換された若しくは非置換のＣ２からＣ１０アルケニル基、置換された若しくは非置換のＣ２からＣ１０アルキニル基、またはこれらの組み合わせである。）、－ＯＣ（＝Ｏ）Ｒ
ｃ
（ここで、Ｒ
ｃ
は、水素、重水素、置換された若しくは非置換のＣ１からＣ１０アルキル基、置換された若しくは非置換のＣ２からＣ１０アルケニル基、置換された若しくは非置換のＣ６からＣ３０アリール基、またはこれらの組み合わせである。）、－ＮＨＣ（＝Ｏ）Ｒ
ｄ
（ここで、Ｒ
ｄ
は、置換された若しくは非置換のＣ１からＣ１０アルキル基、または、置換された若しくは非置換のＣ６からＣ２０アリール基である。）、－ＮＲ
ｅ
Ｒ
ｆ
（ここで、Ｒ
ｅ
およびＲ
ｆ
は、それぞれ独立して、水素、重水素、または置換された若しくは非置換のＣ１からＣ１０アルキル基である。）、または－Ｃ（＝Ｏ）ＯＲ
ｇ
（ここで、Ｒ
ｇ
は、水素、重水素、置換された若しくは非置換のＣ１からＣ１０アルキル基、または、置換された若しくは非置換のＣ６からＣ２０アリール基である。）であり、
Ｒ
６
からＲ
９
は、それぞれ独立して、水素、重水素、置換された若しくは非置換のＣ１からＣ２０アルキル基、置換された若しくは非置換のＣ２からＣ２０アルケニル基、置換された若しくは非置換のＣ２からＣ２０アルキニル基、またはこれらの組み合わせであり、
JPEG
2025071799000042.jpg
45
144
前記化学式６で、
Ｍは、置換された若しくは非置換のＣ１からＣ１０アルキレン基、置換された若しくは非置換のＣ３からＣ１０ヘテロシクロアルキレン基、または、置換された若しくは非置換のＣ６からＣ２０アリーレン基であり、
Ｌ
８
およびＬ
９
は、それぞれ独立して、単結合、置換された若しくは非置換のＣ１からＣ１０アルキレン基、またはこれらの組み合わせであり、
続きを表示（約 2,400 文字）【請求項２】
前記化学式１および前記化学式２のＡは、下記の化学式Ａ－１から下記の化学式Ａ－４のうちの一つ以上で表され、
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2025071799000043.jpg
156
140
前記化学式Ａ－１から前記化学式Ａ－４で、＊は、連結地点である、請求項１に記載のレジスト下層膜用組成物。
【請求項３】
前記Ｌ
１
からＬ
７
は、それぞれ独立して、単結合、置換された若しくは非置換のＣ１からＣ１０アルキレン基、置換された若しくは非置換のＣ１からＣ１０ヘテロアルキレン基、またはこれらの組み合わせであり、
前記Ｘ
１
からＸ
８
は、それぞれ独立して、単結合、－Ｏ－、－Ｓ－、－Ｃ（＝Ｏ）－、－（ＣＯ）Ｏ－、－Ｏ（ＣＯ）Ｏ－、またはこれらの組み合わせであり、
前記Ｙ
１
からＹ
４
は、それぞれ独立して、ヒドロキシ基、置換された若しくは非置換のＣ１からＣ１０アルキル基、置換された若しくは非置換のＣ２からＣ１０アルケニル基、置換された若しくは非置換のＣ２からＣ２０ヘテロシクロアルキル基、またはこれらの組み合わせであり
Ｒ
１
およびＲ
２
は、それぞれ独立して、水素、重水素、置換された若しくは非置換のＣ１からＣ１０アルキル基、またはこれらの組み合わせである、請求項１に記載のレジスト下層膜用組成物。
【請求項４】
下記の化学式７で表される化合物をさらに含み、
JPEG
2025071799000044.jpg
36
144
前記化学式７で、
Ｒ
１３
は、重水素、置換された若しくは非置換のＣ１からＣ２０アルキル基、置換された若しくは非置換のＣ１からＣ２０アルコキシ基、またはこれらの組み合わせであり、
ｐおよびｑは、それぞれ独立して、１以上の整数のうちの一つであり、ｐ＋ｑは、６以下である、請求項１に記載のレジスト下層膜用組成物。
【請求項５】
前記化学式４のＲ
３
およびＲ
４
は、それぞれ独立して、置換された若しくは非置換のＣ１からＣ３０アルキル基である、または互いに連結されてトリシクロアルキル基を形成する、請求項１に記載のレジスト下層膜用組成物。
【請求項６】
前記化学式５のＲ
５
は、水素、ヒドロキシ基、シアノ基、－ＮＣＳ、－ＮＨ
２
、－ＣＯＯＨ、－ＯＲ
ｂ
（ここで、Ｒ
ｂ
は、置換された若しくは非置換のＣ１からＣ１０アルキル基、置換された若しくは非置換のＣ２からＣ１０アルケニル基、置換された若しくは非置換のＣ２からＣ１０アルキニル基、またはこれらの組み合わせである。）、－ＯＣ（＝Ｏ）Ｒ
ｃ
（ここで、Ｒ
ｃ
は、水素、重水素、置換された若しくは非置換のＣ１からＣ１０アルキル基、置換された若しくは非置換のＣ２からＣ１０アルケニル基、置換された若しくは非置換のＣ６からＣ１０アリール基、またはこれらの組み合わせである。）、または－ＮＨＣ（＝Ｏ）Ｒ
ｄ
（ここで、Ｒ
ｄ
は、置換されたまたは非置換のＣ１からＣ１０アルキル基である。）であり、
Ｒ
６
からＲ
９
は、それぞれ独立して、水素、重水素、置換された若しくは非置換のＣ１からＣ１０アルキル基、またはこれらの組み合わせである、請求項１に記載のレジスト下層膜用組成物。
【請求項７】
前記化学式６のＭは、置換された若しくは非置換のＣ３からＣ１０ヘテロシクロアルキレン基であり、
Ｌ
８
およびＬ
９
は、それぞれ独立して、単結合、置換された若しくは非置換のＣ１からＣ１０アルキレン基、またはこれらの組み合わせであり、
Ｘ
９
およびＸ
１０
は、それぞれ独立して、－Ｏ－、－Ｃ（＝Ｏ）－、－Ｃ（＝Ｏ）Ｏ－、またはこれらの組み合わせであり、
Ｒ
１０
からＲ
１３
は、それぞれ独立して、水素、重水素、置換された若しくは非置換のＣ１からＣ１０アルキル基、またはこれらの組み合わせであり、
ｎは、２または３である、請求項１に記載のレジスト下層膜用組成物。
【請求項８】
前記化学式４は、下記の化学式４－１から化学式４－３のいずれか一つで表される、請求項１に記載のレジスト下層膜用組成物。
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2025071799000045.jpg
101
144
【請求項９】
前記化学式５は、下記の化学式５－１から化学式５－１４のいずれか一つで表される、請求項１に記載のレジスト下層膜用組成物。
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2025071799000046.jpg
212
130
JPEG
2025071799000047.jpg
204
144
TIFF
2025071799000048.tif
228
170
【請求項１０】
前記化学式６は、下記の化学式６－１または下記の化学式６－２で表される、請求項１に記載のレジスト下層膜用組成物。
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2025071799000049.jpg
132
145
（【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】
本記載は、レジスト下層膜用組成物およびこれ用いたパターン形成方法に関するものである。
続きを表示（約 2,100 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、半導体産業は、数百ナノメートル大きさのパターンから数ナノメートルから数十ナノメートルサイズのパターンを有する超微細技術に発展している。このような超微細技術を実現するためには、効果的なリソグラフィ技術が必須である。
【０００３】
リソグラフィ技術は、シリコンウエハーなどの半導体基板上にフォトレジスト膜をコーティングして薄膜を形成し、その上にデバイスのパターンが描かれたマスクパターンを介在して紫外線などの活性化照射線を照射した後に薄膜を現像し、得られたフォトレジストパターンを保護膜にして基板をエッチング処理することによって、基板表面に上記パターンに対応する微細パターンを形成する加工法である。
【０００４】
半導体パターンが徐々に微細化するにつれて、フォトレジスト膜の薄膜化が要求され、これによりレジスト下層膜の薄膜化が要求される。レジスト下層膜が小さい厚さであっても、フォトレジストのパターンは崩れてはならず、レジスト下層膜は、フォトレジスト膜との接着力が高いとともに、均一な厚さで形成されなければならない。その他にも、レジスト下層膜は、フォトリソグラフィに用いられる光線に対して高い屈折率と低い吸光係数を有するとともに、フォトレジスト膜よりエッチング速度が大きいことが要求される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一実施形態に係るレジスト下層膜用組成物は、微細パターニング工程においてレジストのパターン崩壊が起きず、露光光源に対する感度が高く、パターニング性能およびエネルギー効率が改善されたレジスト下層膜を提供する。
【０００６】
他の実施形態は、レジスト下層膜用組成物を用いたパターン形成方法を提供する。
【０００７】
一実施形態に係るレジスト下層膜用組成物は、下記の化学式１で表される構造単位、下記の化学式２で表される構造単位、下記の化学式３で表される構造単位、またはこれらの組み合わせを含む重合体、下記の化学式４から化学式６のいずれか一つ以上で表される化合物、および溶媒を含む。
【０００８】
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2025071799000002.jpg
160
145
【０００９】
化学式１から化学式３で、
Ａは、環内に窒素原子を含むヘテロ環基であり、
Ｌ
１
からＬ
７
は、それぞれ独立して、単結合、置換された若しくは非置換のＣ１からＣ１０アルキレン基、置換された若しくは非置換のＣ１からＣ１０ヘテロアルキレン基、置換された若しくは非置換のＣ３からＣ２０シクロアルキレン基、置換された若しくは非置換のＣ２からＣ２０ヘテロシクロアルキレン基、置換された若しくは非置換のＣ６からＣ２０アリーレン基、置換された若しくは非置換のＣ１からＣ２０ヘテロアリーレン基、またはこれらの組み合わせであり、
Ｘ
１
からＸ
８
は、それぞれ独立して、単結合、－Ｏ－、－Ｓ－、－Ｓ（＝Ｏ）－、－Ｓ（＝Ｏ）
２
－、－Ｃ（＝Ｏ）－、－（Ｃ＝Ｏ）Ｏ－、－Ｏ（Ｃ＝Ｏ）Ｏ－、－Ｃ（＝Ｏ）ＮＨ－、－ＮＨＣ（＝Ｏ）－、－ＮＲ
ａ
－（ここで、Ｒ
ａ
は、水素、重水素、またはＣ１からＣ１０アルキル基である）、またはこれらの組み合わせであり、
Ｙ
１
からＹ
４
は、それぞれ独立して、ヒドロキシ基、置換された若しくは非置換のＣ１からＣ１０アルキル基、置換された若しくは非置換のＣ２からＣ１０アルケニル基、置換された若しくは非置換のＣ２からＣ１０アルキニル基、置換された若しくは非置換のＣ１からＣ１０ヘテロアルキル基、置換された若しくは非置換のＣ２からＣ１０ヘテロアルケニル基、置換された若しくは非置換のＣ２からＣ１０ヘテロアルキニル基、置換された若しくは非置換のＣ３からＣ２０シクロアルキル基、置換された若しくは非置換のＣ２からＣ２０ヘテロシクロアルキル基、置換された若しくは非置換のＣ６からＣ２０アリール基、置換された若しくは非置換のＣ３からＣ２０ヘテロアリール基、またはこれらの組み合わせであり、
Ｒ
１
およびＲ
２
は、それぞれ独立して、水素、重水素、ヒドロキシ基、ハロゲン原子、置換された若しくは非置換のＣ１からＣ１０アルキル基、置換された若しくは非置換のＣ２からＣ１０アルケニル基、置換された若しくは非置換のＣ２からＣ１０アルキニル基、またはこれらの組み合わせであり、
＊は、連結地点である。
【００１０】
JPEG
2025071799000003.jpg
35
144
（【００１１】以降は省略されています）

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