CN101770173A - 化学增幅正性抗蚀剂组合物 - Google Patents

化学增幅正性抗蚀剂组合物 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种化学增幅正性抗蚀剂组合物,包含:含有在侧链上具有酸不稳定基团的结构单元的树脂、以及产酸剂,其中,基于所有的结构单元,该树脂含有按摩尔计40%至90%的在侧链上具有酸不稳定基团的结构单元,并且在侧链上具有酸不稳定基团的结构单元包含由式(I)表示的结构单元:
Figure 200910261381.8_AB_0
其中,R1代表氢原子或甲基基团,Z代表单键或-(CH2)k-CO-O-,k代表1至4的整数,R2在各种情况下独立地是C1-C6烷基基团,以及m代表0至14的整数。

Description

化学增幅正性抗蚀剂组合物
技术领域
本发明涉及一种化学增幅正性抗蚀剂组合物(化学增幅正型光刻胶组合物,chemically amplified positive resist composition)。
背景技术
一种用于采用光刻工艺的半导体微加工的化学增幅正性抗蚀剂组合物包含含有通过辐射产生酸的化合物的产酸剂(生酸剂,酸生成剂,acid generator)。
US 6239231 B1披露了一种包含树脂和产酸剂的化学增幅正性抗蚀剂组合物,其中,树脂包含衍生自2-乙基-2-金刚烷基甲基丙烯酸酯的结构单元、衍生自3-羟基-1-金刚烷基甲基丙烯酸酯的结构单元、以及衍生自α-甲基丙烯酰氧基-λ-丁内酯的结构单元。
US 2005/0100819A1披露了一种包含树脂和产酸剂的化学增幅正性抗蚀剂组合物,其中,树脂包含衍生自2-异丙基-2-金刚烷基甲基丙烯酸酯的结构单元、衍生自3-羟基-1-金刚烷基甲基丙烯酸酯的结构单元、以及衍生自5-丙烯酰氧基-2,6-降冰片烯内酯的结构单元。
发明内容
本发明提供了一种化学增幅正性抗蚀剂组合物。
本发明涉及如下:
<1>一种化学增幅正性抗蚀剂组合物,包含:含有在侧链上具有酸不稳定(对酸敏感)基团的结构单元的树脂以及产酸剂,其中,基于所有的结构单元的总摩尔量,树脂包含按摩尔计40%至90%的在侧链上具有酸不稳定基团的结构单元,并且在侧链上具有酸不稳定基团的结构单元包含由式(I)表示的结构单元:
Figure G2009102613818D00021
其中,R1代表氢原子或甲基基团,Z代表单键或-(CH2)k-CO-O-,k代表1至4的整数,R2在各种情况下独立地是C1-C6烷基基团,以及m代表0至14的整数;
<2>根据<1>的化学增幅正性抗蚀剂组合物,其中,基于所有的结构单元的总摩尔量,树脂包含按摩尔计50%至70%的在侧链上具有酸不稳定基团的结构单元;
<3>根据<1>或<2>的化学增幅正性抗蚀剂组合物,其中,除了由式(I)表示的结构单元以外,在侧链上具有酸不稳定基团的结构单元进一步包含由式(II)表示的结构单元,条件是由式(II)表示的结构单元与由式(I)表示的单元不同,
Figure G2009102613818D00022
其中,R3代表氢原子或甲基基团,Z1代表单键或-(CH2)j-CO-O-,j代表1至4的整数,R4代表C1-C8烷基基团或C3-C8环烷基基团,以及环Z2代表未取代或取代的C3-C30环状烃基团;
<4>根据<1>、<2>或<3>的化学增幅正性抗蚀剂组合物,其中,树脂进一步包含由式(IV)表示的结构单元:
其中,R12代表氢原子或甲基基团,Z3代表单键或-(CH2)i-CO-O-,i代表1至4的整数,以及环Z4代表在环结构中具有-CO-O-的未取代或取代的C3-C30环状烃基团;
<5>根据<1>至<4>中任一项的化学增幅正性抗蚀剂组合物,其中,产酸剂是由式(V)表示的产酸剂:
Figure G2009102613818D00032
其中,Y1和Y2每一个独立地代表氟原子或C1-C6全氟烷基基团,R40代表可以具有选自由C1-C6烷氧基基团、C1-C4全氟烷基基团、C1-C6羟烷基基团、羟基基团以及氰基基团组成的组中的至少一种的C1-C36烃基团,并且烃基团中的一个或多个-CH2-可以被-CO-、-O-或-COO-代替,以及A+代表有机抗衡离子。
具体实施方式
本发明的抗蚀剂组合物包含:含有在侧链上具有酸不稳定基团的结构单元的树脂以及产酸剂,并且基于所有的结构单元的总摩尔量,树脂包含按摩尔计40%至90%的在侧链上具有酸不稳定基团的结构单元,并且在侧链上具有酸不稳定基团的结构单元包含由式(I)表示的结构单元:
Figure G2009102613818D00041
(在下文中,简单地称作结构单元(I))。
基于所有的结构单元的总摩尔量,树脂优选包含按摩尔计45%至70%的在侧链上具有酸不稳定基团的结构单元。
在该说明书中,“酸不稳定基团”是指能够通过酸的作用消除的基团。
在本说明书中,“酯基团”是指“具有羧酸的酯的结构”。具体地,“叔丁基酯基团”是“具有羧酸的叔丁基酯的结构”,并且可以描述为“-COOC(CH3)3”。
在式(I)中,R1代表氢原子或甲基基团,Z代表单键或-(CH2)k-CO-O-,k代表1至4的整数,R2在各种情况下独立地是C1-C6烷基基团,以及m代表0至14的整数。
C1-C6烷基基团的实例包括甲基基团、乙基基团、丙基基团、异丙基团基、丁基基团、异丁基基团、仲丁基基团、叔丁基基团、戊基基团和己基基团,并且甲基基团是优选的。
Z优选为单键。
结构单元(I)的实例包括以下。
Figure G2009102613818D00051
Figure G2009102613818D00061
结构单元(I)是在它的侧链上具有酸不稳定基团的结构单元。
基于所有的在它的侧链上具有酸不稳定基团的结构单元的总摩尔量,结构单元(I)的含量通常为30至100mol%,优选为60至100mol%,并且更优选为80至100mol%。
酸不稳定基团的实例包括具有羧酸的酯的结构,例如:其中与氧原子相邻的碳原子是季碳原子的烷基酯基团、其中与氧原子相邻的碳原子是季碳原子的脂环族酯基团、以及其中与氧原子相邻的碳原子是季碳原子的内酯酯基团(lactone ester group)。“季碳原子”是指“连接至除了氢原子之外的四个取代基的碳原子”。
酸不稳定基团的实例包括:其中与氧原子相邻的碳原子是季碳原子的烷基酯基团,例如叔丁基酯基团;缩醛型酯基团,例如甲氧基甲基酯、乙氧基甲基酯、1-乙氧基乙基酯、1-异丁氧基乙基酯、1-异丙氧基乙基酯、1-乙氧基丙氧基酯、1-(2-甲氧基乙氧基)乙基酯、1-(2-乙酰氧基乙氧基)乙基酯、1-[2-(1-金刚烷基氧基)乙氧基]乙基酯、1-[2-(1-金刚烷羰基氧基)乙氧基]乙基酯、四氢-2-呋喃基酯和四氢-2-吡喃基酯基团;其中与氧原子相邻的碳原子是季碳原子的脂环族酯基团,例如异冰片基酯、1-烷基环烷基酯、2-烷基-2-金刚烷基酯、以及1-(1-金刚烷基)-1-烷基烷基酯基团。
树脂优选包含由式(II)表示的结构单元:
Figure G2009102613818D00071
(在下文中,简单地称作结构单元(II))或者在它的侧链上具有缩醛结构、单硫缩醛(单缩硫醛)结构或二硫缩醛结构的结构单元,作为在侧链上具有酸不稳定基团的结构单元。
结构单元(II)与结构单元(I)不同。
在式(II)中,R3代表氢原子或甲基基团,Z1代表单键或-(CH2)i-CO-O-,j代表1至4的整数,R4代表C1-C8烷基基团或C3-C8环烷基基团,以及环Z2代表未取代或取代的C3-C30环状烃基团。
C1-C8烷基基团的实例包括甲基基团、乙基基团、丙基基团、异丙基基团、丁基基团、异丁基基团、仲丁基基团、叔丁基基团、戊基基团、己基基团和辛基基团,并且甲基基团、乙基基团是优选的。C3-C8环烷基基团的实例包括环丙基基团、环丁基基团、环戊基基团、环己基基团和环辛基基团。
C3-C30环状烃基团优选不具有芳香族环。C3-C30环状烃基团的实例包括诸如环丙基基团、环丁基基团、环戊基基团和环己基基团的C3-C8环烷基基团、金刚烷基基团和降冰片基基团。
结构单元(II)的优选实例包括由式(IIa)和(IIb)表示的结构单元:
Figure G2009102613818D00081
其中,R3、R4和Z1与上述限定的相同,R5在各种情况下独立地为C1-C12烷基基团或C1-C12烷氧基基团,l代表0至14的整数,R6和R7的每一个独立地代表氢原子或可以具有一个或多个杂原子的C1-C8单价烃基团,或者R6和R7可以键合以形成C1-C8二价烃基团,该C1-C8二价烃基团可以具有一个或多个杂原子并且与键合有R6和R7的邻近的碳原子一起形成环,或者R6和R7可以键合以在键合有R6的碳原子与键合有R7的碳原子之间形成碳碳双键,以及p代表1至3的整数(在下文中,分别简单地称作结构单元(IIa)、(IIb))。
C1-C12烷基基团的实例包括甲基基团、乙基基团、丙基基团、异丙基基团、丁基基团、异丁基基团、仲丁基基团、戊基基团、异戊基基团、新戊基基团、己基基团、庚基基团和辛基基团,并且甲基基团是优选的。C1-C12环氧基基团的实例包括甲氧基基团、乙氧基基团、丙氧基基团、异丙氧基基团、丁氧基基团、异丁氧基基团、仲丁氧基基团、戊氧基基团、异戊氧基基团、新戊氧基基团、己氧基基团、庚氧基基团和辛氧基基团。
通过键合R6和R7而形成的C1-C8二价烃基团的实例包括亚乙基基团和三亚甲基基团。
R6和R7优选键合以形成C2-C4二价烃基团,该C2-C4二价烃基团与键合有R6和R7的邻近的碳原子一起形成C4-C6环,或者R6和R7优选键合以在键合有R6的碳原子与键合有R7的碳原子之间形成碳碳双键。
在式(IIa)中,l优选为0或1,以及Z1优选代表单键或者-CH2-COO-,并且更加优选代表单键。在式(IIb)中,p优选为1或者2。
树脂可以具有一个或多个结构单元(II)。
用于给出结构单元(IIa)的单体的实例包括以下:
Figure G2009102613818D00091
Figure G2009102613818D00101
Figure G2009102613818D00111
Figure G2009102613818D00121
Figure G2009102613818D00131
Figure G2009102613818D00141
给出由式(IIb)表示的结构单元的单体的实例包括以下:
Figure G2009102613818D00142
Figure G2009102613818D00151
Figure G2009102613818D00161
在它们当中,从分辨率和耐热性的观点出发,2-乙基-2-金刚烷基丙烯酸酯、2-乙基-2-金刚烷基甲基丙烯酸酯、(2-甲基-2-金刚烷基氧基羰基)甲基丙烯酸酯和(2-甲基-2-金刚烷基氧基羰基)甲基甲基丙烯酸酯是优选的。
在它的侧链上具有酸不稳定基团的其他的结构单元的实例包括由式(IIc)和(IId)表示的结构单元:
Figure G2009102613818D00162
其中,R3、R4、R5、以及Z1与上述限定的相同,l′代表0至10的整数,以及p′代表0至8的整数。
给出由式(IIc)和(IId)表示的结构单元的单体的实例包括以下:
Figure G2009102613818D00171
Figure G2009102613818D00181
Figure G2009102613818D00191
Figure G2009102613818D00201
给出由式(IIa)、(IIb)、(IIc)和(IId)表示的结构单元的单体可以例如通过使丙烯酸卤化物(acrylic halide)或者甲基丙烯酸卤化物与相应的醇化合物或者它的碱金属盐反应而生产。
尽管该树脂没有结构单元(II),但是基于在它的侧链上具有酸不稳定基团的所有的结构单元的总摩尔量,树脂中结构单元(II)的含量优选为1至50mol%,更加优选为2至30mol%,以及特别优选为2至20mol%。
缩醛结构可以为环状缩醛结构。单硫缩醛结构可以为环状结构。二硫缩醛结构可以为环状结构。单硫缩醛结构是优选的,并且环状单硫缩醛结构是更优选的。
在它的侧链上具有缩醛结构、单硫缩醛结构或二硫缩醛结构的结构单元的实例包括由式(XIII)表示的结构单元:
Figure G2009102613818D00211
其中,R15代表氢原子、卤素原子、C1-C4烷基基团或者C1-C4全氟烷基基团,Z5代表单键或者-(CH2)s-CO-X4-,s代表1至4的整数,X1、X2、X3和X4每一个独立地代表氧原子或者硫原子,q代表1至3的整数,以及r代表0至3的整数(在下文中,简单地称作结构单元(XIII))。
卤素原子的实例包括氟原子。C1-C4烷基基团的实例包括甲基基团、乙基基团、丙基基团、异丙基基团、丁基基团和叔丁基基团,并且甲基基团是优选的。C1-C4全氟烷基基团的实例包括三氟甲基基团、五氟乙基基团、七氟丙基基团和九氟丁基基团,并且三氟甲基基团是优选的。R15优选为氢原子、C1-C4烷基基团或C1-C4全氟烷基基团,并且更优选为氢原子、甲基基团或三氟甲基基团。X1、X2和X4优选为氧原子或硫原子,以及X3优选为硫原子。在式(XIII)中,q优选为1,以及r优选为0、1或2。
用于给出结构单元(XIII)的单体的实例包括以下:
Figure G2009102613818D00231
这些单体可以通过使相应的醇化合物与丙烯酰氯、甲基丙烯酰氯、丙烯酸酐或甲基丙烯酸酐反应而生产。
基于在它的侧链上具有酸不稳定基团的所有的结构单元的总摩尔量,树脂优选包含1至50mol%的结构单元(XIII),更优选包含2至30mol%的结构单元(XIII),以及特别优选包含2至20mol%的结构单元(XIII)。
树脂可以具有在侧链上具有羟基基团的结构单元,并且优选具有在侧链上具有羟基基团的结构单元。在本说明书中,羧基基团的-OH不是羟基基团。
在侧链上具有羟基基团的结构单元的实例包括下列由式(III)表示的结构单元:
Figure G2009102613818D00241
其中,R8代表氢原子或甲基基团,R9和R10每一个独立地代表氢原子、甲基基团或羟基基团,R11代表甲基基团,n′代表0至12的整数,Z2代表单键或-(CH2)s′-COO-基团,并且s′代表1至4的整数(在下文中,简单地称作结构单元(III))。
Z2优选代表单键或-CH2-COO-,以及n′优选为0。
树脂可以具有两种或多种类型的结构单元(III)。
用于给出结构单元(III)的单体的实例包括以下:
Figure G2009102613818D00251
Figure G2009102613818D00261
在这些单体中,3-羟基-1-金刚烷基丙烯酸酯、3,5-二羟基-1-金刚烷基丙烯酸酯、3-羟基-1-金刚烷基甲基丙烯酸酯、3,5-二羟基-1-金刚烷基甲基丙烯酸酯、1-(3-羟基-1-金刚烷基氧基羰基)甲基甲基丙烯酸酯以及1-(3,5-二羟基-1-金刚烷基氧基羰基)甲基甲基丙烯酸酯是优选的,这是因为当包含衍生自这样的单体的结构单元的树脂用于本抗蚀剂组合物时获得优异的分辨率。
3-羟基-1-金刚烷基丙烯酸酯、3,5-二羟基-1-金刚烷基丙烯酸酯、3-羟基-1-金刚烷基甲基丙烯酸酯和3,5-二羟基-1-金刚烷基甲基丙烯酸酯例如可以通过使相应的羟基取代的金刚烷与丙烯酸、甲基丙烯酸、或它的酸卤化物(酰基卤,acid halide)反应而生产,并且它们也可以商业上获得(商购)。
基于所有的结构单元的总摩尔量,结构单元(III)的含量优选为1至40mol%,并且更优选为5至35mol%。
树脂可以具有一种或多种具有内酯结构的结构单元。树脂优选具有一种或多种具有内酯结构的结构单元。
具有内酯结构的结构单元的实例包括具有β-丁内酯结构的结构单元、具有γ-丁内酯结构的结构单元、具有环烷内酯结构的结构单元和具有降莰烷内酯结构的结构单元。
具有内酯结构的结构单元的实例包括由式(IV)表示的结构单元:
Figure G2009102613818D00271
其中,R12代表氢原子或甲基基团,Z3代表单键或-(CH2)i-CO-O-,i代表1至4的整数,以及环Z4代表在环结构中具有-CO-O-的未取代或取代的C3-C30环状烃基团。
作为具有内酯结构的结构单元,由下面的式(IVa)、(IVb)和(IVc)表示的结构单元是优选的:
Figure G2009102613818D00281
其中,R12和Z3与上述定义的相同,并且R13代表甲基基团,R14在各种情况下独立地是羧基基团、氰基基团或C1-C4烃基团,u代表0至5的整数,以及v代表0至9的整数。
C1-C4烃基团的实例包括甲基基团、乙基基团、丙基基团、异丙基基团、丁基基团、异丁基基团和叔丁基基团。
R14优选代表甲基基团、羧基基团或氰基基团,以及u优选为0、1或2,并且v优选为0、1或2。
用于给出由式(IVa)、(IVb)和(IVc)表示的结构单元的单体的实例包括以下。
Figure G2009102613818D00282
Figure G2009102613818D00291
Figure G2009102613818D00301
Figure G2009102613818D00311
Figure G2009102613818D00321
树脂可以包含选自由结构单元(IVa)、(IVb)和(IVc)组成的组中的两种或多种结构单元。
在结构单元(IVa)、(IVb)和(IVc)中,结构单元(IVa)是优选的。从抗蚀剂组合物对衬底的粘附性的观点出发,衍生自六氢-2-氧代-3,5-亚甲基-2H-环戊[b]呋喃-6-基丙烯酸酯、六氢-2-氧代-3,5-亚甲基-2H-环戊[b]呋喃-6-基甲基丙烯酸酯、四氢-2-氧代-3-呋喃基丙烯酸酯、四氢-2-氧代-3-呋喃基甲基丙烯酸酯、2-(5-氧代-4-氧杂三环[4.2.1.03.7]壬-2-基氧基)-2-氧代乙基丙烯酸酯(2-(5-oxo-4-oxatricyclo[4.2.1.03.7]nonan-2-yloxy)-2-oxoethyl acrylate)、以及2-(5-氧代-4-氧杂三环[4.2.1.03.7]壬-2-基氧基)-2-氧代乙基甲基丙烯酸酯的结构单元是优选的。
通常可以通过相应的含羟基内酯化合物与丙烯酸卤化物(acrylic halide)或甲基丙烯酸卤化物的反应生产用于给出由式(IVa)、(IVb)和(IVc)表示的结构单元的单体。
基于树脂的所有的结构单元的总摩尔量,结构单元(IV)的含量优选为1至50mol%,并且更优选为10至50mol%。
树脂本身不溶解或微溶解(poorly soluble)于碱性水溶液,但是通过酸的作用变得可溶解于碱性水溶液。
树脂通常具有1,000至500,000、并且优选为2,000至50,000的与聚苯乙烯相当的重均分子量。
可以通过进行相应的一种或多种单体的聚合反应生产树脂。还可以通过进行相应的一种或多种单体的低聚反应接着聚合获得的低聚体(低聚物)来生产树脂。
聚合反应通常在有自由基引发剂存在的情况下进行。
自由基引发剂不受限制,并且其实例包括:偶氮化合物,例如2,2′-偶氮二异丁腈、2,2′-偶氮二(2-甲基丁腈)、1,1′-偶氮二(环己烷-1-腈)、2,2′-偶氮二(2,4-二甲基戊腈)、2,2′-偶氮二(2,4-二甲基-4-甲氧基戊腈)、二甲基-2,2′-偶氮二(2-甲基丙酸酯)和2,2′-偶氮二(2-羟甲基丙腈);有机氢过氧化物,例如过氧化月桂酰(月桂酰过氧化物)、叔丁基氢过氧化物(叔丁基化过氧氢)、过氧化苯甲酰、过氧化苯甲酸叔丁酯、氢过氧化枯烯、过氧化二碳酸二异丙酯、过氧化二碳酸二正丙酯、过氧化新癸酸叔丁酯(tert-butyl peroxyneodecanoate)、过氧化叔戊酸叔丁酯和3,5,5-三甲基己酰过氧化物;以及无机过氧化物,例如过二硫酸钾、过二硫酸铵和过氧化氢。在它们当中,偶氮化合物是优选的,并且2,2′-偶氮二异丁腈、2,2′-偶氮二(2-甲基丁腈)、1,1′-偶氮二(环己烷-1-腈)、2,2′-偶氮二(2,4-二甲基戊腈)和二甲基-2,2′-偶氮二(2-甲基丙酸酯)是更优选的,并且2,2′-偶氮二异丁腈和2,2′-偶氮二(2,4-二甲基戊腈)是特别优选的。
这些自由基引发剂可以单独使用或者以它们的两种或多种的混合物的形式使用。当使用它们的两种或多种的混合物时,混合比率不受限制。
基于所有的单体或低聚体摩尔量,自由基引发剂的量按摩尔计优选为1至20%。
聚合温度通常是0至150℃,并且优选是40至100℃。
通常在有溶剂存在的情况下进行聚合反应,并且优选使用足以溶解单体、自由基引发剂和获得的树脂的溶剂。其实例包括烃溶剂,例如甲苯;醚溶剂,例如1,4-二噁烷和四氢呋喃;酮溶剂,例如甲基异丁基酮;醇溶剂,例如异丙醇;环酯溶剂,例如γ-丁内酯;二醇醚酯酯溶剂,例如丙二醇单甲基醚乙酸酯;以及无环(脂肪族,acyclic)酯溶剂,例如乳酸乙酯。这些溶剂可以单独使用或者可以使用它们的混合物。
溶剂的量不受限制,并且实际上相对于1份所有的单体或低聚体优选为在1至5重量份。
当使用具有烯双键的脂环族化合物和脂肪族不饱和二羧酸酐(dicarboxylic anhydride)作为单体时,从这些不容易聚合的倾向的观点出发,优选以过量使用它们。
在聚合反应完成之后,可以例如通过向获得的反应混合物中加入树脂不溶解或者微溶解于其中的溶剂并且过滤沉淀的树脂而分离产生的树脂。如果需要,可以例如通过用适当的溶剂洗涤来纯化分离的树脂。
本化学增幅抗蚀剂组合物包含产酸剂。
产酸剂是通过将诸如光、电子束等的辐射施加在物质本身或含有该物质的抗蚀剂组合物上而被降解以产生酸的物质。由产酸剂产生的酸作用在树脂上,导致存在于树脂中的酸不稳定基团裂解(cleavage)。
产酸剂的实例包括鎓盐化合物、有机卤素化合物、砜化合物、磺酸盐化合物等。鎓盐化合物是优选的。可以使用在JP 2003-5374A中描述的产酸剂,例如由下式表示的产酸剂:
Figure G2009102613818D00361
还可以使用由下式表示的化合物作为产酸剂:
A+B-
其中,A+代表有机抗衡阳离子,B-代表抗衡阴离子。抗衡阴离子的实例包括BF4 -、AsF6 -、PF6 -、SbF6 -、SiF6 2-、ClO4 -、诸如CF3SO3 -的全氟链烷磺酸阴离子、五氟苯磺酸阴离子、诸如萘-1-磺酸阴离子的缩合多环芳香族磺酸阴离子、蒽醌磺酸阴离子和含染料的磺酸基团。另外,作为抗衡阴离子,还列举在JP 2003-5374A1中描述的阴离子,例如由下式表示的阴离子:
Figure G2009102613818D00371
优选的产酸剂的实例包括由式(V)表示的盐:
(在下文中,简单地称作盐(V))。
在式(V)中,Y1和Y2每一个独立地代表氟原子或C1-C6全氟烷基基团,R40代表可以具有选自由C1-C6烷氧基基团、C1-C4全氟烷基基团、C1-C6羟烷基基团、羟基基团和氰基基团组成的组中的至少一种的C1-C36烃基团,并且烃基团中的一个或多个-CH2-可以被-CO-、-O-、或-COO-代替,以及A+代表有机抗衡离子。
由Y1和Y2表示的C1-C6全氟烷基基团的实例包括三氟甲基基团、五氟乙基基团、七氟丙基基团、九氟丁基基团、十一氟戊基基团和十三氟己基基团,并且三氟甲基基团是优选的。Y1和Y2每一个独立地优选为氟原子或三氟甲基基团,并且更优选为氟原子。
由R40表示的C1-C36烃基团可以具有一个或多个脂环结构并且可以具有一个或多个芳香族基团。C1-C36烃基团可以具有一个或多个碳碳双键。C1-36烃基团的实例包括诸如甲基基团、乙基基团、丙基基团、异丙基基团、丁基基团、异丁基基团、仲丁基基团、叔丁基基团、戊基基团和己基基团的C1-C6烷基基团,C3-C36饱和环状烃基团,C6-C36芳香族烃基团,以及结合上述基团中的两种基团的基团。
C1-C6烷氧基基团的实例包括甲氧基基团、乙氧基基团、丙氧基基团、异丙氧基基团、丁氧基基团、异丁氧基基团、仲丁氧基基团、叔丁氧基基团、戊氧基基团和己氧基基团。C1-C4全氟烷基基团的实例包括三氟甲基基团、五氟乙基基团、七氟丙基基团和九氟丁基基团。
盐(V)的阴离子部分的具体实例包括以下。
Figure G2009102613818D00381
Figure G2009102613818D00391
Figure G2009102613818D00401
Figure G2009102613818D00411
Figure G2009102613818D00421
Figure G2009102613818D00431
Figure G2009102613818D00441
Figure G2009102613818D00461
Figure G2009102613818D00471
Figure G2009102613818D00481
Figure G2009102613818D00491
Figure G2009102613818D00511
Figure G2009102613818D00521
Figure G2009102613818D00531
在盐(V)中,由式(VI)表示的盐(在下文中,简单地称作盐(VI))是优选的:
其中,Y1、Y2和A+与上述限定的含义相同,Z′代表单键或C1-C4亚烷基基团,以及X′代表具有羟基基团或羰基基团的C3-C30单环或多环烃基团,并且单环或多环烃基团中的一个或多个氢原子可以被C1-C6烷氧基基团、C1-C4全氟烷基基团、C1-C6羟烷基基团、羟基基团或者氰基基团代替。
X′中的C1-C6烷氧基基团、C1-C4全氟烷基基团和C1-C6羟烷基基团的实例分别包括与上述同样的基团。
Z′中的C1-C4亚烷基基团的实例包括亚甲基基团、亚乙基基团、三亚甲基基团和四亚甲基基团。Z′优选为单键、亚甲基基团或亚乙基基团,并且更优选为单键或者亚甲基基团。
X′的实例包括诸如环丁基基团、环戊基基团、环己基基团和环辛基基团的C4-C8环烷基基团,金刚烷基基团和降冰片基基团,在其所有中,一个或多个氢原子可以被C1-C6烷氧基基团、C1-C4全氟烷基基团、C1-C6羟烷基基团、羟基基团或者氰基基团代替。
X′的具体实例包括2-氧代环戊基基团、2-氧代环己基基团、3-氧代环戊基基团、3-氧代环己基基团、4-氧代环己基基团、2-羟基环戊基基团、2-羟基环己基基团、3-羟基环戊基基团、3-羟基环己基基团、4-羟基环己基基团、4-氧代-2-金刚烷基基团、3-羟基-1-金刚烷基基团、4-羟基-1-金刚烷基基团、5-氧代降莰烷-2-基(5-oxonorboarnan-2-yl)基团、1,7,7-三甲基-2-氧代降莰烷-2-基基团、3,6,6-三甲基-2-氧代-双环[3.1.1]庚-3-基(3,6,6-trimethyl-2-oxo-bicyclo[3.1.1]hepta-3-yl)基团、2-羟基-降莰烷-3-基基团、1,7,7-三甲基-2-羟基降莰烷-3-基基团、3,6,6-三甲基-2-羟基双环[3.1.1]庚-3-基基团、以及以下基团(在下式中,具有开口端的直线示出了从相邻的基团延伸的键)。
Figure G2009102613818D00551
盐(VI)的阴离子部分的具体实施例包括以下。
Figure G2009102613818D00552
Figure G2009102613818D00561
产酸剂的其他实例包括由式(VIII)表示的盐:
A+-O3S-R52            (VIII)
其中,R52代表直链或支链的C1-C6全氟烷基基团,以及A+与上面限定的相同(在下文中,简单地称作盐(VIII))。
在盐(VIII)中,直链或支链的C1-C6全氟烷基基团的实例包括三氟甲基基团、五氟乙基基团、七氟丙基基团、九氟丁基基团和十三氟己基基团。
盐(VIII)的阴离子部分的具体实例包括以下。
CF3-SO3 -
CF3CF2CF2-SO3 -
CF3CF2CF2CF2-SO3 -
CF3CF2CF2CF2CF2CF2-SO3 -
在盐(V)、盐(VI)和盐(VIII)中,A+代表有机抗衡离子。有机抗衡离子的实例包括由式(IXz)表示的阳离子(在下文中,简单地称作阳离子(IXz)):
Figure G2009102613818D00571
其中,Pa、Pb和Pc每一个独立地代表C1-C30烷基基团或C3-C30环状烃基团,并且烷基基团可以具有选自由羟基基团、C3-C12环状烃基团和C1-C12烷氧基基团组成的组中的一种或多种取代基,并且环状烃基团可以具有选自由羟基基团和C1-C12烷氧基基团组成的组中的一种或多种取代基;由式(IXb)表示的阳离子(在下文中,简单地称作阳离子(IXb)):
其中,P4和P5每一个独立地代表氢原子、羟基基团、C1-C12烷基基团或C1-C12烷氧基基团;由式(IXc)表示的阳离子(在下文中,简单地称作阳离子(IXc)):
Figure G2009102613818D00573
其中,P6和P7每一个独立地代表C1-C12烷基基团或C3-C12环烷基基团,或者P6和P7键合以形成C3-C12二价无环(脂肪族,acyclic)烃基团,该C3-C12二价无环烃基团与邻近的S+一起形成环,并且二价无环烃基团中的一个或多个-CH2-可以被-CO-、-O-或-S-代替,P8代表氢原子,P9代表可以具有一个或多个取代基的C1-C12烷基基团、C3-C12环烷基基团或芳香族基团,或者P8和P9键合以形成二价无环烃基团,该二价无环烃基团与邻近的-CHCO-一起形成2-氧代环烷基基团,并且二价无环烃基团中的一个或多个-CH2-可以被-CO-、-O-或-S-代替;以及由式(IXd)表示的阳离子(在下文中,简单地称作阳离子(IXd)):
Figure G2009102613818D00581
其中,P10、P11、P12、P13、P14、P15、P16、P17、P18、P19、P20和P21每一个独立地代表氢原子、羟基基团、C1-C12烷基基团或C1-C12烷氧基基团,B代表硫原子或氧原子,以及y代表0或1。
阳离子(IXz)、(IXb)和(IXd)中的C1-C12烷氧基基团的实例包括甲氧基基团、乙氧基基团、丙氧基基团、异丙氧基基团、丁氧基基团、异丁氧基基团、仲丁氧基基团、叔丁氧基基团、戊氧基基团、己氧基基团、辛氧基基团和2-乙基己氧基基团。
阳离子(IXz)中的C3-C12环状烃基团的实例包括环戊基基团、环己基基团、1-金刚烷基基团、2-金刚烷基基团、苯基基团、2-甲基苯基基团、4-甲基苯基基团、1-萘基基团和2-萘基基团。
阳离子(IXz)中可以具有选自由羟基基团、C3-C12环状烃基团和C1-C12烷氧基基团组成的组中的一种或多种取代基的C1-C30烷基基团的实例包括甲基基团、乙基基团、丙基基团、异丙基基团、丁基基团、异丁基基团、仲丁基基团、叔丁基基团、戊基基团、己基基团、辛基基团、2-乙基己基基团和苄基基团。
阳离子(IXz)中可以具有选自由羟基基团和C1-C12烷氧基基团组成的组中的一种或多种取代基的C3-C30环状烃基团的实例包括环戊基基团、环己基基团、1-金刚烷基基团、2-金刚烷基基团、双环己基基团、苯基基团、2-甲基苯基基团、4-甲基苯基基团、4-乙基苯基基团、4-异丙基苯基基团、4-叔丁基苯基基团、2,4-二甲基苯基基团、2,4,6-三甲基苯基基团、4-己基苯基基团、4-辛基苯基基团、1-萘基基团、2-萘基基团、芴基基团、4-苯基苯基基团、4-羟基苯基基团、4-甲氧基苯基基团、4-叔丁氧基苯基基团和4-己氧基苯基基团。
阳离子(IXb)、(IXc)和(IXd)中的C1-C12烷基基团的实例包括甲基基团、乙基基团、丙基基团、异丙基基团、丁基基团、异丁基基团、仲丁基基团、叔丁基基团、戊基基团、己基基团、辛基基团、2-乙基己基基团。
阳离子(IXc)中的C3-C12环烷基基团的实例包括环丙基基团、环丁基基团、环戊基基团、环己基基团、环庚基基团、环辛基基团和环癸基基团。通过键合P6和P7形成的C3-C12二价无环烃基团的实例包括三亚甲基基团、四亚甲基基团和五亚甲基基团。与相邻的S+和二价无环烃基团一起形成的环基团的实例包括四亚甲基锍基基团(四甲撑锍基基团,tetramethylenesulfonio group)、五亚甲基锍基基团和氧基双亚乙基锍基基团(oxybisethylenesulfonio group)。
阳离子(IXc)中的芳香族基团的实例包括苯基基团、甲苯基基团、二甲苯基基团、4-丁基苯基基团、4-异丁基苯基基团、4-叔丁基苯基基团、4-环己基苯基基团、4-苯基苯基基团、1-萘基基团和2-萘基基团。芳香族基团可以具有一种或多种取代基,并且取代基的实例包括C1-C6烷氧基基团,例如甲氧基基团、乙氧基基团、丙氧基基团、丁氧基基团、叔丁氧基基团和己氧基基团;C2-C12酰氧基基团,例如乙酰氧基基团(乙酰基氧基基团,acetyloxy group)和1-金刚烷基羰基氧基基团;以及硝基基团。
通过键合P8和P9形成的二价无环烃基团的实例包括亚甲基基团、亚乙基基团、三亚甲基基团、四亚甲基基团和五亚甲基基团,以及与相邻的-CHCO-和二价无环烃基团一起形成的2-氧代环烷基基团的实例包括2-氧代环戊基基团和2-氧代环己基基团。
阳离子(IXz)的实例包括以下。
Figure G2009102613818D00601
Figure G2009102613818D00611
阳离子(IXb)的具体实例包括以下:
Figure G2009102613818D00612
阳离子(IXc)的具体实例包括以下:
Figure G2009102613818D00631
阳离子(IXd)的具体实例包括以下:
Figure G2009102613818D00641
Figure G2009102613818D00651
Figure G2009102613818D00661
在阳离子(IXz)中,由式(IXa)表示的阳离子是优选的:
其中,P1、P2和P3每一个独立地代表氢原子、羟基基团、C1-C12烷基基团或C1-C12烷氧基基团。C1-C12烷基基团和C1-C12烷氧基基团的实例所包括的与上述相同。
作为由A+表示的有机抗衡离子,由下式(IXe)表示的阳离子也是优选的:
其中,P22、P23和P24每一个独立地代表氢原子或C1-C4烷基基团。
作为盐(VI),其中A+是由下式(IXe)表示的阳离子并且阴离子部分如下:
Figure G2009102613818D00673
的盐,以及其中A+是由下式(IXc)表示的阳离子并且阴离子部分如下:
Figure G2009102613818D00681
的盐是优选的。
盐(VI)可以根据已知的方法,诸如在JP 2007-249192A1中描述的方法来生产。
由式(Xd)和(Xe)表示的盐也是优选的。
Figure G2009102613818D00682
由式(Xf)表示的盐也是优选的:
Figure G2009102613818D00683
其中,P25、P26和P27与上述限定的相同,以及z代表1至6的整数。
基于树脂和产酸剂的总量,本抗蚀剂组合物优选包括按重量计60%至99.9%的树脂以及按重量计0.1%至40%的产酸剂。
在本抗蚀剂组合物中,通过添加有机碱化合物、特别是含氮有机碱化合物作为猝灭剂,可以减少由由于后曝光延迟发生的酸的失活引起的性能劣化。
含氮有机碱化合物的具体实例包括由下式表示的胺化合物:
Figure G2009102613818D00691
其中,T1和T2每一个独立地代表氢原子、烷基基团、环烷基基团或芳基基团,并且烷基基团、环烷基基团和芳基基团可以具有选自由羟基基团、具有一个或两个C1-C4烷基基团的氨基基团和C1-C6烷氧基基团组成的组中的一种或多种取代基,T3和T4每一个独立地代表氢原子、烷基基团、环烷基基团、芳基基团或烷氧基基团,并且烷基基团、环烷基基团、芳基基团和烷氧基基团可以具有选自由羟基基团、可以具有一个或多个C 1-C4烷基基团的氨基基团和C1-C6烷氧基基团组成的组中的一种或多种取代基,或者T3和T4相互键合以与键合有它们的碳原子一起形成芳香族环,T5代表氢原子、烷基基团、环烷基基团、芳基基团、烷氧基基团或硝基基团,并且烷基基团、环烷基基团、芳基基团和烷氧基基团可以具有选自由羟基基团、可以具有一个或两个C1-C4烷基基团的氨基基团和C1-C6烷氧基基团组成的组中的一种或多种取代基,T6代表烷基基团或环烷基基团,并且烷基基团和环烷基基团可以具有选自由羟基基团、可以具有一个或两个C1-C4烷基基团的氨基基团和C1-C6烷氧基基团组成的组中的一种或多种取代基,W代表-CO-、-NH-、-S-、-S-S-、其中一个或多个-CH2-可以被-O-代替的亚烷基基团、或者其中一个或多个-CH2-可以被-O-代替的亚链烯基基团(alkenylenegroup)、以及由下式表示的季铵碱(氢氧化季铵,quaternaryammonium hydroxide):
其中,T7、T8、T9和T10每一个独立地代表烷基基团、环烷基基团或芳基基团,并且烷基基团、环烷基基团和芳基基团可以具有选自由羟基基团、可以具有一个或两个C1-C4烷基基团的氨基基团和C1-C6烷氧基基团组成的组中的一种或多种取代基。
T1、T2、T3、T4、T5、T6、T7、T8、T9和T10中的烷基基团优选具有约1至10个碳原子,并且更优选具有约1至6个碳原子。
可以具有一个或两个C1-C4烷基基团的氨基基团的实例包括氨基基团、甲氨基基团、乙氨基基团、丁氨基基团、二甲氨基基团和二乙氨基基团。可以用一个或多个C1-C6烷氧基基团取代的C1-C6烷氧基基团的实例包括甲氧基基团、乙氧基基团、丙氧基基团、异丙氧基基团、丁氧基基团、叔丁氧基基团、戊氧基基团、己氧基基团和2-甲氧基乙氧基基团。
可以具有选自由羟基基团、可具有一个或两个C1-C4烷基基团的氨基基团、和C1-C6烷氧基基团组成的组中的一种或多种取代基的烷基基团的具体实例包括甲基基团、乙基基团、丙基基团、异丙基基团、丁基基团、叔丁基基团、戊基基团、己基基团、辛基基团、壬基基团、癸基基团、2-(2-甲氧基乙氧基)乙基基团、2-羟基乙基基团、2-羟基丙基基团、2-氨基乙基基团、4-氨基丁基基团和6-氨基己基基团。
T1、T2、T3、T4、T5、T6、T7、T8、T9和T10中的环烷基基团优选具有约5至10个碳原子。可以具有选自由羟基基团、可具有一个或两个C1-C4烷基基团的氨基基团和C1-C6烷氧基基团组成的组中的一种或多种取代基的环烷基基团的具体实例包括环戊基基团、环己基基团、环庚基基团和环辛基基团。
T1、T2、T3、T4、T5、T6、T7、T8、T9和T10中的芳基基团优选具有约6至10个碳原子。可以具有选自由羟基基团、可具有一个或两个C1-C4烷基基团的氨基基团和C1-C6烷氧基基团组成的组中的一种或多种取代基的芳基基团的具体实例包括苯基基团和萘基基团。
T3、T4和T5中的烷氧基基团优选具有约1至6个碳原子,并且其具体实例包括甲氧基基团、乙氧基基团、丙氧基基团、异丙氧基基团、丁氧基基团、叔丁氧基基团、戊氧基基团和己氧基基团。
W中的亚烷基基团和亚链烯基基团优选具有2至6个碳原子。亚烷基基团的具体实例包括亚乙基基团、三亚甲基基团、四亚甲基基团、亚甲基二氧基基团和亚乙基-1,2-二氧基基团,以及亚链烯基基团的具体实例包括乙烯-1,2-二基(ethene-1,2-diyl)基团、1-丙烯-1,3-二基基团和2-丁烯-1,4-二基基团。
胺化合物的具体实例包括己胺、庚胺、辛胺、壬胺、癸胺、苯胺、2-甲基苯胺、3-甲基苯胺、4-甲基苯胺、4-硝基苯胺、1-萘胺、2-萘胺、乙二胺、四亚甲基二胺、六亚甲基二胺、4,4′-二氨基-1,2-二苯基乙烷、4,4′-二氨基-3,3′-二甲基二苯基甲烷、4,4′-二氨基-3,3′-二乙基二苯基甲烷、二丁胺、二戊胺、二己胺、二庚胺、二辛胺、二壬胺、二癸胺、N-甲基苯胺、哌啶、二苯胺、三乙胺、三甲胺、三丙胺、三丁胺、三戊胺、三己胺、三庚胺、三辛胺、三壬胺、三癸胺、甲基二丁基胺、甲基二戊基胺、甲基二己基胺、甲基二环己基胺、甲基二庚基胺、甲基二辛基胺、甲基二壬基胺、甲基二癸基胺、乙基二丁基胺、乙基二戊基胺、乙基二己基胺、乙基二庚基胺、乙基二辛基胺、乙基二壬基胺、乙基二癸基胺、二环己基甲基胺、三[2-(2-甲氧基乙氧基)乙基]胺、三异丙醇胺、N,N-二甲基苯胺、2,6-二异丙基苯胺、咪唑、苯并咪唑、吡啶、4-甲基吡啶、4-甲基咪唑、联吡啶(二吡啶)、2,2′-二吡啶基胺、二-2-吡啶基酮、1,2-二(2-吡啶基)乙烷、1,2-二(4-吡啶基)乙烷、1,3-二(4-吡啶基)丙烷、1,2-双(2-吡啶基)乙烯(1,2-bis(2-pyridyl)ethylene)、1,2-双(4-吡啶基)乙烯、1,2-双(4-吡啶基氧基)乙烷、4,4′-二吡啶硫醚(4,4′-dipyridyl sulfide)、4,4′-二吡啶二硫醚、1,2-双(4-吡啶基)乙烯、2,2′-二吡啶甲基胺、以及3,3′-二吡啶甲基胺。
季铵碱的实例包括氢氧化四甲基铵、氢氧化四异丙基铵、氢氧化四丁基铵、氢氧化四己基铵、氢氧化四辛基铵、氢氧化苯基三甲基铵、氢氧化(3-三氟甲基苯基)三甲基铵((3-三氟甲基苯基)三甲基氢氧化铵)和氢氧化(2-羟乙基)三甲基铵((2-羟乙基)三甲基氢氧化铵)(所谓的“胆碱”)。
如JP 11-52575A1中披露的具有哌啶骨架的受阻胺化合物也可以用作猝灭剂。
在形成具有较高分辨率的图案的点上,优选使用季铵碱作为猝灭剂。
当使用碱性化合物作为猝灭剂时,基于固体成分的总量,本抗蚀剂组合物优选包括按重量计0.01%至5%的碱性化合物。
如果有必要,只要不妨碍本发明的效果,本抗蚀剂组合物可以包含少量的各种添加剂,例如敏化剂、溶解抑制剂(dissolutioninhibitor)、其他聚合物、表面活性剂、稳定剂和染料。
本抗蚀剂组合物通常是以其中上述成分溶解在溶剂中的抗蚀剂液体组合物的形式,并且通过诸如旋涂的常规工艺将抗蚀剂液体组合物涂覆在诸如硅晶片的衬底上。使用的溶剂足以溶解上述成分,具有适当的干燥速率,并且在溶剂蒸发之后给出均匀和光滑的涂层。可以使用在现有技术中常用的溶剂。
溶剂的实例包括二醇醚酯(glycol ether ester),诸如乙基溶纤剂乙酸酯(ethyl cellosolve acetate)、甲基溶纤剂乙酸酯和丙二醇单甲基醚乙酸酯;无环酯(acyclic ester),诸如乳酸乙酯、乙酸丁酯、乙酸戊酯和丙酮酸乙酯;酮,诸如丙酮、甲基异丁基酮、2-庚酮和环己酮;以及环酯(环状酯),诸如γ-丁内酯。这些溶剂可以单独使用,以及可以混合它们的两种或多种以使用。
涂覆到衬底上并且然后干燥的抗蚀剂膜被经受曝光用于图案化,然后被热处理以促进脱封反应(deblocking reaction),以及之后用碱性显影剂显影。使用的碱性显影剂可以是在现有技术中使用的各种碱性水溶液中的任何一种。通常,经常使用氢氧化四甲基铵或氢氧化(2-羟乙基)三甲基铵(通常称为“胆碱”)的水溶液。
本抗蚀剂组合物特别适用于ArF准分子激光光刻、KrF准分子激光光刻和ArF浸没式光刻。
应当理解,在此披露的实施方式是在所有方面的实施例,而不是限制性的。旨在本发明的范围不是由上述的描述确定,而是由所附的权利要求确定,并且包括对权利要求的等同含义和范围的所有变化。
将通过实施例的方式更加具体地描述本发明,但这不应当理解为对限制本发明的范围。除非另外特别说明,用于表示在下面的实施例和比较例中使用的任何成分的含量和任何材料的量的“%”和“份”基于重量。在下面的实施例中使用的任何材料的重均分子量是使用聚苯乙烯作为标准参考物质、通过凝胶渗透色谱法[柱(三个柱)TSKgel Multipore HXL-M,溶剂:四氢呋喃,由TOSOHCORPORATION(东曹公司)制造]得到的值。
在下面的树脂合成实施例中使用的单体是以下单体M1、M2、M3、M4、M5、M6、M7、M8和M9。
Figure G2009102613818D00741
树脂合成实施例1
在配备有冷凝器和温度计的烧瓶中,装入10.31份的1,4-二噁烷并向其中吹入氮气30分钟。在氮气下对其加热达到75℃之后,在75℃下持续1小时逐滴地向其中加入通过混合29.70份单体M1、4.12份单体M4、7.41份单体M5、0.29份2,2′-偶氮二异丁腈、1.30份2,2′-偶氮二(2,4-二甲基戊腈)和30.92份1,4-二噁烷而获得的溶液。将得到的混合物在75℃下搅拌5小时。在冷却反应混合物之后,用65.96份的1,4-二噁烷稀释反应混合物,并将所得的溶液倾倒入536份的甲醇中以产生沉淀。分离沉淀物并与268份的甲醇混合。搅拌所得的混合物,然后过滤以获得沉淀物。重复两次其中沉淀物与268份的甲醇混合、搅拌所得的混合物、然后过滤以获得沉淀物的操作。在减压下干燥获得的沉淀物,从而以46%的产率获得19份的树脂,该树脂具有6.7×103的重均分子量(Mw)和1.45的分散度(Mw/Mn)。该树脂具有由式A、D和E表示的结构单元。这被称作树脂R1。由式A、D和E表示的结构单元的比率(A/D/E)为52/13/35。
Figure G2009102613818D00751
树脂合成实施例2
在配备有冷凝器和温度计的烧瓶中,装入21.21份的1,4-二噁烷并向其中吹入氮气30分钟。在氮气下对其加热达到72℃之后,在72℃下持续2小时逐滴地向其中加入通过混合60.00份单体M1、7.09份单体M3、6.55份单体M4、11.20份单体M5、0.57份2,2′-偶氮二异丁腈、2.58份2,2′-偶氮二(2,4-二甲基戊腈)和63.63份1,4-二噁烷而获得的溶液。将得到的混合物在72℃下搅拌5小时。在冷却反应混合物之后,用135.75份的1,4-二噁烷稀释反应混合物,并将所得的溶液倾倒入882份的甲醇和221份离子交换水的混合物中以产生沉淀。分离沉淀物并与551份的甲醇混合。搅拌所得的混合物,然后过滤以获得沉淀物。重复两次其中沉淀物与551份的甲醇混合、搅拌所得的混合物、然后过滤以获得沉淀物的操作。在减压下干燥获得的沉淀物,从而以62%的产率获得52份的树脂,该树脂具有5.9×103的重均分子量(Mw)和1.91的分散度(Mw/Mn)。该树脂具有由式A、C、D和E表示的结构单元。这被称作树脂R2。由式A、C、D和E表示的结构单元的比率(A/C/D/E)为52/10/11/27。
Figure G2009102613818D00761
树脂合成实施例3
在配备有冷凝器和温度计的烧瓶中,装入11.51份的1,4-二噁烷并向其中吹入氮气30分钟。在氮气下对其加热达到73℃之后,在73℃下持续1小时逐滴地向其中加入通过混合30.00份单体M1、3.55份单体M3、3.27份单体M4、9.22份单体M6、0.28份2,2′-偶氮二异丁腈、1.29份2,2′-偶氮二(2,4-二甲基戊腈)和34.53份1,4-二噁烷而获得的溶液。将得到的混合物在73℃下搅拌5小时。在冷却反应混合物之后,用73.67份的1,4-二噁烷稀释反应混合物,并将所得的溶液倾倒入479份的甲醇和120份的离子交换水的混合物中以产生沉淀。分离沉淀物并与299份的甲醇混合。搅拌所得的混合物,然后过滤以获得沉淀物。重复两次其中沉淀物与299份的甲醇混合、搅拌所得的混合物、然后过滤以获得沉淀物的操作。在减压下干燥获得的沉淀物,从而以60%的产率获得27份的树脂,该树脂具有7.7×103的重均分子量(Mw)和1.87的分散度(Mw/Mn)。该树脂具有由式A、C、D和F表示的结构单元。这被称作树脂R3。由式A、C、D和F表示的结构单元的比率(A/C/D/F)为54/9/11/26。
Figure G2009102613818D00771
比较树脂合成实施例1
在配备有冷凝器和温度计的烧瓶中,装入70.91份的甲基异丁基酮并向其中吹入氮气30分钟。在氮气下对其加热达到87℃之后,在87℃下持续2小时逐滴地向其中加入通过混合30.00份单体M2、14.27份单体M4、10.28份单体M5、0.79份2,2′-偶氮二异丁腈和70.91份甲基异丁基酮而获得的溶液。将得到的混合物在87℃下搅拌6小时。在冷却反应混合物之后,将反应混合物倾倒入895份的甲醇和196份的离子交换水的混合物中以产生沉淀。分离沉淀物并与344份的甲醇混合。搅拌所得的混合物,然后过滤以获得沉淀物。重复两次其中沉淀物与344份的甲醇混合、搅拌所得的混合物、然后过滤以获得沉淀物的操作。在减压下干燥获得的沉淀物,从而以47%的产率获得25份的树脂,该树脂具有9.4×103的重均分子量(Mw)和1.52的分散度(Mw/Mn)。该树脂具有由式B、D和E表示的结构单元。这被称作树脂R4。由式B、D和E表示的结构单元的比率(B/D/E)为33/33/34。
Figure G2009102613818D00781
树脂合成实施例4
在配备有冷凝器和温度计的烧瓶中,装入23.97份的1,4-二噁烷并向其中吹入氮气30分钟。在氮气下对其加热达到75℃之后,在75℃下持续1小时逐滴地向其中加入通过混合17.50份单体M1、4.91份单体M7、3.94份单体M4、9.35份单体M6、4.26份单体M5、0.27份2,2′-偶氮二异丁腈、1.24份2,2′-偶氮二(2,4-二甲基戊腈)和35.96份1,4-二噁烷而获得的溶液。将得到的混合物在75℃下搅拌5小时。在冷却反应混合物之后,用43.95份的1,4-二噁烷稀释反应混合物,并将所得的溶液倾倒入415份的甲醇和104份的离子交换水的混合物中以产生沉淀。分离沉淀物并与260份的甲醇混合。搅拌所得的混合物,然后过滤以获得沉淀物。重复两次其中沉淀物与260份的甲醇混合、搅拌所得的混合物、然后过滤以获得沉淀物的操作。在减压下干燥获得的沉淀物,从而以74%的产率获得30份的树脂,该树脂具有7.5×103的重均分子量(Mw)和1.90的分散度(Mw/Mn)。该树脂具有由式A、G、D、F和E表示的结构单元。这被称作树脂R5。由式A、G、D、F和E表示的结构单元的比率(A/G/D/F/E)为29/15/12/25/19。
树脂合成实施例5
在配备有冷凝器和温度计的烧瓶中,装入24.04份的1,4-二噁烷并向其中吹入氮气30分钟。在氮气下对其加热达到73℃之后,在73℃下持续1小时逐滴地向其中加入通过混合18.00份单体M1、2.09份单体M7、2.88份单体M4、17.09份单体M6、0.25份2,2′-偶氮二异丁腈、1.14份2,2′-偶氮二(2,4-二甲基戊腈)和36.06份1,4-二噁烷而获得的溶液。将得到的混合物在73℃下搅拌5小时。在冷却反应混合物之后,用44.07份的1,4-二噁烷稀释反应混合物,并将所得的溶液倾倒入415份的甲醇和104份的离子交换水的混合物中以产生沉淀。分离沉淀物并与260份的甲醇混合。搅拌所得的混合物,然后过滤以获得沉淀物。重复两次其中沉淀物与260份的甲醇混合、搅拌所得的混合物、然后过滤以获得沉淀物的操作。在减压下干燥获得的沉淀物,从而以69%的产率获得28份的树脂,该树脂具有7.1×103的重均分子量(Mw)和1.82的分散度(Mw/Mn)。该树脂具有由式A、G、D和F表示的结构单元。这被称作树脂R6。由式A、G、D和F表示的结构单元的比率(A/G/D/F)为33/7/10/50。
Figure G2009102613818D00792
树脂合成实施例6
在配备有冷凝器和温度计的烧瓶中,装入24.04份的1,4-二噁烷并向其中吹入氮气30分钟。在氮气下对其加热达到75℃之后,在75℃下持续1小时逐滴地向其中加入通过混合18.50份单体M1、3.01份单体M7、3.09份单体M8、15.46份单体M6、0.25份2,2′-偶氮二异丁腈、1.14份2,2′-偶氮二(2,4-二甲基戊腈)和36.06份1,4-二噁烷而获得的溶液。将得到的混合物在75℃下搅拌5小时。在冷却反应混合物之后,用44.07份的1,4-二噁烷稀释反应混合物,并将所得的溶液倾倒入417份的甲醇和104份的离子交换水的混合物中以产生沉淀。分离沉淀物并与260份的甲醇混合。搅拌所得的混合物,然后过滤以获得沉淀物。重复两次其中沉淀物与260份的甲醇混合、搅拌所得的混合物、然后过滤以获得沉淀物的操作。在减压下干燥获得的沉淀物,从而以73%的产率获得29份的树脂,该树脂具有7.3×103的重均分子量(Mw)和1.66的分散度(Mw/Mn)。该树脂具有由式A、G、H和F表示的结构单元。这被称作树脂R7。由式A、G、H和F表示的结构单元的比率(A/G/H/F)为35/10/10/45。
Figure G2009102613818D00801
树脂合成实施例7
在配备有冷凝器和温度计的烧瓶中,装入19.18份的1,4-二噁烷并向其中吹入氮气30分钟。在氮气下对其加热达到75℃之后,在75℃下持续1小时逐滴地向其中加入通过混合22.80份单体M1、3.41份单体M7、10.47份单体M9、3.29份单体M4、0.29份2,2′-偶氮二异丁腈、1.29份2,2′-偶氮二(2,4-二甲基戊腈)和28.77份1,4-二噁烷而获得的溶液。将得到的混合物在75℃搅拌5小时。在冷却反应混合物之后,用55.95份的1,4-二噁烷稀释反应混合物,并将所得的溶液倾倒入416份的甲醇和104份的离子交换水的混合物中以产生沉淀。分离沉淀物并与260份的甲醇混合。搅拌所得的混合物,然后过滤以获得沉淀物。重复两次其中沉淀物与260份的甲醇混合、搅拌所得的混合物、然后过滤以得到沉淀物的操作。在减压下干燥获得的沉淀物,从而以71%的产率获得28份的树脂,该树脂具有7.1×103的重均分子量(Mw)和2.01的分散度(Mw/Mn)。该树脂具有由式A、G、I和D表示的结构单元。这被称作树脂R8。由式A、G、I和D表示的结构单元的比率(A/G/I/D)为41/10/39/10。
Figure G2009102613818D00811
树脂合成实施例8
在配备有冷凝器和温度计的烧瓶中,装入19.17份的1,4-二噁烷并向其中吹入氮气30分钟。在氮气下对其加热达到75℃之后,在75℃下持续1小时逐滴地向其中加入通过混合21.50份单体M1、5.55份单体M9、3.31份单体M8、7.35份单体M6、2.23份单体M5、0.27份2,2′-偶氮二异丁腈、1.22份2,2′-偶氮二(2,4-二甲基戊腈)和28.76份1,4-二噁烷而获得的溶液。将得到的混合物在75℃下搅拌5小时。在冷却反应混合物之后,用55.92份的1,4-二噁烷稀释反应混合物,并将所得的溶液倾倒入415份的甲醇和104份的离子交换水的混合物中以产生沉淀。分离沉淀物并与260份的甲醇混合。搅拌所得的混合物,然后过滤以获得沉淀物。重复两次其中沉淀物与260份的甲醇混合、搅拌所得的混合物、然后过滤以获得沉淀物的操作。在减压下干燥获得的沉淀物,从而以74%的产率获得30份的树脂,该树脂具有7.7×103的重均分子量(Mw)和1.76的分散度(Mw/Mn)。该树脂具有由式A、I、H、F和E表示的结构单元。这被称作树脂R9。由式A、I、H、F和E表示的结构单元的比率(A/I/H/F/E)为39/22/10/19/10。
Figure G2009102613818D00821
树脂合成实施例9
在配备有冷凝器和温度计的烧瓶中,装入14.39份的1,4-二噁烷并向其中吹入氮气30分钟。在氮气下对其加热达到75℃之后,在75℃下持续1小时逐滴地向其中加入通过混合19.50份单体M1、4.35份单体M3、2.81份单体M4、13.33份单体M6、0.24份2,2′-偶氮二异丁腈、1.11份2,2′-偶氮二(2,4-二甲基戊腈)和33.59份1,4-二噁烷而获得的溶液。将得到的混合物在75℃下搅拌5小时。在冷却反应混合物之后,用55.98份的1,4-二噁烷稀释反应混合物,并将所得的溶液倾倒入416份的甲醇和104份的离子交换水的混合物中以产生沉淀。分离沉淀物并与260份的甲醇混合。搅拌所得的混合物,然后过滤以获得沉淀物。重复两次其中沉淀物与260份的甲醇混合、搅拌所得的混合物、然后过滤以获得沉淀物的操作。在减压下干燥获得的沉淀物,从而以71%的产率获得28份的树脂,该树脂具有8.2×103的重均分子量(Mw)和1.86的分散度(Mw/Mn)。该树脂具有由式A、C、D和F表示的结构单元。这被称作树脂R10。由式A、C、D和F表示的结构单元的比率(A/C/D/F)为39/12/10/39。
Figure G2009102613818D00831
树脂合成实施例10
在配备有冷凝器和温度计的烧瓶中,装入10.01份的1,4-二噁烷并向其中吹入氮气30分钟。在氮气下对其加热达到75℃之后,在75℃下持续1小时逐滴地向其中加入通过混合25.40份单体M1、4.16份单体M4、10.48份单体M5、0.29份2,2′-偶氮二异丁腈、1.31份2,2′-偶氮二(2,4-二甲基戊腈)和30.03份1,4-二噁烷而获得的溶液。将得到的混合物在75℃下搅拌5小时。在冷却反应混合物之后,用64.07份的1,4-二噁烷稀释反应混合物,并将所得的溶液倾倒入521份的甲醇中以产生沉淀。分离沉淀物并与260份的甲醇混合。搅拌所得的混合物,然后过滤以获得沉淀物。重复两次其中沉淀物与260份的甲醇混合、搅拌所得的混合物、然后过滤以获得沉淀物的操作。在减压下干燥获得的沉淀物,从而以53%的产率获得21份的树脂,该树脂具有7.7×103的重均分子量(Mw)和1.48的分散度(Mw/Mn)。该树脂具有由式A、D和E表示的结构单元。这被称作树脂R11。由式A、D和E表示的结构单元的比率(A/D/E)为43/12/45。
Figure G2009102613818D00841
树脂合成实施例11
在配备有冷凝器和温度计的烧瓶中,装入10.00份的1,4-二噁烷并向其中吹入氮气30分钟。在氮气下对其加热达到70℃之后,在70℃下持续1小时逐滴地向其中加入通过混合35.80份单体M1、1.50份单体M4、2.70份单体M5、0.26份2,2′-偶氮二异丁腈、1.18份2,2′-偶氮二(2,4-二甲基戊腈)和30.00份1,4-二噁烷而获得的溶液。将得到的混合物在70℃下搅拌5小时。在冷却反应混合物之后,用64.00份的1,4-二噁烷稀释反应混合物,并将所得的溶液倾倒入416份的甲醇和104份的离子交换水的混合物中以产生沉淀。分离沉淀物并与260份的甲醇混合。搅拌所得的混合物,然后过滤以获得沉淀物。重复两次其中沉淀物与260份的甲醇混合、搅拌所得的混合物、然后过滤以获得沉淀物的操作。在减压下干燥获得的沉淀物,从而以46%的产率获得18份的树脂,该树脂具有4.3×103的重均分子量(Mw)和1.65的分散度(Mw/Mn)。该树脂具有由式A、D和E表示的结构单元。这被称作树脂R12。由式A、D和E表示的结构单元的比率(A/D/E)为75/7/18。
Figure G2009102613818D00842
树脂合成实施例12
在配备有冷凝器和温度计的烧瓶中,装入19.16份的1,4-二噁烷并向其中吹入氮气30分钟。在氮气下对其加热达到75℃之后,在75℃下持续1小时逐滴地向其中加入通过混合20.00份单体M1、2.99份单体M7、1.54份单体M8、15.38份单体M6、0.25份2,2′-偶氮二异丁腈、1.14份2,2′-偶氮二(2,4-二甲基戊腈)和28.74份1,4-二噁烷而获得的溶液。将得到的混合物在75℃下搅拌5小时。在冷却反应混合物之后,用55.88份的1,4-二噁烷稀释反应混合物,并将所得的溶液倾倒入415份的甲醇和104份的离子交换水的混合物中以产生沉淀。分离沉淀物并与259份的甲醇混合。搅拌所得的混合物,然后过滤以获得沉淀物。重复两次其中沉淀物与259份的甲醇混合、搅拌所得的混合物、然后过滤以获得沉淀物的操作。在减压下干燥获得的沉淀物,从而以72%的产率获得29份的树脂,该树脂具有7.5×103的重均分子量(Mw)和1.83的分散度(Mw/Mn)。该树脂具有由式A、G、H和F表示的结构单元。这被称作树脂R13。由式A、G、H和F表示的结构单元的比率(A/G/H/F)为39/11/5/45。
Figure G2009102613818D00851
树脂合成实施例13
在配备有冷凝器和温度计的烧瓶中,装入19.21份的1,4-二噁烷并向其中吹入氮气30分钟。在氮气下对其加热达到75℃之后,在75℃下持续1小时逐滴地向其中加入通过混合21.40份单体M1、3.20份单体M7、1.65份单体M8、9.60份单体M6、4.16份单体M5、0.25份2,2′-偶氮二异丁腈、1.15份2,2′-偶氮二(2,4-二甲基戊腈)和28.81份1,4-二噁烷而获得的溶液。将得到的混合物在75℃下搅拌5小时。在冷却反应混合物之后,用56.02份的1,4-二噁烷稀释反应混合物,并将所得的溶液倾倒入416份的甲醇和104份的离子交换水的混合物中以产生沉淀。分离沉淀物并与260份的甲醇混合。搅拌所得的混合物,然后过滤以获得沉淀物。重复两次其中沉淀物与260份的甲醇混合、搅拌所得的混合物、然后过滤以获得沉淀物的操作。在减压下干燥获得的沉淀物,从而以71%的产率获得28份的树脂,该树脂具有7.1×103的重均分子量(Mw)和1.83的分散度(Mw/Mn)。该树脂具有由式A、G、H、F和E表示的结构单元。这被称作树脂R14。由式A、G、H、F和E表示的结构单元的比率(A/G/H/F/E)为39/10/5/27/19。
Figure G2009102613818D00861
树脂合成实施例14
在配备有冷凝器和温度计的烧瓶中,装入10.01份的1,4-二噁烷并向其中吹入氮气30分钟。在氮气下对其加热达到75℃之后,在75℃下持续1小时逐滴地向其中加入通过混合24.90份单体M1、2.96份单体M4、12.19份单体M5、0.29份2,2′-偶氮二异丁腈、1.33份2,2′-偶氮二(2,4-二甲基戊腈)和30.04份1,4-二噁烷而获得的溶液。将得到的混合物在75℃下搅拌5小时。在冷却反应混合物之后,用64.08份的1,4-二噁烷稀释反应混合物,并将所得的溶液倾倒入417份的甲醇和104份的离子交换水的混合物中以产生沉淀。分离沉淀物并与260份的甲醇混合。搅拌所得的混合物,然后过滤以获得沉淀物。重复两次其中沉淀物与260份的甲醇混合、搅拌所得的混合物、然后过滤以获得沉淀物的操作。在减压下干燥获得的沉淀物,从而以70%的产率获得28份的树脂,该树脂具有6.7×103的重均分子量(Mw)和1.75的分散度(Mw/Mn)。该树脂具有由式A、D和E表示的结构单元。这被称作树脂R15。由式A、D和E表示的结构单元的比率(A/D/E)为41/9/50。
Figure G2009102613818D00871
树脂合成实施例15
在配备有冷凝器和温度计的烧瓶中,装入19.18份的1,4-二噁烷并向其中吹入氮气30分钟。在氮气下对其加热达到75℃之后,在75℃下持续1小时逐滴地向其中加入通过混合23.60份单体M1、3.53份单体M7、1.82份单体M8、11.02份单体M5、0.30份2,2′-偶氮二异丁腈、1.34份2,2′-偶氮二(2,4-二甲基戊腈)和28.78份1,4-二噁烷而获得的溶液。将得到的混合物在75℃下搅拌5小时。在冷却反应混合物之后,用55.95份的1,4-二噁烷稀释反应混合物,并将所得的溶液倾倒入416份的甲醇和104份的离子交换水的混合物中以产生沉淀。分离沉淀物并与260份的甲醇混合。搅拌所得的混合物,然后过滤以获得沉淀物。重复两次其中沉淀物与260份的甲醇混合、搅拌所得的混合物、然后过滤以获得沉淀物的操作。在减压下干燥获得的沉淀物,从而以68%的产率获得27份的树脂,该树脂具有6.1×103的重均分子量(Mw)和1.81的分散度(Mw/Mn)。该树脂具有由式A、G、H和E表示的结构单元。这被称作树脂R16。由式A、G、H和E表示的结构单元的比率(A/G/H/E)为39/10/5/46。
Figure G2009102613818D00881
实施例1至17和比较例1
<产酸剂>
产酸剂C1:全氟丁烷磺酸(4-甲基苯基)二苯基硫鎓盐((4-methylphenyl)diphenylsulfonium perfluorobutanesulfonate)
产酸剂C2:
Figure G2009102613818D00882
<树脂>
树脂R1至R6
<猝灭剂>
Q1:2,6-二异丙基苯胺
<溶剂>
S 1:丙二醇单甲基醚乙酸酯130份
丙二醇单甲基醚35份
2-庚酮20份
γ-丁内酯5份
将下列成分混合并溶解,进一步地,通过具有0.2μm孔径的尼龙过滤器、具有0.1μm孔径的氟树脂过滤器、以及具有0.03μm孔径的聚乙烯过滤器过滤,以制备抗蚀剂组合物。
树脂(在表1中描述了种类和量)
产酸剂(在表1中描述了种类和量)
猝灭剂(在表1中描述了种类和量)
溶剂(在表1中描述了种类)
表1
  实施例编号   树脂(种类/量(份))   产酸剂(种类/量(份))   猝灭剂(种类/量(份)) 溶剂 PEB(℃)
  实施例1   R1/10   C1/0.5   Q1/0.02   S 1   85
  实施例2   R2/10   C1/0.5   Q1/0.02   S 1   85
  实施例3   R3/10   C1/0.5   Q1/0.02   S 1   85
  实施例4   R2/10   C2/0.5   Q1/0.02   S 1   90
  实施例编号   树脂(种类/量(份))   产酸剂(种类/量(份))   猝灭剂(种类/量(份)) 溶剂 PEB(℃)
  实施例5   R3/10   C2/0.5   Q1/0.02   S 1   90
  实施例6   R5/10   C1/0.5   Q1/0.02   S 1   85
  实施例7   R6/10   C1/0.5   Q1/0.02   S 1   85
  实施例8   R7/10   C1/0.5   Q1/0.02   S 1   85
  实施例9   R8/10   C1/0.5   Q1/0.02   S 1   85
  实施例10   R9/10   C1/0.5   Q1/0.02   S 1   85
  实施例11   R10/10   C1/0.5   Q1/0.02   S 1   85
  实施例12   R11/10   C1/0.5   Q1/0.02   S 1   85
  实施例13   R12/10   C1/0.5   Q1/0.02   S 1   85
  实施例14   R13/10   C1/0.5   Q1/0.02   S 1   85
  实施例15   R14/10   C1/0.5   Q1/0.02   S 1   85
  实施例16   R15/10   C1/0.5   Q1/0.02   S 1   85
  实施例17   R16/10   C1/0.5   Q1/0.02   S 1   85
  比较例1   R4/10   C1/0.5   Q1/0.02   S 1   110
每一个硅晶片均用由Nissan Chemical Industries,Ltd(日产化学工业株式会社)得到的有机抗反射涂层组合物“ARC-29A”涂覆,然后在205℃的条件下烘焙60秒,以形成
Figure G2009102613818D00901
厚的有机抗反射涂层。将如上制备的抗蚀剂液体中的每一个旋涂在抗反射涂层上,使得所得的膜的厚度在干燥后变为150nm。将由此涂布有各个抗蚀剂液体的硅晶片的每一个均在110℃的直接热板(direct hotplate)上预烘焙60秒钟。使用ArF准分子分档器(excimer stepper)(由CANON INC(佳能公司)制造的“FPA5000-AS3”,NA=0.75,σ=0.85),使由此形成有各个抗蚀剂膜的每一个晶片均经受接触孔图案曝光,其中曝光量以0.5mJ/cm2变化。
在曝光之后,使每一个晶片在表1的“PEB”栏中示出的温度下在热板上经受后曝光烘焙60秒,然后经受使用2.38wt%氢氧化四甲基铵的水溶液的桨式显影(paddle development)60秒。
使用扫描电子显微镜观察在显影后显影在有机抗反射涂层衬底上的每一个孔图案,其结果示于表2中。
有效灵敏度(ES):将使用具有210nm节距(间距,pitch)和130nm孔径的掩模曝光并且显影之后孔图案的孔直径变成110nm表示为曝光量。
掩模误差增强系数(MEEF):测量了使用具有210nm节距和之间具有1nm增量的125至135nm孔径的掩模在ES下曝光的每个孔图案的孔径。将测量的孔径对掩模的孔径绘图,并且计算直线的斜率。MEEF表示为直线的斜率的值。值越小,MEEF越好。
图案轮廓(图案分布,pattern profile):使用扫描电子显微镜观察利用具有210nm节距和140nm孔径的掩模曝光并且显影之后的孔图案。在扫描电子显微镜的一个视场中观察25个孔,当相邻的孔被连接时,分辨率差,并且其评价被标记为“×”,以及当相邻的孔没有被连接时,分辨率好,并且其评价被标记为“○”。
表2
  实施例编号   ES(mJ/cm2)   MEEF   图案轮廓
  实施例1       31   5.04      ○
  实施例2       26   5.29      ○
  实施例3       25   5.25      ○
  实施例4       35   4.82      ○
  实施例5       34   4.68      ○
  实施例6       34   5.46      ○
  实施例7       33   5.36      ○
  实施例8       37   5.24      ○
  实施例9       41   5.60      ○
  实施例10       42   5.09      ○
  实施例11       29   5.60      ○
  实施例12       33   5.06      ○
  实施例13       28   5.21      ○
  实施例14       23   5.58      ○
  实施例15       22   5.64      ○
  实施例16       26   5.41      ○
  实施例17       22   5.50      ○
  实施例编号   ES(mJ/cm2)   MEEF   图案轮廓
  比较例1       25   5.85      ×
本抗蚀剂组合物提供了具有良好的图案轮廓和良好的MEEF的抗蚀剂图案,并且尤其适合于ArF准分子激光光刻、KrF准分子激光光刻和ArF浸没式光刻。

Claims (5)

1.一种化学增幅正性抗蚀剂组合物,包含:含有在侧链上具有酸不稳定基团的结构单元的树脂、以及产酸剂,其中,基于所有的结构单元的总摩尔量,所述树脂包含按摩尔计40%至90%的所述在侧链上具有酸不稳定基团的结构单元,并且所述在侧链上具有酸不稳定基团的结构单元包含由式(I)表示的结构单元:
Figure F2009102613818C00011
其中,R1代表氢原子或甲基基团,Z代表单键或-(CH2)k-CO-O-,k代表1至4的整数,R2在各种情况下独立地是C1-C6烷基基团,以及m代表0至14的整数。
2.根据权利要求1所述的化学增幅正性抗蚀剂组合物,其中,基于所有的结构单元的总摩尔量,所述树脂包含按摩尔计50%至70%的所述在侧链上具有酸不稳定基团的结构单元。
3.根据权利要求1所述的化学增幅正性抗蚀剂组合物,其中,除了由式(I)表示的结构单元以外,所述在侧链上具有酸不稳定基团的结构单元进一步包含由式(II)表示的结构单元,条件是由式(II)表示的结构单元与由式(I)表示的单元不同,
Figure F2009102613818C00021
其中,R3代表氢原子或甲基基团,Z1代表单键或-(CH2)j-CO-O-,j代表1至4的整数,R4代表C1-C8烷基基团或C3-C8环烷基基团,以及环Z2代表未取代或取代的C3-C30环状烃基团。
4.根据权利要求1所述的化学增幅正性抗蚀剂组合物,其中,所述树脂进一步包含由式(IV)表示的结构单元:
Figure F2009102613818C00022
其中,R12代表氢原子或甲基基团,Z3代表单键或-(CH2)j-CO-O-,i代表1至4的整数,以及环Z4代表在环结构中具有-CO-O-的未取代或取代的C3-C30环状烃基团。
5.根据权利要求1所述的化学增幅正性抗蚀剂组合物,其中,所述产酸剂是由式(V)表示的产酸剂:
Figure F2009102613818C00023
其中,Y1和Y2每一个独立地代表氟原子或C1-C6全氟烷基基团,R40代表可以具有选自由C1-C6烷氧基基团、C1-C4全氟烷基基团、C1-C6羟烷基基团、羟基基团以及氰基基团组成的组中的至少一种的C1-C36烃基团,并且所述烃基团中的一个或多个-CH2-可以被-CO-、-O-或-COO-代替,以及A+代表有机抗衡离子。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108264605A (zh) * 2016-12-30 2018-07-10 罗门哈斯电子材料韩国有限公司 单体、聚合物和光致抗蚀剂组合物

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20100099326A (ko) * 2007-12-28 2010-09-10 스미또모 가가꾸 가부시키가이샤 레지스트 처리 방법

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1190706C (zh) * 1998-08-26 2005-02-23 住友化学工业株式会社 一种化学增强型正光刻胶组合物
JP4502308B2 (ja) * 2003-05-06 2010-07-14 三菱レイヨン株式会社 共重合体
CN1603957A (zh) * 2003-10-03 2005-04-06 住友化学工业株式会社 化学放大型正光刻胶组合物及其树脂
JP4622579B2 (ja) * 2004-04-23 2011-02-02 住友化学株式会社 化学増幅型ポジ型レジスト組成物及び(メタ)アクリル酸誘導体とその製法
JP5194375B2 (ja) * 2005-03-30 2013-05-08 住友化学株式会社 化学増幅型レジスト組成物の酸発生剤用の塩
TWI394004B (zh) * 2005-03-30 2013-04-21 Sumitomo Chemical Co 適合作為酸產生劑之鹽及含有該鹽之化學放大型光阻組成物
JP5061612B2 (ja) * 2005-12-27 2012-10-31 住友化学株式会社 化学増幅型ポジ型レジスト組成物用酸発生樹脂
US7932334B2 (en) * 2005-12-27 2011-04-26 Sumitomo Chemical Company, Limited Resin suitable for an acid generator
TWI437364B (zh) * 2006-12-14 2014-05-11 Sumitomo Chemical Co 化學放大型阻劑組成物
CN101236357B (zh) * 2007-01-30 2012-07-04 住友化学株式会社 化学放大型抗蚀剂组合物
EP1975716B1 (en) * 2007-03-28 2013-05-15 Fujifilm Corporation Positive resist composition and pattern forming method
JP2009080161A (ja) * 2007-09-25 2009-04-16 Fujifilm Corp 感光性組成物、該感光性組成物を用いたパターン形成方法及び該感光性組成物に於ける化合物

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108264605A (zh) * 2016-12-30 2018-07-10 罗门哈斯电子材料韩国有限公司 单体、聚合物和光致抗蚀剂组合物

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