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公開番号2025106188
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-15
出願番号2024201569
出願日2024-11-19
発明の名称レジスト上層膜用組成物およびこれを利用し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.
代理人個人,個人,個人,個人
主分類G03F 7/11 20060101AFI20250708BHJP(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】パターン劣化を防止してパターンのばらつきを低減させることができるレジスト上層膜用組成物、並びに上記組成物を利用したパターン形成方法を提供する。
【解決手段】化学式M-1で表される第1構造単位、化学式M-2で表される第2構造単位、並びに、化学式M-3A、化学式M-3Bおよび化学式M-3Cのうちの少なくとも一つで表される第3構造単位を含む共重合体;並びに溶媒を含み、前記共重合体は、5～100mgKOH/gのOHV(OH value)を有するものである、レジスト上層膜用組成物と前記レジスト上層膜用組成物を利用するパターン形成方法に関する。前記化学式に関する詳細内容は明細書に記載したとおりである。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
下記の化学式Ｍ－１で表される第１構造単位、下記の化学式Ｍ－２で表される第２構造単位、並びに、下記の化学式Ｍ－３Ａ、化学式Ｍ－３Ｂおよび化学式Ｍ－３Ｃのうちの少なくとも一つで表される第３構造単位を含む共重合体；並びに
溶媒を含み、
前記共重合体は、５～１００ｍｇＫＯＨ／ｇのＯＨＶ（ＯＨｖａｌｕｅ）を有するものである、レジスト上層膜用組成物：
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2025106188000020.jpg
50
170
前記化学式Ｍ－１および化学式Ｍ－２で、
Ｒ
１
およびＲ
２
は、それぞれ独立して、水素または置換もしくは非置換のＣ１～Ｃ１０アルキル基であり、
Ｌ
１
およびＬ
２
は、それぞれ独立して、単一結合、置換もしくは非置換のＣ１～Ｃ１０アルキレン基、またはこれらの組み合わせであり、
Ｘ
１
は、単一結合、－Ｏ－、－Ｓ－、－Ｓ（Ｏ）－、－Ｓ（Ｏ）
２
－、－Ｃ（Ｏ）－、－（ＣＯ）Ｏ－、－Ｏ（ＣＯ）、－Ｏ（ＣＯ）Ｏ－、－ＮＲ
ａ
－（ここで、Ｒ
ａ
は、水素、重水素、または置換もしくは非置換のＣ１～Ｃ１０アルキル基である）、またはこれらの組み合わせであり、
Ｒ
５
は、水素、フッ素、ヒドロキシ基、置換もしくは非置換のＣ１～Ｃ２０アルキル基、またはこれらの組み合わせであり、
Ｒ
６
は、水素、またはＣ（＝Ｏ）Ｒ
ｂ
であり、
Ｒ
ｂ
は、置換もしくは非置換のＣ１～Ｃ１０アルキル基であり、
Ｒ
５
、Ｌ
１
およびＬ
２
のうちの少なくとも一つは、フッ素およびヒドロキシ基を含み、
Ｒ
７
は、水素、ハロゲン、ヒドロキシ基、置換もしくは非置換のＣ１～Ｃ１０アルキル基、またはこれらの組み合わせであり、
ｍ１は、１～４の整数のうちの一つであり、
＊は、連結地点であり；
JPEG
2025106188000021.jpg
128
170
前記化学式Ｍ－３Ａ～化学式Ｍ－３Ｃで、
Ｒ
３
、Ｒ
４
およびＲ
８
～Ｒ
２２
は、それぞれ独立して、水素または置換もしくは非置換のＣ１～Ｃ１０アルキル基であり、
ｎ１およびｎ３は、それぞれ独立して、１～１０の整数のうちの一つであり、
ｎ２は、２～５の整数のうちの一つであり、
ｎ４は、１～５の整数のうちの一つであり、
＊は、連結地点である。
続きを表示（約 1,800 文字）【請求項２】
前記第１構造単位は、下記の化学式１で表されるものである、請求項１に記載のレジスト上層膜用組成物。
JPEG
2025106188000022.jpg
35
170
（前記化学式１で、
Ｒ
１
は、水素または置換もしくは非置換のＣ１～Ｃ１０アルキル基であり、
Ｒ
ｄ
、Ｒ
ｅ
、Ｒ
ｆ
、Ｒ
ｇ
およびＲ
５
は、それぞれ独立して、水素、フッ素、ヒドロキシ基、置換もしくは非置換のＣ１～Ｃ２０アルキル基、またはこれらの組み合わせであり、
ｍ２およびｍ３は、それぞれ独立して、１～１０の整数のうちの一つであり、
Ｘ
１
は、単一結合、－Ｏ－、－Ｓ－、－Ｓ（Ｏ）－、－Ｓ（Ｏ）
２
－、－Ｃ（Ｏ）－、－（ＣＯ）Ｏ－、－Ｏ（ＣＯ）、－Ｏ（ＣＯ）Ｏ－、－ＮＲ
ａ
－（ここで、Ｒ
ａ
は、水素、重水素、または置換もしくは非置換のＣ１～Ｃ１０アルキル基である）、またはこれらの組み合わせであり、
Ｒ
ｄ
、Ｒ
ｅ
、Ｒ
ｆ
、Ｒ
ｇ
およびＲ
５
のうちの少なくとも一つは、フッ素およびヒドロキシ基を含む。）
【請求項３】
前記第１構造単位は、下記のグループＩから選択される少なくとも一つである、請求項１に記載のレジスト上層膜用組成物。
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2025106188000023.jpg
114
170
（前記グループＩで、
Ｒ
１
は、それぞれ独立して、水素またはメチル基であり、＊は、連結地点である。）
【請求項４】
前記第２構造単位は、下記の化学式２－１～化学式２－４のうちのいずれか一つで表されるものである、請求項１に記載のレジスト上層膜用組成物。
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2025106188000024.jpg
48
170
（前記化学式２－１～化学式２－４で、
Ｒ
２
は、水素またはメチル基であり、
Ｒ
６
、Ｒ
６ａ
、およびＲ
６ｂ
は、それぞれ独立して、水素、またはＣ（＝Ｏ）Ｒ
ｂ
であり、
Ｒ
ｂ
は、置換もしくは非置換のＣ１～Ｃ５アルキル基であり、
Ｒ
７ａ
、Ｒ
７ｂ
、Ｒ
７ｃ
、およびＲ
７ｄ
は、それぞれ独立して、水素、ハロゲン、ヒドロキシ基、置換もしくは非置換のＣ１～Ｃ１０アルキル基、またはこれらの組み合わせであり、
＊は、連結地点である。）
【請求項５】
前記Ｒ
７
のうちの少なくとも一つは、ハロゲンである、請求項１に記載のレジスト上層膜用組成物。
【請求項６】
前記Ｒ
７
のうちの少なくとも一つは、ヨード基である、請求項１に記載のレジスト上層膜用組成物。
【請求項７】
前記第２構造単位は、下記のグループＩＩから選択される少なくとも一つである、請求項１に記載のレジスト上層膜用組成物。
JPEG
2025106188000025.jpg
222
170
（前記グループＩＩで、
Ｒ
２
は、それぞれ独立して、水素またはメチル基であり、＊は、連結地点である。）
【請求項８】
前記化学式Ｍ－３Ａのｎ１は、１～５の整数のうちの一つである、請求項１に記載のレジスト上層膜用組成物。
【請求項９】
前記化学式Ｍ－３Ｂのｎ２は、２～４の整数のうちの一つである、請求項１に記載のレジスト上層膜用組成物。
【請求項１０】
前記化学式Ｍ－３Ｃのｎ３は、１～５の整数のうちの一つである、請求項１に記載のレジスト上層膜用組成物。
（【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】
本記載は、レジスト上層膜用組成物、およびこれを利用したパターン形成方法に関する。
続きを表示（約 2,500 文字）【背景技術】
【０００２】
最近、半導体産業は、数百ナノメートルサイズのパターンから数～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へ発展している。このような超微細技術を実現するためには効果的なフォトリソグラフィ工程が必須である。
【０００３】
典型的なフォトリソグラフィ工程は、半導体基板の上に材料層を形成し、その上にフォトレジスト層をコーティングし、露光および現像してフォトレジストパターンを形成した後、前記フォトレジストパターンをマスクとして材料層をエッチングする過程を含む。
【０００４】
フォトリソグラフィ工程の技術が発展することによってパターン集積度が高まっており、この過程で発生する多様な問題点を解決するための素材および技術が要求されている。
【０００５】
特にＥＵＶをフォトレジストに照射する場合、光子当たり大きいエネルギーによりランダムに光が多く照射されたり少なく照射される領域が発生するようになるフォトショットノイズ（ｐｈｏｔｏｓｈｏｔｎｏｉｓｅ）またはフォトレジストの上部－下部間のＥＵＶ吸収差によりパターンのラフネス（ｒｏｕｇｈｎｅｓｓ）（ＬＥＲ：ＬｉｎｅＥｄｇｅＲｏｕｇｈｎｅｓｓ、ＬＷＲ：ＬｉｎｅＷｉｄｔｈＲｏｕｇｈｎｅｓｓ）またはＩＰＵなどのパターンばらつき劣化が発生することが知られており、これを改善するための技術の開発が要求されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
パターン劣化を防止してパターンのばらつきを低減させることができるレジスト上層膜用組成物を提供する。
【０００７】
他の実施形態は、前記レジスト上層膜用組成物を利用したパターン形成方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
一実施形態は、下記の化学式Ｍ－１で表される第１構造単位、下記の化学式Ｍ－２で表される第２構造単位、並びに下記の化学式Ｍ－３Ａ、化学式Ｍ－３Ｂおよび化学式Ｍ－３Ｃのうちの少なくとも一つで表される第３構造単位を含む共重合体；並びに溶媒を含み、
前記共重合体は、５～１００ｍｇＫＯＨ／ｇのＯＨＶ（ＯＨｖａｌｕｅ）を有するものである、レジスト上層膜用組成物を提供する。
JPEG
2025106188000002.jpg
50
170
前記化学式Ｍ－１および化学式Ｍ－２で、
Ｒ
１
およびＲ
２
は、それぞれ独立して、水素または置換もしくは非置換のＣ１～Ｃ１０アルキル基であり、
Ｌ
１
およびＬ
２
は、それぞれ独立して、単一結合、置換もしくは非置換のＣ１～Ｃ１０アルキレン基、またはこれらの組み合わせであり、
Ｘ
１
は、単一結合、－Ｏ－、－Ｓ－、－Ｓ（Ｏ）－、－Ｓ（Ｏ）
２
－、－Ｃ（Ｏ）－、－（ＣＯ）Ｏ－、－Ｏ（ＣＯ）、－Ｏ（ＣＯ）Ｏ－、－ＮＲ
ａ
－（ここで、Ｒ
ａ
は、水素、重水素、または置換もしくは非置換のＣ１～Ｃ１０アルキル基である）、またはこれらの組み合わせであり、
Ｒ
５
は、水素、フッ素、ヒドロキシ基、置換もしくは非置換のＣ１～Ｃ２０アルキル基、またはこれらの組み合わせであり、
Ｒ
６
は、水素、またはＣ（＝Ｏ）Ｒ
ｂ
であり、
Ｒ
ｂ
は、置換もしくは非置換のＣ１～Ｃ１０アルキル基であり、
Ｒ
５
、Ｌ
１
およびＬ
２
のうちの少なくとも一つは、フッ素およびヒドロキシ基を含み、
Ｒ
７
は、水素、ハロゲン、ヒドロキシ基、置換もしくは非置換のＣ１～Ｃ１０アルキル基、またはこれらの組み合わせであり、
ｍ１は、１～４の整数のうちの一つであり、
＊は、連結地点であり；
JPEG
2025106188000003.jpg
128
170
前記化学式Ｍ－３Ａ～化学式Ｍ－３Ｃで、
Ｒ
３
、Ｒ
４
およびＲ
８
～Ｒ
２２
は、それぞれ独立して、水素または置換もしくは非置換のＣ１～Ｃ１０アルキル基であり、
ｎ１およびｎ３は、それぞれ独立して、１～１０の整数のうちの一つであり、
ｎ２は、２～５の整数のうちの一つであり、
ｎ４は、１～５の整数のうちの一つであり、
＊は、連結地点である。
【０００９】
他の一実施形態は、基板上にフォトレジスト組成物を塗布して加熱してフォトレジスト膜を形成する段階、前記フォトレジスト膜上に前述のレジスト上層膜用組成物を塗布して加熱して上層膜を形成する段階、および前記上層膜および前記フォトレジスト膜を露光および現像してレジストパターンを形成する段階を含むパターン形成方法を提供する。
【発明の効果】
【００１０】
一実施形態によるレジスト上層膜用組成物は、ＥＵＶで露光する場合、フォトレジスト上部で過量に活性化された酸と反応することができる作用基を有する構造単位を導入して過量の酸を除去してフォトレジストの上部－下部間のＥＵＶ吸収差によるパターンのラフネス（ｒｏｕｇｈｎｅｓｓ）（ＬＥＲ、ＬＷＲ）またはＩＰＵなどのパターンばらつき劣化を防止することによってばらつき改善、及びピラー（Ｐｉｌｌａｒ）パターンのＩＰＵを大幅改善させることによってフォトレジストの微細パターンの形成に有利に使用することができる。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

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