特許ウォッチ

公開番号2025073048
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-05-12
出願番号2024063763
出願日2024-04-11
発明の名称レジスト材料及びパターン形成方法
出願人信越化学工業株式会社
代理人弁理士法人英明国際特許事務所
主分類G03F 7/004 20060101AFI20250501BHJP(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】ポジ型であってもネガ型であっても、高感度であり、LWR及びCDUが改善されたレジスト材料、並びにこれを用いるパターン形成方法を提供する。
【解決手段】ヨウ素原子で置換されたアリールスルホン酸のスルホニウム塩又はヨードニウム塩を含む酸発生剤を含むレジスト材料。
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
２つ以上のヨウ素原子で置換されたアリールスルホン酸のスルホニウム塩又はヨードニウム塩を含む酸発生剤を含むレジスト材料。
続きを表示（約 2,100 文字）【請求項２】
前記ヨウ素原子で置換されたアリールスルホン酸のスルホニウム塩又はヨードニウム塩が、下記式（１）で表されるスルホニウム塩又はヨードニウム塩を含む酸発生剤を含むものである請求項１記載のレジスト材料。
TIFF
2025073048000152.tif
16
76
（式中、ｐは、０～１０の整数である。ｑは、２～７の整数である。
Ｒ
1
は、水素原子、ヒドロキシ基、カルボキシ基、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、アミノ基、ニトロ基、シアノ基、炭素数１～２０のヒドロカルビル基、炭素数１～２０のヒドロカルビルオキシ基、炭素数２～２０のヒドロカルビルオキシカルボニル基、炭素数２～２０のヒドロカルビルカルボニルオキシ基、炭素数１～２０のヒドロカルビルスルホニルオキシ基、－Ｎ(Ｒ
1A
)－Ｃ(＝Ｏ)－Ｒ
1B
、－Ｎ(Ｒ
1A
)－Ｃ(＝Ｏ)－Ｏ－Ｒ
1B
又は－Ｎ(Ｒ
1A
)－Ｓ(＝Ｏ)
2
－Ｒ
1B
であり、該ヒドロカルビル基、ヒドロカルビルオキシ基、ヒドロカルビルオキシカルボニル基、ヒドロカルビルカルボニルオキシ基及びヒドロカルビルスルホニルオキシ基は、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、ヒドロキシ基、アミノ基、エステル結合、エーテル結合、ウレタン結合、ウレア結合、カーボネート結合、アミド結合、スルホン酸エステル結合、カルボニル基、スルフィド基及びスルホニル基から選ばれる少なくとも１つを含んでいてもよい。Ｒ
1A
は、水素原子又は炭素数１～６の飽和ヒドロカルビル基であり、該飽和ヒドロカルビル基は、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、炭素数１～６の飽和ヒドロカルビルオキシ基、炭素数２～６の飽和ヒドロカルビルカルボニル基又は炭素数２～６の飽和ヒドロカルビルカルボニルオキシ基を含んでいてもよい。Ｒ
1B
は、炭素数１～１６の脂肪族ヒドロカルビル基又は炭素数６～１２のアリール基であり、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、炭素数１～６の飽和ヒドロカルビルオキシ基、炭素数２～６の飽和ヒドロカルビルカルボニル基又は炭素数２～６の飽和ヒドロカルビルカルボニルオキシ基を含んでいてもよい。
Ａｒは、炭素数６～１６の(ｐ＋ｑ＋１)価芳香族炭化水素基である。
Ｍ
+
は、スルホニウムカチオン又はヨードニウムカチオンである。）
【請求項３】
ｑが、２、３、４又は５である請求項２記載のレジスト材料。
【請求項４】
更に、ベースポリマーを含む請求項１記載のレジスト材料。
【請求項５】
前記ベースポリマーが、下記式（ａ１）又は（ａ２）で表される繰り返し単位を含む請求項４記載のレジスト材料。
TIFF
2025073048000153.tif
51
75
（式中、Ｒ
A
は、それぞれ独立に、水素原子又はメチル基である。
Ｘ
1
は、単結合、フェニレン基若しくはナフチレン基、又はエステル結合、エーテル結合及びラクトン環から選ばれる少なくとも１種を含む炭素数１～１２の連結基であり、該フェニレン基、ナフチレン基及び連結基は、ヒドロキシ基、炭素数１～８の飽和ヒドロカルビルオキシ基及び炭素数２～８の飽和ヒドロカルビルカルボニルオキシ基から選ばれる少なくとも１つを含んでいてもよい。
Ｘ
2
は、単結合又はエステル結合である。
Ｘ
3
は、単結合、エーテル結合又はエステル結合である。
Ｒ
11
及びＲ
12
は、それぞれ独立に、酸不安定基である。
Ｒ
13
は、炭素数１～４の飽和ヒドロカルビル基、ハロゲン原子、炭素数２～５の飽和ヒドロカルビルカルボニル基、シアノ基又は炭素数２～５の飽和ヒドロカルビルオキシカルボニル基である。
Ｒ
14
は、単結合又は炭素数１～６のアルカンジイル基であり、該アルカンジイル基は、ヒドロキシ基、炭素数１～８の飽和ヒドロカルビルオキシ基、炭素数２～８の飽和ヒドロカルビルカルボニルオキシ基、エーテル結合及びエステル結合から選ばれる少なくとも１つを含んでいてもよい。
ａは、０～４の整数である。）
【請求項６】
化学増幅ポジ型レジスト材料である請求項５記載のレジスト材料。
【請求項７】
前記ベースポリマーが、酸不安定基を含まないものである請求項４記載のレジスト材料。
【請求項８】
化学増幅ネガ型レジスト材料である請求項７記載のレジスト材料。
【請求項９】
更に、有機溶剤を含む請求項１記載のレジスト材料。
【請求項１０】
更に、クエンチャーを含む請求項１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、レジスト材料及びパターン形成方法に関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
ＬＳＩの高集積化と高速度化に伴い、パターンルールの微細化が急速に進んでいる。５Ｇの高速通信と人工知能（artificial intelligence、AI）の普及が進み、これを処理するための高性能デバイスが必要とされているためである。最先端の微細化技術としては、波長１３.５ｎｍの極端紫外線（ＥＵＶ）リソグラフィーによる５ｎｍノード、３ｎｍノードのデバイスの量産が行われている。さらには、次世代の２ｎｍノードデバイス、次々世代の１４ÅノードにおいてもＥＵＶリソグラフィーを用いた検討が進められており、ベルギーのＩＭＥＣは２Åのデバイス開発を表明している。
【０００３】
パターンの微細化とともに、ラインパターンの線幅のラフネス（ＬＷＲ）及びホールパターンやドットパターンの寸法均一性（ＣＤＵ）が問題視されている。ベースポリマーや酸発生剤の偏在及び凝集の影響や、酸拡散の影響が指摘されている。さらに、レジスト膜の薄膜化にしたがってＬＷＲやＣＤＵが大きくなる傾向があり、微細化の進行に伴う薄膜化によるＬＷＲ及びＣＤＵの劣化は深刻な問題になっている。
【０００４】
ＥＵＶレジスト材料においては、高感度化、高解像度化及び低ＬＷＲ化を同時に達成する必要がある。酸拡散距離を短くするとＬＷＲやＣＤＵは向上するが、低感度化する。例えば、ポストエクスポージャーベーク（ＰＥＢ）温度を低くすることによってＬＷＲやＣＤＵは向上するが、低感度化する。クエンチャーの添加量を増やしてもＬＷＲやＣＤＵは向上するが、低感度化する。感度とＬＷＲとのトレードオフの関係を打ち破ることが必要である。
【０００５】
ヨウ素原子を有するアニオンを含むオニウム塩が酸発生剤として添加されたレジスト材料が提案されている（特許文献１～３）。ＥＵＶの吸収が大きいヨウ素原子を有することによって、露光中に酸発生剤が分解する効率が高まり、高感度化する。フォトンの吸収量が増えて、物理的なコントラストを高めることができる。
【０００６】
パーフルオロアルキル化合物（ＰＦＡＳ）の健康への影響が指摘されており、欧州ＲＥＡＣＨにおけるＰＦＡＳ化合物の製造、販売に制限を設けようとする動きがある。半導体リソグラフィー関係において、現在ＰＦＡＳを含む多くの化合物が用いられている。例えば、界面活性剤、酸発生剤等にこれを含む材料が用いられている。
【０００７】
ポリマー主鎖に結合したフッ素原子を有するアニオンを発生させる酸発生剤とポリマー主鎖に結合したフッ素を有しないアニオンを発生させる酸発生剤を添加したレジスト材料の比較が報告されている（非特許文献１）。ここで、フッ素原子を有するアニオンを発生させるポリマーバウンド型酸発生剤の方が高解像であると記載されている。酸強度が高いスルホン酸の方が脱保護反応の効率が高く、酸強度を高めるためにフッ素原子の導入は効果的である。
【０００８】
フッ素原子を使用せずにニトロ基や塩素原子を導入することによって酸性度を高めたアニオンを発生させるレジスト材料が報告されている（非特許文献２）。ニトロ基や塩素原子で置換されたアニオンを発生する酸発生剤を添加したレジスト材料は、フッ素原子で置換されたアニオンを発生する酸発生剤を添加したレジスト材料に比べて矩形性が高い場合があるが、文献中のTable 2に示されるように低感度でありＭＥＥＦが大きい欠点があり、アニオンの酸性度が低く、脱保護反応性が低いことによる溶解コントラストの低さの影響である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
特開２０１８－１５９７４４号公報
特開２０１８－１５５９０８号公報
特開２０２３－２１０８４号公報
【非特許文献】
【００１０】
SPIE Vol. 6519 6565191F-1 (2007)
SPIE Vol. 7639 76390D-1 (2010)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許