CN105301905A - 化学放大正型抗蚀剂组合物和图案化方法 - Google Patents
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Abstract
提供化学放大正型抗蚀剂组合物,其包含在溶剂中的具有酸不稳定基团保护的酸性官能团的基本上碱不溶的聚合物、具有1,000-500,000Mw的聚(甲基)丙烯酸酯聚合物、产酸剂。该组合物在基材上形成5-100μm厚的抗蚀剂膜,其可短时显影而在高感光度并且高度的除去或溶解到底部下形成图案。
Description
相关申请的交叉引用
本非临时申请在35U.S.C.§119(a)之下要求2014年6月9日在日本提交的专利申请No.2014-118737的权益,其全部内容通过引用并入本文。
技术领域
本发明涉及化学放大正型抗蚀剂组合物以及图案形成方法,所述化学放大正型抗蚀剂组合物可通过曝光于具有至多500nm波长的UV辐照(近UV区和深UV区)例如i-线和g-线下进行图案化。
将抗蚀剂组合物涂布在基材上以形成5-100μm厚度的较厚的抗蚀剂膜,将该膜曝光并显影形成图案。该组合物具有改善的感光性并使在基材附近或图案底部有效地除去或溶解。可降低显影时间,尽管否则将5-100μm的厚抗蚀剂膜显影需要长时间。尽管含有某种产酸剂的化学放大正型抗蚀剂组合物在抗蚀剂图案在金属基材如铜基材上形成时经历钻蚀(footing)或侧蚀(undercut)现象发生的问题,即图案轮廓劣化,而本发明克服了该问题。当抗蚀剂图案化在电镀或者无电镀覆以在基材上沉积金属之后时,抗蚀剂图案耐变形和开裂。
背景技术
随着电子设备的尺寸小型化,近年来向LSI的较高的集成化和向ASIC(特殊应用集成电路)快速发展。对于LSI安装,广泛使用多引脚薄膜封装。这样的多引脚结构包括至少10μm高度的焊料凸点或突起电极作为连接端子,同时形成焊料凸点的技术是必要的。当在LSI上通过镀覆技术形成凸点时,使用光致抗蚀剂材料。使用常规的薄膜抗蚀剂形成蘑菇形状的凸点时,这样的凸点形状难以通过增加LSI上的引脚数或降低引脚间隔来增加集成密度。于是需要利用薄膜抗蚀剂成形具有垂直侧壁(或直侧壁)的凸点。进行镀覆的薄膜光致抗蚀剂必须实现很多特点包括高感光性、垂直轮廓和高分辨率,以及在镀覆步骤过程中或之后图案的耐变形性和耐开裂性。
作为解决这些问题的手段,本领域中已知某些组合物。例如,JP-AH10-207057公开了正型光致抗蚀剂组合物,其添加有丙烯酸系树脂以为了改善凸点加工抗蚀剂膜的耐镀覆性的主要目的。JP-BS46-16049公开了碱溶性光致抗蚀剂树脂组合物,其包含酚醛清漆树脂、含萘醌二叠氮化物(naphthoquinonediazide)的化合物和聚乙烯基醚。这两种组合物均改善了耐开裂性,但是具有由于抗蚀剂膜对比度(contrast)的降低而使图案轮廓劣化的可能性。另外,由JP-AH06-202332已知正型光致抗蚀剂组合物,其包含酚醛清漆树脂和具有20,000-80,000分子量的烷基乙烯基醚-马来酸酐共聚物的水解物。然而,该体系在镀金应用中的镀覆步骤过程中或之后的耐开裂性方面不足。
另一方面,由于焊料凸点必须具有几十微米-约100微米(μm)的高度,所以其所形成的抗蚀剂图案必须相应地具有几十微米-约100μm的深度。因此,建议将抗蚀剂材料涂布为具有几十μm-约100μm厚度的非常厚的膜。这意味着,适合于焊料凸点图案形成的抗蚀剂材料可能在感光性和抗蚀剂图案轮廓方面具有问题。尽管现有技术中通常使用包含酚醛清漆树脂和含萘醌二叠氮化物的化合物的正型抗蚀剂组合物,如JP-BS46-16049和JP-A2004-198915中所述,它的具有几十μm-约100μm厚度的厚膜的感光性劣化,这使图案形成的生产效率降低,引起图案轮廓成锥形,并且造成不符合成形具有垂直侧壁(或直侧壁)的凸点的要求的轮廓缺陷。为此,因为可以较高感光度形成具有更垂直的侧壁的图案,所以要求几十μm-约100μm膜厚的焊料凸点形成用抗蚀剂材料优选化学放大抗蚀剂组合物,而不优选包含酚醛清漆树脂和含萘醌二叠氮化物的化合物的正型抗蚀剂组合物。
关于用作要求几十μm-约100μm膜厚的焊料凸点形成用抗蚀剂材料的化学放大抗蚀剂组合物,当其中一些酚羟基被作为酸不稳定基团的缩醛基团取代的聚羟基苯乙烯用作碱树脂时(JP-A2002-006503),产生因厚膜显影需要长时间的问题。长的显影时间造成如耗时的工艺以及低生产效率的缺点。
关于用于焊料凸点形成中的电镀浴,经常使用称为高速镀覆浴的强酸系焊料镀覆浴以提高生产效率。当将化学放大抗蚀剂组合物的图案浸入强酸系焊料镀覆浴中时,强酸体系将图案暴露于非常剧烈的条件,导致不仅前面述及的裂纹产生而且图案溶胀并变形的问题。化学放大正型抗蚀剂组合物中通常使用的基础树脂为其中的一些酚羟基被作为酸不稳定基团的缩醛基团取代的聚羟基苯乙烯(JP-A2002-006503)。当将具有这样的酸不稳定基团的化学放大正型抗蚀剂组合物的图案浸入强酸系焊料镀覆浴中时,酸不稳定基团可通过与镀覆浴中的酸反应而被消去。因此,使图案局部成为亲水性并且逐渐溶胀。结果,在短时间内使图案变形。
尽管优选化学放大抗蚀剂组合物作为焊料凸点形成用抗蚀剂材料,包括长的显影时间以及在浸入镀覆浴中时膜溶胀和图案变形的许多问题仍未解决。
JP4403627中公开了另一种用作焊料凸点形成用抗蚀剂材料的示例性化学放大抗蚀剂组合物,其为包含具有缩醛基团以外的酸不稳定基团的基础树脂的组合物,该组合物具有改善的耐开裂性。其中使用的树脂包括经历与酸的消去反应并且在碱显影剂中变得可溶的单元,例如具有1,1-二甲基-3-氧代丁基和/或2-苄基-丙烷-2-基作为酸不稳定基团的(甲基)丙烯酸酯单元。这些酸不稳定基团具有以下特性。既然将焊料凸点形成用抗蚀剂组合物形成厚膜,如果来自酸消去的化合物具有在大气压下至多20℃的沸点,其可能气化、留在膜内和在膜内形成大气泡,不利地影响图案轮廓。因此,优选被酸消去而形成在大气下具有至少20℃沸点的化合物的酸不稳定基团。被证实,来自示例性基础树脂的单元中的酸不稳定基团的酸消去的化合物具有所述特性。
上述酸不稳定基团为叔烷基酯。在浸入在强酸系焊料镀覆浴中的步骤的条件下,与缩醛基团相反,叔烷基酯并不经历与镀覆浴中的酸的反应。这些酸不稳定基团特征在于稳定性和图案变形的最少可能性。
然而,包含具有叔烷基酯作为酸不稳定基团的树脂的化学放大抗蚀剂组合物可能在形成抗蚀剂图案的光刻过程中无法获得高的分辨率,因为该酸不稳定基团的酸消去反应劣于缩醛基团的酸消去反应。这减损了抗蚀剂材料在形成的图案底部的除去,导致锥形的抗蚀剂轮廓。
酸不稳定基团具有如JP4403627所述的特性时,即酸不稳定基团能够被酸消去以形成具有在大气下具有至少20℃沸点的组分时,不能完全除去在抗蚀剂图案中由酸消去产生的化合物经历与聚合物或其他抗蚀剂成分的二次加成反应或者逆反应而再次生成酸不稳定基团的可能性。因此,曝光和显影之后变成碱溶性的抗蚀剂材料膜的碱溶性极度降低,无法得到高的分辨率。如果从酸消去产生的化合物具有高沸点或者大或庞大的分子,如上所述二次加成反应或逆反应可能显著发生。抗蚀剂材料变得不溶并且残留在必须通过正型/负型逆转即作为正型风格形成的空间的地方。相反地在那里形成图案的现象或者导致渣滓形成的问题可能发生。由于焊料凸点形成用抗蚀剂材料形成的膜厚达几十μm-约100μm,所以存在上述的二次加成反应或逆反应发生的趋势。
对于在通过镀覆步骤形成焊料凸点中使用的化学放大正型抗蚀剂材料,酸不稳定基团的选择是关键的。选择对于镀覆浴中的强酸稳定的酸不稳定基团是关键的,其提供对由产酸剂生成的酸的高反应性以致酸消去反应可以顺利进行并因此显示高分辨率,并且由于当对所述抗蚀剂组合物进行光刻图案形成过程时消去反应不会伴有二次加成反应或逆反应,所以其不会损失高分辨率性能。
当上述例示的化学放大抗蚀剂材料在焊料凸点的形成中用作几十μm-约100μm的厚膜时,再次遇到容易开裂的问题,这必须要克服。作为防止化学放大抗蚀膜开裂的手段,例如JP-A2012-163950提出将聚乙烯基醚共聚物添加于高分辨率的化学放大抗蚀剂组合物。乙烯基醚基团可与抗蚀剂组合物中的树脂中的羟基反应。该反应如果发生,可能不利地影响抗蚀剂膜在碱性水溶液中的溶解。尽管存在改善耐开裂性的可能性,但仍可损害期望的分辨率改善。
对于焊料凸点的形成中使用的几十μm-约100μm的厚膜形式的化学放大抗蚀剂材料,不仅酸不稳定基团的选择关键,而且在不牺牲分辨率下对开裂防止有效的添加剂的选择也关键。
引用文献列表
专利文献1:JP-AH10-207057
专利文献2:JP-BS46-16049
专利文献3:JP-AH06-202332
专利文献4:JP-A2004-198915
专利文献5:JP-A2002-006503
专利文献6:JP4403627
专利文献7:JP-A2012-163950
发明内容
本发明的目的为提供化学放大正型抗蚀剂组合物以及图案形成方法,所述组合物可用作进行随后的镀覆步骤的厚膜光致抗蚀剂材料,其在光刻加工以形成图案时,提供包括高感光性、高分辨率、垂直轮廓和短的显影时间的优点,并且其中在镀覆步骤过程中或之后图案显示耐开裂性并且没有变形。
在一个方面中,本发明提供化学放大正型抗蚀剂组合物,其包含(A)有机溶剂、(B)基础树脂和(C)产酸剂。所述基础树脂(B)包含:包含由通式(1)表示的重复单元并且具有1,000-500,000重均分子量的第一聚合物,和包含由通式(2)表示的丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯重复单元并且具有1,000-500,000重均分子量的第二聚合物。
其中R1为氢、羟基、直链烷基、支链烷基、卤素或三氟甲基,R2为氢、羟基、卤素或三氟甲基,R3为C4-C12叔烷基、R4为氢、任选取代的烷基、任选取代的烷氧基、-C(CF3)2-OH、其中每个烷基基团具有1-6个碳原子的三烷基甲硅烷氧基、C4-C20氧代烷氧基、四氢吡喃基氧基、四氢呋喃基氧基或三烷基甲硅烷氧基,R5为氢或甲基,R6为氢、甲基、烷氧基羰基、氰基、卤素或三氟甲基,R7为C4-C30烷基,n为0或1-4的正整数,m为0或1-5的正整数,p、r和s各自为0或正数,q为正数,并且p+q+r+s=1。
其中R8为氢或甲基,并且R9为直链、支链或环状的C1-C24烷基,或者含有氧、硫或氮的C1-C24单价有机基团。
在优选的实施方式中,式(2)中的R8为氢。
在优选的实施方式中,式(2)中的R9选自直链、支链或环状的C1-C12烷基,C2-C12烷氧基烷基,C1-C12羟基烷基,式(3)的有机基团以及式(4)的有机基团:
-(RO)n-R'(3)
其中R为C2-C4亚烷基,R'为C1-C6烷基,和n为1-6的整数,
其中R"为直链、支链或环状的C1-C12烷基,C2-C12烷氧基烷基,C1-C12羟基烷基,或者C3-C12(聚)亚烷基二醇烷基。
在优选的实施方式中,第一聚合物包含至少一种选自下式(5)-(7)的重复单元:
其中R1、R2、R3、m和n定义如上,p和q为正数,p+q=1,
其中R1、R2、R3、R5、R6、R7、m和n定义如上,p、q和s为正数,p+q+s=1,
其中R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、m和n定义如上,p、q、r和s为正数,p+q+r+s=1,
在优选的实施方式中,任选取代的烷氧基R4为下式(8)的基团,下式(9)的基团,或者直链、支链或环状的C4-C20叔烷氧基。
其中R13、R14、R15、R16和R17各自独立地为氢,或者直链或支链的C1-C8烷基,R13和R14、R13和R15、或R14和R15可以成对结合在一起以与它们所连接的碳原子或碳原子和氧原子形成环,R13、R14和R15中的每个在它们成环时为直链或支链的C1-C18亚烷基,R18为直链、支链或环状的C4-C40烷基,并且a为0或1-4的整数。
在优选的实施方式中,第一聚合物包含下式(10)的重复单元:
其中R7定义如上,p、q和s为正数,p+q+s=1。
抗蚀剂组合物还可以包含(D)具有通式(11)或(12)的苯并三唑化合物。
其中,P为氢、羟基、任选取代的C1-C6烷基、任选取代的苯基、具有磺酸或其衍生物的取代基团或者-Z-Y,Z为可以被羧基取代的C2-C12的亚烷基、亚环烷基或亚烷基醚基团,Y为羟基、C1-C6烷氧基、羧基或其中每个烷基基团具有1-6个碳原子的二烷基氨基,Q为氢、卤素、羟基、C1-C6烷基、C1-C6烷氧基或者具有式(13)的有机基团:
其中R12为氢或C1-C12烷基,并且x为0或1。
其中T为氢、羟基、C1-C6烷基或苯基,并且W为氢、卤素、羟基、C1-C6烷基或C1-C6烷氧基。
在优选的实施方式中,抗蚀剂组合物可还包含(E)溶解抑制剂和(F)碱性化合物,条件是,式(11)或(12)的苯并三唑化合物不包括在该碱性化合物中。
在另一方面,本发明提供图案形成方法,包括步骤:
(i)将上述定义的抗蚀剂组合物涂布到基材上并且预烘焙以形成抗蚀剂膜,
(ii)通过光掩模将该抗蚀剂膜曝光于具有至多500nm波长的UV辐照,和
(iii)任选地烘焙,并用显影剂显影以形成抗蚀剂图案。
在优选的实施方式中,该基材为在其表面上具有导电层的基材,并且该方法在显影步骤(iii)之后还包括:
(iv)将带有抗蚀剂图案的基材用氧等离子体进行灰化(ashing)以由此除去在图案上的任何抗蚀剂残渣并使抗蚀剂膜表面呈亲水性,
(v)使用抗蚀剂图案作为模具进行电镀或无电镀覆,以由此在导电基材上沉积金属图案达预定的厚度,和
(vi)从基材除去已经用作沉积金属图案的模具的抗蚀剂成分。
典型地,抗蚀剂膜具有5-100μm的厚度。
发明的有益效果
将本发明的化学放大正型抗蚀剂组合物涂布在基材上以形成5-100μm的厚度的较厚的抗蚀剂膜,其可以高感光度和高度除去或溶解到基材附近的图案底部而显影以形成图案。即使抗蚀剂膜厚度达5-100μm,显影时间也短。当在抗蚀剂图案化后进行电镀或无电镀覆以在带有图案的基材上沉积金属镀层时,抗蚀剂图案完全耐强酸系镀覆浴并避免裂纹产生。
附图说明
图1说明表明观察开裂的区域的抗蚀剂图案。
具体实施方式
文中词语“一个”和“一种”并不表示量的限制,而表示存在至少一个/种的所述项目。“任选”或“任选的”表示其后所述的项目或情形可以发生或可以不发生,并且该描述包括项目发生的情况和其不发生的情况。文中使用的标记(Cn-Cm)表示每个基团含有n-m个碳原子的基团。文中使用的术语“(甲基)丙烯酸”“(甲基)丙烯酸酯”用于表示“丙烯酸或甲基丙烯酸”或者“丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯”。
缩写和简称具有以下含义。
Mw:重均分子量
Mn:数均分子量
Mw/Mn:分子量分布或分散性
GPC:凝胶渗透色谱
PEB:曝光后烘焙
本发明的一个实施方式为化学放大正型抗蚀剂组合物,其包含(A)有机溶剂、(B)基础树脂和(C)产酸剂。基础树脂(B)为包含由如下定义的通式(1)表示的重复单元并且具有1,000-500,000重均分子量的第一聚合物和包含由如下定义的通式(2)表示的(甲基)丙烯酸酯重复单元并且具有1,000-500,000重均分子量的第二聚合物的共混物。
其中R1为氢、羟基、直链C1-C6烷基、支链C3-C6烷基、卤素或三氟甲基,R2为氢、羟基、卤素或三氟甲基,R3为C4-C12叔烷基,R4为氢、任选氟取代的C1-C12烷基、任选氟取代的C1-C12烷氧基、-C(CF3)2-OH、其中每个烷基基团具有1-6个碳原子的三烷基甲硅烷氧基、C4-C20氧代烷氧基、四氢吡喃基氧基、四氢呋喃基氧基、或三烷基甲硅烷氧基,R5为氢或甲基,R6为氢、甲基、烷氧基羰基、氰基、卤素或三氟甲基,R7为C4-C30烷基,n为0或1-4的正整数,m为0或1-5的正整数,p、r和s各自为0或正数,并且q为正数。
其中R8为氢或甲基,并且R9为直链、支链或环状的C1-C24烷基,或含有氧、硫或氮的C1-C24单价有机基团。
由R4表示的任选取代的烷氧基具有酸不稳定基团官能度时,其选自许多这样的基团,优选地选自下式(8)的基团、下式(9)的基团、和直链、支链或环状的C4-C20叔烷氧基。R4为叔烷氧基时,其为不包括对R3所选择的叔烷基的烷氧基。
其中R13、R14、R15、R16和R17各自独立地为氢、或者直链或支链的C1-C8烷基,R13和R14、R13和R15、或R14和R15可成对结合在一起以与它们所连接的碳原子或碳原子和氧原子成环,R13、R14和R15成环时它们中的每个参与者为直链或支链的C1-C18亚烷基,R18为直链、支链或环状的C4-C40烷基,并且a为0或1-4的整数。
合适的式(8)的酸不稳定基团包括甲氧基乙基、乙氧基乙基、正丙氧基乙基、异丙氧基乙基、正丁氧基乙基、异丁氧基乙基、叔丁氧基乙基、环己基氧基乙基、甲氧基丙基、乙氧基丙基、1-甲氧基-1-甲基乙基和1-乙氧基-1-甲基乙基,其通过氧原子与苯基键合。合适式(9)的酸不稳定基团包括叔丁氧基羰基、叔丁氧基羰基甲基、乙基环戊基氧基羰基、乙基环己基氧基羰基和甲基环戊基氧基羰基,其通过氧原子与苯基键合。合适的三烷基甲硅烷基包括其中每个烷基基团具有1-6个碳原子的那些。
在式(1)中,R1、R2、R3和R6可以为卤素。示例的卤素为氟、氯和溴。
R7为烷基,其可以为叔烷基。叔烷基可以选自任选取代的4-30个碳原子的烷基、优选地通式(14)和(15)的那些。
其中,R19为甲基、乙基、异丙基、环己基、环戊基、乙烯基、乙酰基、苯基、苄基或氰基,并且b为0-3的整数。
式(14)的环烷基为优选地5-元或6-元环。实例包括1-甲基环戊基、1-乙基环戊基、1-异丙基环戊基、1-乙烯基环戊基、1-乙酰基环戊基、1-苯基环戊基、1-氰基环戊基、1-甲基环己基、1-乙基环己基、1-异丙基环己基、1-乙烯基环己基、1-乙酰基环己基、1-苯基环己基和1-氰基环己基。
其中R20为甲基、乙基、异丙基、环己基、环戊基、乙烯基、苯基、苄基或氰基。
式(15)的基团实例包括叔丁基、1-乙烯基二甲基甲基、1-苄基二甲基甲基、1-苯基二甲基甲基和1-氰基二甲基甲基。
如下示出的形成叔酯的烷基作为R7也是优选的。
在式(1)中,p、r和s各自为0或正数,并且q为正数。考虑抗蚀剂材料的性质时,这些下标优选地满足如下范围:
0<q/(p+q+r+s)≤0.5,更优选地0<q/(p+q+r+s)≤0.3,
0≤p/(p+q+r+s)≤0.8,更优选地0.3≤p/(p+q+r+s)≤0.8,
0≤r/(p+q+r+s)≤0.35,条件是,当聚合物由四种组分组成时,r>0,
0≤s/(p+q+r+s)≤0.35,更优选地0<s/(p+q+r+s)≤0.3,条件是p+q+r+s=1。
在q=0的情形中,表明式(1)的聚合物不含有相关单元(q),碱溶解速率的对比度消失,分辨率恶化。如果p的比例太高,膜的未曝光区域可能具有太高的碱溶解速率。通过适当选择p、q、r和s的值在上述范围内,图案的尺寸和轮廓如希望可控制。
为使化学放大正型抗蚀剂组合物具有高的感光度并能降低显影时间,优选式(1)中的s不等于0。在酚羟基被酸不稳定基团保护的情形中,从该酸不稳定基团的消去产生的碱溶性官能团为酚羟基。另一方面,重复单元(s)中的取代基R7为叔烷基,其是酸不稳定基团,并且从R7的消去产生的碱溶性官能团为-COOH基团。当将酚羟基和-COOH基团在碱显影剂中的溶解速率比较时,–COOH基团的溶解速率为压倒性地高。于是,包含含有重复单元(s)的基础树脂的化学放大正型抗蚀剂组合物具有高感光度并且能够降低显影时间。
式(1)的聚合物应具有1,000-500,000、优选地2,000-300,000的重均分子量(Mw),其通过GPC相对于聚苯乙烯标样测定。Mw太低时,抗蚀剂组合物的耐热性小。Mw太高时,使抗蚀剂组合物的碱溶性降低并且在图案形成后倾向于钻蚀现象。
包含式(1)的重复单元的聚合物可以用作基础树脂,只要其具有式(1)的聚合物结构。特别地,优选如下所示的两种、三种和四种组分的聚合物结构。
其中R1、R2、R3、m和n定义如上。在式(5)中,p和q为正数,并且p+q=1,优选地0.5≤p≤0.8和0.2≤q≤0.5。
其中R1、R2、R3、R5、R6、R7、m和n定义如上。在式(6)中,p、q和s为正数,并且p+q+s=1,优选地0.15≤p≤0.8,0<q≤0.5,并且0<s≤0.35,更优选地0.4≤p≤0.8,0<q≤0.3,并且0<s≤0.3。
其中R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、m和n定义如上。在式(7)中,p、q、r和s为正数,并且p+q+r+s=1,优选地0<p≤0.8,0<q≤0.5,0<r≤0.35,和0<s≤0.35,更优选地0.2≤p≤0.8,0<q≤0.3,0<r≤0.3和0<s≤0.3。
进一步优选包含通式(10)的重复单元并且具有5,000-100,000的Mw的聚合物。更优选包含通式(10a)的重复单元的聚合物。
其中R7、p、q和s如对于式(6)所定义的。
如果多组分聚合物具有宽分子量分布或分子量分散性(Mw/Mn),这表明存在较低分子量的和较高分子量的聚合物级分,存在曝光之后异物留在图案上或者图案轮廓恶化的可能。分子量和分散性的影响在图案规格更细时更强烈。因此,为了提供适合于微图案化到小特征尺寸的抗蚀剂组合物,式(1)的多组分共聚物应优选地具有1.0-2.0、尤其是1.0-1.5的窄分散性(Mw/Mn)。
式(1)的聚合物可以通过任何希望的方法合成,例如,通过将乙酰氧基苯乙烯、(甲基)丙烯酸叔酯和戊氧基苯乙烯单体溶解在有机溶剂中,向其中添加自由基引发剂,并进行热聚合。将得到的聚合物在有机溶剂中进行碱性水解,由此将乙酰氧基脱保护,得到羟基苯乙烯、(甲基)丙烯酸叔酯和戊氧基苯乙烯这三种组分的三元共聚物或者聚合物。可用于聚合的有机溶剂的实例包括甲苯、苯、四氢呋喃、二乙基醚和二烷。此处使用的聚合引发剂的实例包括2,2'-偶氮二异丁腈(AIBN),2,2'-偶氮双(2,4-二甲基戊腈),2,2-偶氮双(2-甲基丙酸)二甲酯、过氧化苯甲酰和过氧化月桂酰。优选地将体系在50-80℃下加热以发生聚合。反应时间为2-100小时,优选地5-20小时。对于碱性水解,可使用氨水、三乙基胺等作为碱,反应温度可以为-20℃-100℃、优选地0℃-60℃,并且反应时间可以为0.2-100小时、优选地0.5-20小时。
在将得到的具有酚羟基的聚合物分离后,可以将酸不稳定基团、例如式(8)或(9)的酸不稳定基团引入到酚羟基中。例如,可以将具有酚羟基的聚合物与卤化的烷基醚化合物在碱的存在下反应,由此得到其中酚羟基部分地被烷氧基烷基保护的聚合物。
在保护步骤中,反应介质优选地为非质子极性溶剂如乙腈、丙酮、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、四氢呋喃或二甲基亚砜,其可单独或混合使用。碱的优选实例包括三乙基胺、吡啶、二异丙基胺和碳酸钾。碱优选地以至少10mol%的量使用,基于反应聚合物上的全部酚羟基的摩尔。反应温度可以为-50℃至100℃,优选地0℃至60℃,并且反应时间可以为0.5-100小时,优选地1-20小时。
用另一种方法可以引入式(9)的酸不稳定基团,即,通过使聚合物与二碳酸二烷基酯或烷氧基羰基烷基卤化物在溶剂中在碱的存在下反应。二碳酸二烷基酯的实例包括二碳酸二叔丁基酯和二碳酸二叔戊基酯。烷氧基羰基烷基卤化物的实例包括叔丁氧基羰基甲基氯化物、叔戊氧基羰基甲基氯化物、叔丁氧基羰基甲基溴化物和叔丁氧基羰基乙基氯化物。反应介质优选地为非质子极性溶剂如乙腈、丙酮、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、四氢呋喃或二甲基亚砜,其可以单独或混合使用。碱的优选实例包括三乙基胺、吡啶、咪唑、二异丙基胺和碳酸钾。碱优选地以至少10mol%的量使用,基于反应聚合物上的全部酚羟基的摩尔。反应温度可以为0℃至100℃、优选地0℃至60℃,并且反应时间可以为0.2-100小时、优选地1-10小时。
值得注意地,聚合物的合成方法并不限于前述。
在与第一聚合物组合中,第二聚合物用作基础树脂。第二聚合物为包含由通式(2)表示的丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯重复单元并且具有1,000-500,000的重均分子量的聚合物。
其中R8为氢或甲基,并且R9为直链、支链或环状的C1-C24烷基,或者含有氧、硫或氮的C1-C24单价有机基团。
式(2)中,R8为氢或甲基,这意味着所述聚合物为聚丙烯酸酯或聚甲基丙烯酸酯类型的聚合物。特别地,为了改善在镀覆步骤过程中化学放大正型抗蚀剂组合物的耐开裂性,优选其中R8为氢的式(2)的聚丙烯酸酯类型的聚合物。
R9优选地为直链、支链或环状的C1-C12烷基,或者含有氧、硫或氮的C1-C14单价有机基团。合适的直链、支链或环状的C1-C12烷基包括甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基、正戊基、正己基、正庚基、正辛基、2-乙基己基、环戊基、环己基和环庚基。合适的含有氧、硫或氮的C1-C12单价有机基团包括C2-C12烷氧基烷基、C1-C12羟基烷基、式(3)的有机基团,以及式(4)的有机基团:
-(RO)n-R'(3)
其中R为C2-C4亚烷基,R'为C1-C6烷基,并且n为1-6的整数,
其中R"为直链、支链或环状的C1-C12烷基,C2-C12烷氧基烷基,C1-C12羟基烷基,或C3-C12(聚)亚烷基二醇烷基。实例包括2-甲氧基乙基、2-乙氧基乙基、3-甲氧基丁基、2-羟基乙基,2-羟基丙基、2-羟基-1-甲基乙基、-(CH2CH2O)3CH3、-(CH2CH2O)3C2H5、-(CH2CH2O)CH3、-(CH2CH2O)C2H5、-(CH2CH2O)4CH3、-(CH(CH3)CH2O)CH3、-(CH(CH3)CH2O)C2H5和-(CH(CH3)CH2O)-n-C4H9。
式(2)的聚(甲基)丙烯酸酯类型的聚合物应具有1,000-500,000、优选地1,000-20,000的重均分子量(Mw),其由GPC相对于聚苯乙烯标样测定。具有超过500,000的Mw的聚合物与第一聚合物相容性差或者在有机溶剂中可溶性差。另外在图案化显影后可能观察到渣滓或者使分辨率和感光性劣化。具有太低的Mw的聚合物在镀覆步骤过程中和之后可能无法提供耐开裂性。
将式(2)的聚(甲基)丙烯酸酯类型的聚合物(简称第二聚合物)与式(1)的第一聚合物共混。优选地将2-30重量份、更优选地5-20重量份的第二聚合物与100重量份的第一聚合物共混。含有少于2重量份第二聚合物的聚合物共混物的抗蚀剂膜在厚膜抗蚀剂图案形成后的镀覆步骤过程中可能不能经受与金属生长有关的应力,使图案开裂。多于30重量份的第二聚合物在显影后可能带来渣滓生成的风险。
使用正型抗蚀剂材料时,将基础树脂(B)溶解于有机溶剂(A)中以形成溶液。可以使用任何的有机溶剂,只要它们对基础树脂具有充分的溶解性并且确保有效的涂布。合适的有机溶剂包括溶纤剂溶剂如甲基溶纤剂、乙基溶纤剂、甲基溶纤剂乙酸酯和乙基溶纤剂乙酸酯。丙二醇溶剂如丙二醇单甲基醚、丙二醇单丁基醚,丙二醇单甲基醚乙酸酯、丙二醇二甲基醚和丙二醇单乙基醚乙酸酯;酯溶剂如乙酸丁酯、乙酸戊酯、乳酸甲酯、乳酸乙酯、3-甲氧基丙酸乙酯和3-乙氧基丙酸乙酯;醇溶剂如己醇和二丙酮醇;酮溶剂如环己酮和甲基戊基酮;醚溶剂如甲基苯基醚和二乙二醇二甲基醚;高极性溶剂如N,N-二甲基甲酰胺和N-甲基吡咯烷酮,以及其混合物。
溶剂的用量希望为重量基准的、全部固体(包括基础树脂)量的1-20倍、更希望1-15倍。
PAG(C)可以为能够在高能辐照下曝光时生成酸的任何化合物。合适的PAG包括锍盐、碘盐、磺酰基重氮甲烷和N-磺酰氧基酰亚胺产酸剂。如下给出示例的产酸剂,同时它们可以单独或者两种或更多种混合使用。
锍盐为锍阳离子与磺酸根的盐。示例的锍阳离子包括三苯基锍、(4-叔丁氧基苯基)二苯基锍、双(4-叔丁氧基苯基)苯基锍、三(4-叔丁氧基苯基)锍、(3-叔丁氧基苯基)二苯基锍、双(3-叔丁氧基苯基)苯基锍、三(3-叔丁氧基苯基)锍、(3,4-二叔丁氧基苯基)二苯基锍、双(3,4-二叔丁氧基苯基)苯基锍、三(3,4-二叔丁氧基苯基)锍、二苯基(4-硫代苯氧基苯基)锍、(4-叔丁氧基羰基甲基氧基苯基)二苯基锍、三(4-叔丁氧基羰基甲基氧基苯基)锍、(4-叔丁氧基苯基)双(4-二甲基氨基苯基)锍、三(4-二甲基氨基苯基)锍、2-萘基二苯基锍、二甲基(2-萘基)锍、4-羟基苯基二甲基锍、4-甲氧基苯基二甲基锍、三甲基锍、2-氧代环己基环己基甲基锍、三萘基锍和三苄基锍。示例的磺酸根包括三氟甲烷磺酸根、九氟丁烷磺酸根、十七氟辛烷磺酸根、2,2,2-三氟乙烷磺酸根、五氟苯磺酸根、4-(三氟甲基)苯磺酸根、4-氟苯磺酸根、甲苯磺酸根、苯磺酸根、4-(4-甲苯磺酰氧基)苯磺酸根、萘磺酸根、樟脑磺酸根、辛烷磺酸根、十二烷基苯磺酸根、丁烷磺酸根和甲烷磺酸根。包括基于上述实例的组合的锍盐。
碘盐是碘阳离子与磺酸根的盐。示例的碘阳离子包括芳基碘阳离子如二苯基碘双(4-叔丁基苯基)碘4-叔丁氧基苯基苯基碘和4-甲氧基苯基苯基碘示例的磺酸根包括三氟甲烷磺酸根、九氟丁烷磺酸根、十七氟辛烷磺酸根、2,2,2-三氟乙烷磺酸根、五氟苯磺酸根、4-(三氟甲基)苯磺酸根、4-氟苯磺酸根、甲苯磺酸根、苯磺酸根、4-(4-甲苯磺酰氧基)苯磺酸根、萘磺酸根、樟脑磺酸根、辛烷磺酸根、十二烷基苯磺酸根、丁烷磺酸根和甲烷磺酸根。包括基于上述实例的组合的碘盐。
示例的磺酰基重氮甲烷化合物包括双磺酰基重氮甲烷化合物和磺酰基-羰基重氮甲烷化合物如双(乙基磺酰基)重氮甲烷、双(1-甲基丙基磺酰基)重氮甲烷、双(2-甲基丙基磺酰基)重氮甲烷、双(1,1-二甲基乙基磺酰基)重氮甲烷、双(环己基磺酰基)重氮甲烷、双(全氟异丙基磺酰基)重氮甲烷、双(苯基磺酰基)重氮甲烷、双(4-甲基苯基磺酰基)重氮甲烷、双(2,4-二甲基苯基磺酰基)重氮甲烷、双(2-萘基磺酰基)重氮甲烷、4-甲基苯基磺酰基苯甲酰基重氮甲烷、叔丁基羰基-4-甲基苯基磺酰基重氮甲烷、2-萘基磺酰基苯甲酰基重氮甲烷、4-甲基苯基磺酰基-2-萘甲酰基重氮甲烷、甲基磺酰基苯甲酰基重氮甲烷和叔丁氧基羰基-4-甲基苯基磺酰基重氮甲烷。
N-磺酰氧基酰亚胺光致产酸剂包括酰亚胺骨架与磺酸的组合。示例的酰亚胺骨架为琥珀酰亚胺、萘二甲酰亚胺、邻苯二甲酰亚胺、环己基二甲酰亚胺、5-降冰片烯-2,3-二甲酰亚胺和7-氧杂双环[2.2.1]-5-庚烯-2,3-二甲酰亚胺。示例的磺酸包括三氟甲烷磺酸、九氟丁烷磺酸、十七氟辛烷磺酸、2,2,2-三氟乙烷磺酸、五氟苯磺酸、4-三氟甲基苯磺酸、4-氟苯磺酸、甲苯磺酸、苯磺酸、萘磺酸、樟脑磺酸、辛烷磺酸、十二烷基苯磺酸、丁烷磺酸和甲烷磺酸。
苯偶姻磺酸酯光致产酸剂包括苯偶姻甲苯磺酸酯、苯偶姻甲磺酸酯和苯偶姻丁烷磺酸酯。
连苯三酚三磺酸酯光致产酸剂包括其中全部羟基被以下基团取代的连苯三酚、间苯三酚、儿茶酚、间苯二酚和氢醌:三氟甲烷磺酸、九氟丁烷磺酸、十七氟辛烷磺酸、2,2,2-三氟乙烷磺酸、五氟苯磺酸、4-三氟甲基苯磺酸、4-氟苯磺酸、甲苯磺酸、苯磺酸、萘磺酸、樟脑磺酸、辛烷磺酸、十二烷基苯磺酸、丁烷磺酸或甲烷磺酸。
磺酸硝基苄基酯光致产酸剂包括磺酸2,4-二硝基苄基酯类、磺酸2-硝基苄基酯类和磺酸2,6-二硝基苄基酯类,其中示例的磺酸包括三氟甲烷磺酸、九氟丁烷磺酸、十七氟辛烷磺酸、2,2,2-三氟乙烷磺酸、五氟苯磺酸、4-三氟甲基苯磺酸、4-氟苯磺酸、甲苯磺酸、苯磺酸、萘磺酸、樟脑磺酸、辛烷磺酸、十二烷基苯磺酸、丁烷磺酸和甲烷磺酸。也可使用其中在苄基侧的硝基被三氟甲基取代的类似的磺酸硝基苄基酯化合物。
砜光致产酸剂包括双(苯基磺酰基)甲烷、双(4-甲基苯基磺酰基)甲烷、双(2-萘基磺酰基)甲烷、2,2-双(苯基磺酰基)丙烷、2,2-双(4-甲基苯基磺酰基)丙烷、2,2-双(2-萘基磺酰基)丙烷、2-甲基-2-(对-甲苯磺酰基)苯丙酮、2-环己基羰基-2-(对-甲苯磺酰基)丙烷、和2,4-二甲基-2-(对-甲苯磺酰基)戊-3-酮。
合适的O-芳基磺酰基肟化合物和O-烷基磺酰基肟化合物(磺酸肟酯)包括:乙二肟衍生物形式的光致产酸剂;具有被噻吩或环己二烯分隔的长共轭体系的磺酸肟酯形式的光致产酸剂;为增加稳定性结合有吸电子基团如三氟甲基的磺酸肟酯;使用苯基乙腈或取代的乙腈衍生物的磺酸肟酯;和磺酸双肟酯。
乙二肟衍生物形式的光致产酸剂包括双-O-(对-甲苯磺酰基)-α-二甲基乙二肟、双-O-(对-甲苯磺酰基)-α-二苯基乙二肟、双-O-(对-甲苯磺酰基)-α-二环己基乙二肟、双-O-(对-甲苯磺酰基)-2,3-戊二酮二肟、双-O-(正丁烷磺酰基)-α-二甲基乙二肟、双-O-(正丁烷磺酰基)-α-二苯基乙二肟、双-O-(正丁烷磺酰基)-α-二环己基乙二肟、双-O-(甲烷磺酰基)-α-二甲基乙二肟、双-O-(三氟甲烷磺酰基)-α-二甲基乙二肟、双-O-(2,2,2-三氟乙烷磺酰基)-α-二甲基乙二肟、双-O-(10-樟脑磺酰基)-α-二甲基乙二肟、双-O-(苯磺酰基)-α-二甲基乙二肟、双-O-(4-氟苯磺酰基)-α-二甲基乙二肟、双-O-(4-三氟甲基苯磺酰基)-α-二甲基乙二肟、双-O-(二甲苯磺酰基)-α-二甲基乙二肟、双-O-(三氟甲烷磺酰基)-1,2-环己二酮二肟、双-O-(2,2,2-三氟乙烷磺酰基)-1,2-环己二酮二肟(nioxime)、双-O-(10-樟脑磺酰基)-1,2-环己二酮二肟、双-O-(苯磺酰基)-1,2-环己二酮二肟、双-O-(4-氟苯磺酰基)-1,2-环己二酮二肟、双-O-(4-(三氟甲基)苯磺酰基)-1,2-环己二酮二肟和双-O-(二甲苯磺酰基)-1,2-环己二酮二肟。还包括上述化合物在其骨架上取代有下述基团的改性形式:2-苯甲酰氧基-1,1,3,3,3-五氟丙烷磺酸酯、1,1,3,3,3-五氟-2-(4-苯基苯甲酰氧基)丙烷磺酸酯、1,1,3,3,3-五氟-2-新戊酰氧基丙烷磺酸酯、2-环己烷羰基氧基-1,1,3,3,3-五氟丙烷磺酸酯、1,1,3,3,3-五氟-2-糠酰氧基丙烷磺酸酯、2-萘甲酰氧基-1,1,3,3,3-五氟丙烷磺酸酯、2-(4-叔丁基苯甲酰氧基)-1,1,3,3,3-五氟丙烷-磺酸酯、2-(1-金刚烷羰基氧基)-1,1,3,3,3-五氟丙烷-磺酸酯、2-乙酰氧基-1,1,3,3,3-五氟丙烷磺酸酯、1,1,3,3,3-五氟-2-羟基丙烷磺酸酯、1,1,3,3,3-五氟-2-甲苯磺酰氧基丙烷磺酸酯、1,1-二氟-2-甲苯磺酰氧基乙烷磺酸酯、金刚烷甲氧基羰基二氟甲烷磺酸酯、1-(3-羟基甲基金刚烷)甲氧基羰基二氟甲烷磺酸酯、甲氧基羰基二氟甲烷磺酸酯、1-(六氢-2-氧代-3,5-桥亚甲基-2H-环戊烷并[b]呋喃-6-基氧基羰基)二氟甲烷磺酸酯和4-氧代-1-金刚烷基氧基羰基二氟甲烷磺酸酯。
具有被噻吩或环己二烯分隔的长共轭体系的磺酸肟酯形式的光致产酸剂包括:(5-(对-甲苯磺酰基)氧亚氨基-5H-噻吩-2-亚基)苯基乙腈、(5-(10-樟脑磺酰基)氧亚氨基-5H-噻吩-2-亚基)-苯基乙腈、(5-正辛烷磺酰氧基亚氨基-5H-噻吩-2-亚基)苯基乙腈、(5-(对-甲苯磺酰基)氧亚氨基-5H-噻吩-2-亚基)-(2-甲基苯基)乙腈、(5-(10-樟脑磺酰基)氧亚氨基-5H-噻吩-2-亚基)-(2-甲基苯基)乙腈、(5-正辛烷磺酰氧基亚氨基-5H-噻吩-2-亚基)-(2-甲基苯基)乙腈、(5-(4-(对-甲苯磺酰氧基)苯磺酰基)氧亚氨基-5H-噻吩-2-亚基)苯基乙腈和(5-(2,5-双(对-甲苯磺酰氧基)苯磺酰基)氧亚氨基-5H-噻吩-2-亚基)苯基乙腈。还包括上述化合物在其骨架上具有取代的如下基团的改性形式:2-苯甲酰氧基-1,1,3,3,3-五氟丙烷磺酸酯、1,1,3,3,3-五氟-2-(4-苯基苯甲酰氧基)丙烷磺酸酯、1,1,3,3,3-五氟-2-新戊酰氧基丙烷磺酸酯、2-环己烷羰基氧基-1,1,3,3,3-五氟丙烷-磺酸酯、1,1,3,3,3-五氟-2-糠酰氧基丙烷磺酸酯、2-萘甲酰氧基-1,1,3,3,3-五氟丙烷磺酸酯、2-(4-叔丁基苯甲酰氧基)-1,1,3,3,3-五氟丙烷-磺酸酯、2-(1-金刚烷羰基氧基)-1,1,3,3,3-五氟丙烷磺酸酯、2-乙酰氧基-1,1,3,3,3-五氟丙烷磺酸酯、1,1,3,3,3-五氟-2-羟基丙烷磺酸酯、1,1,3,3,3-五氟-2-甲苯磺酰氧基丙烷磺酸酯、1,1-二氟-2-甲苯磺酰氧基乙烷磺酸酯、金刚烷甲氧基羰基二氟甲烷磺酸酯、1-(3-羟基甲基金刚烷)甲氧基羰基二氟甲烷磺酸酯、甲氧基羰基二氟甲烷磺酸酯、1-(六氢-2-氧代-3,5-桥亚甲基-2H-环戊烷并[b]呋喃-6-基-氧基羰基)二氟甲烷磺酸酯和4-氧代-1-金刚烷基氧基羰基二氟甲烷磺酸酯。
为了增加稳定性结合有吸电子基团如三氟甲基的合适的磺酸肟酯类包括:2,2,2-三氟-1-苯基-乙酮O-(甲基磺酰基)肟、2,2,2-三氟-1-苯基-乙酮O-(10-樟脑磺酰基)肟、2,2,2-三氟-1-苯基乙酮O-(4-甲氧基苯磺酰基)肟、2,2,2-三氟-1-苯基乙酮O-(1-萘基磺酰基)肟、2,2,2-三氟-1-苯基乙酮O-(2-萘基磺酰基)肟、2,2,2-三氟-1-苯基乙酮O-(2,4,6-三甲基苯基磺酰基)肟、2,2,2-三氟-1-(4-甲基苯基)乙酮O-(10-樟脑磺酰基)肟、2,2,2-三氟-1-(4-甲基苯基)乙酮O-(甲基磺酰基)肟、2,2,2-三氟-1-(2-甲基苯基)乙酮O-(10-樟脑磺酰基)肟、2,2,2-三氟-1-(2,4-二甲基苯基)乙酮O-(10-樟脑磺酰基)肟、2,2,2-三氟-1-(2,4-二甲基苯基)乙酮O-(1-萘基磺酰基)肟、2,2,2-三氟-1-(2,4-二甲基苯基)乙酮O-(2-萘基磺酰基)肟、2,2,2-三氟-1-(2,4,6-三甲基苯基)乙酮O-(10-樟脑磺酰基)肟、2,2,2-三氟-1-(2,4,6-三甲基苯基)乙酮O-(1-萘基磺酰基)肟、2,2,2-三氟-1-(2,4,6-三甲基苯基)乙酮O-(2-萘基磺酰基)肟、2,2,2-三氟-1-(4-甲氧基苯基)乙酮O-(甲基磺酰基)肟、2,2,2-三氟-1-(4-甲基硫苯基)乙酮O-(甲基磺酰基)肟、2,2,2-三氟-1-(3,4-二甲氧基苯基)乙酮O-(甲基磺酰基)肟、2,2,2-三氟-1-(4-甲氧基苯基)乙酮O-(4-甲基苯基磺酰基)肟、2,2,2-三氟-1-(4-甲氧基苯基)乙酮O-(4-甲氧基苯基磺酰基)肟、2,2,2-三氟-1-(4-甲氧基苯基)乙酮O-(4-十二烷基苯基磺酰基)肟、2,2,2-三氟-1-(4-甲氧基苯基)乙酮O-(辛基磺酰基)肟、2,2,2-三氟-1-(4-硫甲基苯基)乙酮O-(4-甲氧基苯基磺酰基)肟、2,2,2-三氟-1-(4-硫甲基苯基)乙酮O-(4-十二烷基苯基磺酰基)肟、2,2,2-三氟-1-(4-硫甲基苯基)乙酮O-(辛基磺酰基)肟、2,2,2-三氟-1-(4-硫甲基苯基)乙酮O-(2-萘基磺酰基)肟、2,2,2-三氟-1-(2-甲基苯基)乙酮O-(甲基磺酰基)肟、2,2,2-三氟-1-(4-甲基苯基)乙酮O-(苯基磺酰基)肟、2,2,2-三氟-1-(4-氯苯基)乙酮O-(苯基磺酰基)肟、2,2,3,3,4,4,4-七氟-1-苯基丁酮O-(10-樟脑磺酰基)肟、2,2,2-三氟-1-(1-萘基)乙酮O-(甲基磺酰基)肟、2,2,2-三氟-1-(2-萘基)乙酮O-(甲基磺酰基)肟、2,2,2-三氟-1-(4-苄基苯基)乙酮O-(甲基磺酰基)肟、2,2,2-三氟-1-(4-(苯基-1,4-二氧杂-丁-1-基)苯基)乙酮O-(甲基磺酰基)肟、2,2,2-三氟-1-(1-萘基)乙酮O-(丙基磺酰基)肟、2,2,2-三氟-1-(2-萘基)乙酮O-(丙基磺酰基)肟、2,2,2-三氟-1-(4-苄基苯基)乙酮O-(丙基磺酰基)肟、2,2,2-三氟-1-(4-甲基磺酰基苯基)乙酮O-(丙基磺酰基)肟、2,2,2-三氟-1-(4-甲基磺酰氧基苯基)乙酮O-(丙基磺酰基)肟、2,2,2-三氟-1-(4-甲基羰基氧基苯基)乙酮O-(丙基磺酰基)肟、2,2,2-三氟-1-(6H,7H-5,8-二氧代萘-2-基)乙酮O-(丙基磺酰基)肟、2,2,2-三氟-1-(4-甲氧基羰基甲氧基苯基)乙酮O-(丙基磺酰基)肟、2,2,2-三氟-1-(4-甲氧基羰基)-(4-氨基-1-氧杂-戊-1-基)苯基)乙酮O-(丙基磺酰基)肟、2,2,2-三氟-1-(3,5-二甲基-4-乙氧基苯基)乙酮O-(丙基磺酰基)肟、2,2,2-三氟-1-(4-苄基氧基苯基)乙酮O-(丙基磺酰基)肟、2,2,2-三氟-1-(2-硫苯基)乙酮O-(丙基磺酸酯)肟、和2,2,2-三氟-1-(1-二氧杂噻吩-2-基)乙酮O-(丙基磺酸酯)肟;2,2,2-三氟-1-(4-(3-(4-(2,2,2-三氟-1-(三氟甲烷磺酰氧基亚氨基)乙基)苯氧基)丙氧基)苯基)乙酮O-(三氟甲烷磺酰基)肟、2,2,2-三氟-1-(4-(3-(4-(2,2,2-三氟-1-(1-丙烷-磺酰氧基亚氨基)乙基)苯氧基)丙氧基)苯基)乙酮O-(丙基磺酰基)肟、2,2,2-三氟-1-(4-(3-(4-(2,2,2-三氟-1-(1-丁烷-磺酰氧基亚氨基)乙基)苯氧基)丙氧基)苯基)乙酮O-(丁基磺酰基)肟、2,2,2-三氟-1-(4-(3-(4-(2,2,2-三氟-1-(4-(4-甲基-苯基磺酰氧基)苯基磺酰氧基亚氨基)乙基)苯氧基)-丙氧基)苯基)乙酮O-(4-(4-甲基苯基磺酰氧基)-苯基磺酰基)肟、和2,2,2-三氟-1-(4-(3-(4-(2,2,2-三氟-1-(2,5-双(4-甲基苯基磺酰氧基)苯磺酰氧基)苯基磺酰氧基-亚氨基)乙基)苯氧基)丙氧基)苯基)乙酮O-(2,5-双(4-甲基苯基磺酰氧基)苯磺酰氧基)苯基磺酰基)肟。还包括上述化合物在其骨架上取代有如下基团的改性形式:2-苯甲酰氧基-1,1,3,3,3-五氟丙烷磺酸酯、1,1,3,3,3-五氟-2-(4-苯基苯甲酰氧基)丙烷磺酸酯、1,1,3,3,3-五氟-2-新戊酰氧基丙烷磺酸酯、2-环己烷羰基氧基-1,1,3,3,3-五氟丙烷磺酸酯、1,1,3,3,3-五氟-2-糠酰氧基丙烷磺酸酯、2-萘甲酰氧基-1,1,3,3,3-五氟丙烷磺酸酯、2-(4-叔丁基苯甲酰氧基)-1,1,3,3,3-五氟丙烷-磺酸酯、2-(1-金刚烷羰基氧基)-1,1,3,3,3-五氟丙烷-磺酸酯、2-乙酰氧基-1,1,3,3,3-五氟丙烷磺酸酯、1,1,3,3,3-五氟-2-羟基丙烷磺酸酯、1,1,3,3,3-五氟-2-甲苯磺酰氧基丙烷磺酸酯、1,1-二氟-2-甲苯磺酰氧基乙烷磺酸酯、金刚烷甲氧基羰基二氟甲烷磺酸酯、1-(3-羟基甲基金刚烷)甲氧基羰基二氟甲烷磺酸酯、甲氧基羰基二氟甲烷磺酸酯、1-(六氢-2-氧代-3,5-桥亚甲基-2H-环戊烷并[b]呋喃-6-基氧基羰基)二氟甲烷磺酸酯、和4-氧代-1-金刚烷基氧基羰基二氟甲烷磺酸酯。
也包括具有式(Ox-1)的磺酸肟酯类。
其中R401为取代或未取代的C1-C10卤烷基磺酰基或卤苯磺酰基,R402为C1-C11卤代烷基,并且Ar401为取代或未取代的芳族或杂芳族基团。
实例包括:2-[2,2,3,3,4,4,5,5-八氟-1-(九氟丁基磺酰氧基亚氨基)-戊基]芴、2-[2,2,3,3,4,4-五氟-1-(九氟丁基磺酰氧基亚氨基)-丁基]芴、2-[2,2,3,3,4,4,5,5,6,6-十氟-1-(九氟丁基磺酰氧基亚氨基)-己基]芴、2-[2,2,3,3,4,4,5,5-八氟-1-(九氟丁基磺酰氧基亚氨基)-戊基]-4-联苯、2-[2,2,3,3,4,4-五氟-1-(九氟丁基磺酰氧基亚氨基)-丁基]-4-联苯和2-[2,2,3,3,4,4,5,5,6,6-十氟-1-(九氟丁基磺酰氧基亚氨基)-己基]-4-联苯。还包括上述化合物在其骨架上取代有下述基团的改性形式:2-苯甲酰氧基-1,1,3,3,3-五氟丙烷磺酸酯、1,1,3,3,3-五氟-2-(4-苯基苯甲酰氧基)丙烷磺酸酯、1,1,3,3,3-五氟-2-新戊酰氧基丙烷磺酸酯、2-环己烷羰基氧基-1,1,3,3,3-五氟丙烷磺酸酯、1,1,3,3,3-五氟-2-糠酰氧基丙烷磺酸酯、2-萘甲酰氧基-1,1,3,3,3-五氟丙烷磺酸酯、2-(4-叔丁基苯甲酰氧基)-1,1,3,3,3-五氟丙烷-磺酸酯、2-(1-金刚烷羰基氧基)-1,1,3,3,3-五氟丙烷磺酸酯、2-乙酰氧基-1,1,3,3,3-五氟丙烷磺酸酯、1,1,3,3,3-五氟-2-羟基丙烷磺酸酯、1,1,3,3,3-五氟-2-甲苯磺酰氧基丙烷磺酸酯、1,1-二氟-2-甲苯磺酰氧基乙烷磺酸酯、金刚烷甲氧基羰基二氟甲烷磺酸酯、1-(3-羟基甲基金刚烷)甲氧基羰基二氟甲烷磺酸酯、甲氧基羰基二氟甲烷磺酸酯、1-(六氢-2-氧代-3,5-桥亚甲基-2H-环戊烷并[b]呋喃-6-基-氧基羰基)二氟甲烷磺酸酯、和4-氧代-1-金刚烷基氧基羰基二氟甲烷-磺酸酯。
使用取代的乙腈衍生物的合适的磺酸肟酯产酸剂包括:α-(对-甲苯磺酰氧基亚氨基)-苯基乙腈、α-(对-氯苯磺酰氧基亚氨基)-苯基乙腈、α-(4-硝基苯磺酰氧基亚氨基)-苯基乙腈、α-(4-硝基-2-三氟甲基苯磺酰氧基亚氨基)-苯基乙腈、α-(苯磺酰氧基亚氨基)-4-氯苯基乙腈、α-(苯磺酰氧基亚氨基)-2,4-二氯苯基乙腈、α-(苯磺酰氧基亚氨基)-2,6-二氯苯基乙腈、α-(苯磺酰氧基亚氨基)-4-甲氧基苯基乙腈、α-(2-氯苯磺酰氧基亚氨基)-4-甲氧基苯基乙腈、α-(苯磺酰氧基亚氨基)-2-噻吩基乙腈、α-(4-十二烷基苯磺酰氧基亚氨基)-苯基乙腈、α-[(4-甲苯磺酰氧基亚氨基)-4-甲氧基苯基]乙腈、α-[(十二烷基苯磺酰氧基亚氨基)-4-甲氧基苯基]-乙腈、α-(甲苯磺酰氧基亚氨基)-3-噻吩基乙腈、α-(甲基磺酰氧基亚氨基)-1-环戊烯基乙腈、α-(乙基磺酰氧基亚氨基)-1-环戊烯基乙腈、α-(异丙基磺酰氧基亚氨基)-1-环戊烯基乙腈、α-(正丁基磺酰氧基亚氨基)-1-环戊烯基乙腈、α-(乙基磺酰氧基亚氨基)-1-环己烯基乙腈、α-(异丙基磺酰氧基亚氨基)-1-环己烯基乙腈和α-(正丁基磺酰氧基亚氨基)-1-环己烯基乙腈。还包括上述化合物在其骨架上具有取代的如下基团的改性形式:2-苯甲酰氧基-1,1,3,3,3-五氟丙烷磺酸酯、1,1,3,3,3-五氟-2-(4-苯基苯甲酰氧基)丙烷磺酸酯、1,1,3,3,3-五氟-2-新戊酰氧基丙烷磺酸酯、2-环己烷羰基氧基-1,1,3,3,3-五氟丙烷磺酸酯、1,1,3,3,3-五氟-2-糠酰氧基丙烷磺酸酯、2-萘甲酰氧基-1,1,3,3,3-五氟丙烷磺酸酯、2-(4-叔丁基苯甲酰氧基)-1,1,3,3,3-五氟丙烷磺酸酯、2-(1-金刚烷羰基氧基)-1,1,3,3,3-五氟丙烷磺酸酯、2-乙酰氧基-1,1,3,3,3-五氟丙烷磺酸酯、1,1,3,3,3-五氟-2-羟基丙烷磺酸酯、1,1,3,3,3-五氟-2-甲苯磺酰氧基丙烷磺酸酯、1,1-二氟-2-甲苯磺酰氧基乙烷磺酸酯、金刚烷甲氧基羰基二氟甲烷磺酸酯、1-(3-羟基甲基金刚烷)甲氧基羰基二氟甲烷磺酸酯、甲氧基羰基二氟甲烷磺酸酯、1-(六氢-2-氧代-3,5-桥亚甲基-2H-环戊烷并[b]呋喃-6-基-氧基羰基)二氟甲烷磺酸酯、和4-氧代-1-金刚烷基氧基羰基二氟甲烷磺酸酯。
合适的磺酸双肟酯类包括:双(α-(对-甲苯磺酰氧基)亚氨基)-对-亚苯基二乙腈、双(α-(苯磺酰氧基)亚氨基)-对-亚苯基二乙腈、双(α-(甲烷磺酰氧基)亚氨基)-对-亚苯基二乙腈、双(α-(丁烷磺酰氧基)亚氨基)-对-亚苯基二乙腈、双(α-(10-樟脑磺酰氧基)亚氨基)-对-亚苯基二乙腈、双(α-(三氟甲烷磺酰氧基)亚氨基)-对-亚苯基-二乙腈、双(α-(4-甲氧基苯磺酰氧基)亚氨基)-对-亚苯基二乙腈、双(α-(对-甲苯磺酰氧基)亚氨基)-间-亚苯基二乙腈、双(α-(苯磺酰氧基)亚氨基)-间-亚苯基二乙腈、双(α-(甲烷磺酰氧基)亚氨基)-间-亚苯基二乙腈、双(α-(丁烷磺酰氧基)亚氨基)-间-亚苯基二乙腈、双(α-(10-樟脑磺酰氧基)亚氨基)-间-亚苯基二乙腈、双(α-(三氟甲烷磺酰氧基)亚氨基)-间-亚苯基-二乙腈、双(α-(4-甲氧基苯磺酰氧基)亚氨基)-间-亚苯基-二乙腈等。还包括上述化合物在其骨架上具有取代的如下基团的改性形式:2-苯甲酰氧基-1,1,3,3,3-五氟丙烷磺酸酯、1,1,3,3,3-五氟-2-(4-苯基苯甲酰氧基)丙烷磺酸酯、1,1,3,3,3-五氟-2-新戊酰氧基丙烷磺酸酯、2-环己烷羰基氧基-1,1,3,3,3-五氟丙烷磺酸酯、1,1,3,3,3-五氟-2-糠酰氧基丙烷磺酸酯、2-萘甲酰氧基-1,1,3,3,3-五氟丙烷磺酸酯、2-(4-叔丁基苯甲酰氧基)-1,1,3,3,3-五氟丙烷-磺酸酯、2-(1-金刚烷羰基氧基)-1,1,3,3,3-五氟丙烷磺酸酯、2-乙酰氧基-1,1,3,3,3-五氟丙烷磺酸酯、1,1,3,3,3-五氟-2-羟基丙烷磺酸酯、1,1,3,3,3-五氟-2-甲苯磺酰氧基丙烷磺酸酯、1,1-二氟-2-甲苯磺酰氧基乙烷磺酸酯、金刚烷甲氧基羰基二氟甲烷磺酸酯、1-(3-羟基甲基金刚烷)甲氧基羰基二氟甲烷-磺酸酯、甲氧基羰基二氟甲烷磺酸酯、1-(六氢-2-氧代-3,5-桥亚甲基-2H-环戊烷并[b]呋喃-6-基氧基羰基)二氟甲烷磺酸酯、和4-氧代-1-金刚烷基氧基羰基二氟甲烷磺酸酯。
其中,优选的PAG为锍盐、双磺酰基重氮甲烷、N-磺酰氧基酰亚胺和磺酰基肟化合物。
尽管生成的酸的最佳阴离子随着例如聚合物中的酸不稳定基团的容易分离这样的因素而变化,一般选择非挥发性并且并非极高扩散性的阴离子。合适的阴离子包括:苯磺酸、甲苯磺酸、4-(4-甲苯磺酰氧基)苯磺酸、五氟苯磺酸、2,2,2-三氟乙烷磺酸、九氟丁烷磺酸、十七氟辛烷磺酸和樟脑磺酸的阴离子。
相对于每100重量份的基础树脂,将PAG(C)以0.5-20重量份、优选地1-10重量份的量添加至化学放大正型抗蚀剂组合物。PAG可以单独或者两种或更多种混合使用。通过使用在曝光波长下具有低透射率的PAG并且调整添加的PAG的量可控制抗蚀剂膜的透射率。
本领域中众所周知,通常用于化学放大抗蚀剂材料中的PAG包括盐类型的产酸剂和如磺酸肟酯衍生物的非盐类型的有机产酸剂。当将化学放大正型抗蚀剂材料在金属基材如铜基材(对其进行镀覆以形成焊料凸点)上进行图案化时,由产酸剂生成的酸在基材的影响下失活或者产酸剂自身表现出其在基材的影响下分解从而使产酸功能丧失的行为。结果,在基材附近可观察到图案具有劣化的轮廓,这被称为钻蚀的轮廓或者侧蚀的轮廓(图案看上去被深入啮蚀)。钻蚀的轮廓可作为切口被转印至基材附近的焊料凸点,导致图案溃散的可能性。侧蚀的轮廓也使焊料凸点的轮廓劣化。由于抗蚀剂图案的轮廓被转印至焊料凸点,所以观察到焊料凸点的钻蚀。基材附近的焊料凸点的尺寸因这样的钻蚀而偏离目标值。
希望的是,在将抗蚀剂图案形成在金属基材如铜基材(对其进行镀覆以形成焊料凸点)上时,抗蚀剂材料防止图案轮廓劣化如钻蚀或侧蚀。将具有通式(11)或(12)的苯并三唑化合物(D)添加至抗蚀剂材料对于避免钻蚀或侧蚀的轮廓在铜基材上发生有效。
其中P为氢,羟基,取代或未取代的C1-C6烷基、优选地C1-C4烷基,取代或未取代的苯基,具有磺酸或其衍生物的取代基,或者-Z-Y(其中Z为可以被羧基取代的C2-C12的、尤其地C2-C6的亚烷基、亚环烷基或亚烷基醚基,并且Y为羟基、C1-C6的烷氧基、优选地C2-C4的烷氧基、羧基或其中每个烷基基团具有1-6个碳原子、尤其1-4个碳原子的二烷基氨基)。Q为氢、卤素、羟基、C1-C6烷基、优选地C1-C4烷基、C1-C6烷氧基、优选地C1-C4烷氧基、或具有式(13)的有机基团:
其中R12为氢或C1-C12烷基并且x为0或1。
其中T为氢、羟基、C1-C6烷基、优选地C1-C4烷基或苯基。W为氢、卤素、羟基、C1-C6烷基、优选地C1-C4烷基、或C1-C6烷氧基、优选地C1-C4烷氧基。
具有式(11)或(12)的苯并三唑化合物的实例包括苯并三唑、1-羟基苯并三唑、1-甲基苯并三唑、1-羟基甲基苯并三唑、1-乙基苯并三唑、1-(1'-羟基乙基)苯并三唑、1-(2'-羟基乙基)苯并三唑、1-丙基苯并三唑、1-(1'-羟基丙基)苯并三唑、1-(2'-羟基丙基)苯并三唑、1-(3'-羟基丙基)苯并三唑、4-羟基-1H-苯并三唑、5-甲基-1H-苯并三唑、苯并三唑-5-甲酸、苯并三唑-5-甲酸甲酯、苯并三唑-5-甲酸乙酯、苯并三唑-5-甲酸叔丁酯、苯并三唑-5-甲酸环戊基乙酯、1H-苯并三唑-4-磺酸、1H-苯并三唑-1-乙腈、1H-苯并三唑-1-甲醛、2-甲基-2H-苯并三唑和2-乙基-2H-苯并三唑。
苯并三唑化合物可以单独或者两种或更多种混合使用。相对于每100重量份的基础树脂(B),典型地以0.01-10重量份、优选地0.05-5重量份的量添加苯并三唑化合物。少于0.01pbw的苯并三唑化合物对防止抗蚀剂图案劣化的效果可能差,而多于10pbw则可能虽然量增加却实现少的额外的效果或者不利地影响感光性和膜残留性。
在一个优选的实施方式中,抗蚀剂组合物还含有(F)碱性化合物,条件是式(11)和(12)的苯并三唑化合物不包括在该碱性化合物中。碱性化合物(F)优选地为能够抑制由PAG生成的酸在抗蚀剂膜内扩散时的扩散速率的化合物。该类型的碱性化合物的引入使在抗蚀剂膜内的酸扩散速率降低,得到较好的分辨率。此外,它抑制曝光后感光度的变化并降低基材和环境的依赖性,以及改善曝光范围和图案轮廓。
碱性化合物(F)的实例包括脂肪族的伯、仲和叔胺,混合胺,芳族胺,杂环胺,具有羧基的含氮化合物,具有磺酰基的含氮化合物,具有羟基的含氮化合物,具有羟基苯基的含氮化合物,醇性含氮化合物,酰胺衍生物和酰亚胺衍生物。
合适的脂肪族伯胺包括:氨、甲胺、乙胺、正丙胺、异丙胺、正丁胺、异丁胺、仲丁胺、叔丁胺、戊胺、叔戊胺、环戊胺、己胺、环己胺、庚胺、辛胺、壬胺、癸胺、十二胺、十六胺、甲二胺、乙二胺和四亚乙基五胺。
合适的脂肪族仲胺的实例包括:二甲基胺、二乙基胺、二正丙基胺、二异丙基胺、二正丁基胺、二异丁基胺、二仲丁基胺、二戊基胺、二环戊基胺、二己基胺、二环己基胺、二庚基胺、二辛基胺、二壬基胺、二癸基胺、二(十二烷基)胺、二(十六烷基)胺、N,N-二甲基亚甲基二胺、N,N-二甲基亚乙基二胺和N,N-二甲基四亚乙基五胺。合适的脂肪族叔胺的实例包括三甲基胺、三乙基胺、三正丙基胺、三异丙基胺、三正丁基胺、三异丁基胺、三仲丁基胺、三戊基胺、三环戊基胺、三己基胺、三环己基胺、三庚基胺、三辛基胺、三壬基胺、三癸基胺、三(十二烷基)胺、三(十六烷基)胺、N,N,N',N'-四甲基亚甲基二胺、N,N,N',N'-四甲基亚乙基二胺和N,N,N',N'-四甲基四亚乙基五胺。
合适的混合胺的实例包括二甲基乙基胺、甲基乙基丙基胺、苄基胺、苯乙胺和苄基二甲基胺。合适的芳族和杂环胺的实例包括苯胺衍生物(例如,苯胺、N-甲基苯胺、N-乙基苯胺、N-丙基苯胺、N,N-二甲基苯胺、2-甲基苯胺、3-甲基苯胺、4-甲基苯胺、乙基苯胺、丙基苯胺、三甲基苯胺、2-硝基苯胺、3-硝基苯胺、4-硝基苯胺、2,4-二硝基苯胺、2,6-二硝基苯胺、3,5-二硝基苯胺和N,N-二甲基甲苯胺)、二苯基(对-甲苯基)胺、甲基二苯基胺、三苯基胺、亚苯基二胺、萘胺、二氨基萘、吡咯衍生物(例如,吡咯、2H-吡咯、1-甲基吡咯、2,4-二甲基吡咯、2,5-二甲基吡咯和N-甲基吡咯)、唑衍生物(例如,唑和异唑)、噻唑衍生物(例如,噻唑和异噻唑)、咪唑衍生物(例如,咪唑、4-甲基咪唑和4-甲基-2-苯基咪唑)、吡唑衍生物、呋咱衍生物、吡咯啉衍生物(例如,吡咯啉和2-甲基-1-吡咯啉)、吡咯烷衍生物(例如,吡咯烷、N-甲基吡咯烷、吡咯烷酮和N-甲基吡咯烷酮)、咪唑啉衍生物、咪唑啉啶衍生物、吡啶衍生物(例如,吡啶、甲基吡啶、乙基吡啶、丙基吡啶、丁基吡啶、4-(1-丁基戊基)吡啶、二甲基吡啶、三甲基吡啶、三乙基吡啶、苯基吡啶、3-甲基-2-苯基吡啶、4-叔丁基吡啶、二苯基吡啶、苄基吡啶、甲氧基吡啶、丁氧基吡啶、二甲氧基吡啶、1-甲基-2-吡啶、4-吡咯烷基吡啶、1-甲基-4-苯基吡啶、2-(1-乙基丙基)吡啶、氨基吡啶、和二甲基氨基吡啶)、哒嗪衍生物、嘧啶衍生物、吡嗪衍生物、吡唑啉衍生物、吡唑烷衍生物、哌啶衍生物、哌嗪衍生物、吗啉衍生物、吲哚衍生物、异吲哚衍生物、1H-吲唑衍生物、二氢吲哚衍生物、喹啉衍生物(例如,喹啉和3-喹啉腈)、异喹啉衍生物、肉啉衍生物、喹唑啉衍生物、喹喔啉衍生物、酞嗪衍生物、嘌呤衍生物、蝶啶衍生物、咔唑衍生物、菲啶衍生物、吖啶衍生物、吩嗪衍生物、1,10-菲咯啉衍生物、腺嘌呤衍生物、腺苷衍生物、鸟嘌呤衍生物、鸟苷衍生物、尿嘧啶衍生物和尿苷衍生物。
合适的具有羧基的含氮化合物的实例包括氨基苯甲酸、吲哚甲酸和氨基酸衍生物(例如,烟酸、丙氨酸、藻蛋白碱、天冬氨酸、谷氨酸、甘氨酸、组氨酸、异亮氨酸、甘氨酰亮氨酸(glycylleucine)、亮氨酸、甲硫氨酸、苯基丙氨酸、苏氨酸、赖氨酸、3-氨基吡嗪-2-甲酸和甲氧基丙氨酸)。合适的具有磺酰基的含氮化合物的实例包括3-吡啶磺酸和吡啶对-甲苯磺酸盐。合适的具有羟基的含氮化合物、具有羟基苯基的含氮化合物以及醇性含氮化合物的实例包括2-羟基吡啶、氨基甲酚、2,4-喹啉二酚、3-吲哚甲醇水合物、单乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、N-乙基二乙醇胺、N,N-二乙基乙醇胺、三异丙醇胺、2,2'-亚氨基二乙醇、2-氨基乙醇、3-氨基-1-丙醇、4-氨基-1-丁醇、4-(2-羟基乙基)吗啉、2-(2-羟基乙基)吡啶、1-(2-羟基乙基)哌嗪、1-[2-(2-羟基乙氧基)乙基]哌嗪、哌啶乙醇、1-(2-羟基乙基)吡咯烷、1-(2-羟基乙基)-2-吡咯烷酮、3-哌啶基-1,2-丙二醇、3-吡咯烷基-1,2-丙二醇、8-羟基久洛利定、3-羟基奎宁环、3-托品醇、1-甲基-2-吡咯烷乙醇、1-氮丙啶乙醇、N-(2-羟基乙基)邻苯二甲酰亚胺、和N-(2-羟基乙基)异烟酰胺。合适的酰胺衍生物的实例包括甲酰胺、N-甲基甲酰胺、N,N-二甲基甲酰胺、乙酰胺、N-甲基乙酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、丙酰胺和苯甲酰胺。合适的酰亚胺衍生物包括邻苯二甲酰亚胺、琥珀酰亚胺和马来酰亚胺。
此外,还可以单独或混合包括以下通式(B)-1的碱性化合物。
N(X)c(Y)3-c(B)-1
该式中,c等于1、2或3;侧链Y独立地为氢或可以含有羟基或醚基的直链、支链或环状的C1-C20烷基;并且侧链X独立地选自以下通式(X)-1至(X)-3的基团,并且两个或三个X可以键合在一起从而与它们所连接的氮原子形成环。
式中,R300、R302和R305独立地为直链或支链C1-C4亚烷基。R301和R304独立地为氢、或直链、支链或环状C1-C20烷基,其可以含有至少一个羟基、醚或酯基团或者内酯环。R303为单键或者直链或支链C1-C4亚烷基。R306为直链、支链或环状C1-C20烷基,其可以含有至少一个羟基、醚或酯基团或者内酯环。
式(B)-1的碱性化合物的示例性实例包括:三(2-甲氧基甲氧基乙基)胺、三{2-(2-甲氧基乙氧基)乙基}胺、三{2-(2-甲氧基乙氧基甲氧基)乙基}胺、三{2-(1-甲氧基乙氧基)乙基}胺、三{2-(1-乙氧基乙氧基)乙基}胺、三{2-(1-乙氧基丙氧基)乙基}胺、三[2-{2-(2-羟基乙氧基)乙氧基}乙基]胺、4,7,13,16,21,24-六氧杂-1,10-二氮杂双环[8.8.8]二十六烷、4,7,13,18-四氧杂-1,10-二氮杂双环[8.5.5]二十烷、1,4,10,13-四氧杂-7,16-二氮杂双环十八烷、1-氮杂-12-冠-4,1-氮杂-15-冠-5,1-氮杂-18-冠-6、三(2-甲酰氧基乙基)胺、三(2-乙酰氧基乙基)胺、三(2-丙酰氧基乙基)胺、三(2-丁酰氧基乙基)胺、三(2-异丁酰氧基乙基)胺、三(2-戊酰氧基乙基)胺、三(2-新戊酰氧基乙基)胺、N,N-双(2-乙酰氧基乙基)-2-(乙酰氧基乙酰氧基)乙基胺、三(2-甲氧基羰基氧基乙基)胺、三(2-叔丁氧基羰基氧基乙基)胺、三[2-(2-氧代丙氧基)乙基]胺、三[2-(甲氧基羰基甲基)氧基乙基]胺、三[2-(叔丁氧基羰基甲基氧基)乙基]胺、三[2-(环己基氧基羰基甲基氧基)乙基]胺、三(2-甲氧基羰基乙基)胺、三(2-乙氧基羰基乙基)胺、N,N-双(2-羟基乙基)-2-(甲氧基羰基)乙基胺、N,N-双(2-乙酰氧基乙基)-2-(甲氧基羰基)乙基胺、N,N-双(2-羟基乙基)-2-(乙氧基羰基)乙基胺、N,N-双(2-乙酰氧基乙基)-2-(乙氧基羰基)乙基胺、N,N-双(2-羟基乙基)-2-(2-甲氧基乙氧基羰基)乙基胺、N,N-双(2-乙酰氧基乙基)-2-(2-甲氧基乙氧基羰基)乙基胺、N,N-双(2-羟基乙基)-2-(2-羟基乙氧基羰基)乙基胺、N,N-双(2-乙酰氧基乙基)-2-(2-乙酰氧基乙氧基羰基)乙基胺、N,N-双(2-羟基乙基)-2-[(甲氧基羰基)甲氧基羰基]乙基胺、N,N-双(2-乙酰氧基乙基)-2-[(甲氧基羰基)甲氧基羰基]乙基胺、N,N-双(2-羟基乙基)-2-(2-氧代丙氧基羰基)乙基胺、N,N-双(2-乙酰氧基乙基)-2-(2-氧代丙氧基羰基)乙基胺、N,N-双(2-羟基乙基)-2-(四氢糠基氧基羰基)-乙基胺、N,N-双(2-乙酰氧基乙基)-2-(四氢糠基氧基羰基)乙基胺、N,N-双(2-羟基乙基)-2-[(2-氧代四氢呋喃-3-基)氧基-羰基]乙基胺、N,N-双(2-乙酰氧基乙基)-2-[(2-氧代四氢呋喃-3-基)氧基羰基]乙基胺、N,N-双(2-羟基乙基)-2-(4-羟基丁氧基羰基)乙基胺、N,N-双(2-甲酰氧基乙基)-2-(4-甲酰氧基丁氧基羰基)乙基胺、N,N-双(2-甲酰氧基乙基)-2-(2-甲酰氧基乙氧基羰基)乙基胺、N,N-双(2-甲氧基乙基)-2-(甲氧基羰基)乙基胺、N-(2-羟基乙基)-双[2-(甲氧基羰基)乙基]胺、N-(2-乙酰氧基乙基)-双[2-(甲氧基羰基)乙基]胺、N-(2-羟基乙基)-双[2-(乙氧基羰基)乙基]胺、N-(2-乙酰氧基乙基)-双[2-(乙氧基羰基)乙基]胺、N-(3-羟基-1-丙基)-双[2-(甲氧基羰基)乙基]胺、N-(3-乙酰氧基-1-丙基)-双[2-(甲氧基羰基)乙基]胺、N-(2-甲氧基乙基)-双[2-(甲氧基羰基)乙基]胺、N-丁基-双[2-(甲氧基羰基)乙基]胺、N-丁基-双[2-(2-甲氧基乙氧基羰基)乙基]胺、N-甲基-双(2-乙酰氧基乙基)胺、N-乙基-双(2-乙酰氧基乙基)胺、N-甲基-双(2-新戊酰氧基乙基)胺、N-乙基-双[2-(甲氧基羰基氧基)乙基]胺、N-乙基-双[2-(叔丁氧基羰基氧基)乙基]胺、三(甲氧基羰基甲基)胺、三(乙氧基羰基甲基)胺、N-丁基-双(甲氧基羰基甲基)胺、N-己基-双(甲氧基羰基甲基)胺和β-(二乙基氨基)-δ-戊内酯。
可以单独或者两种或更多种混合使用碱性化合物。相对于每100重量份的基础树脂,优选地以0-2重量份、尤其地0.01-1重量份的量配用碱性化合物(F)。多于2重量份的碱性化合物可能导致太低的感光度。
在一个优选的实施方式中,抗蚀剂组合物还含有(E)溶解抑制剂。优选的溶解抑制剂为具有重均分子量100-1,000并且在分子中含有两个或更多个酚羟基的化合物,其中所述酚羟基的氢被酸不稳定基团以10-100mol%的平均比例取代。该化合物具有100-1,000、优选地150-800的Mw。溶解抑制剂可以单独或混合使用,相对于每100重量份的基础树脂,其以0-50重量份、优选地5-50重量份、和更优选地10-30重量份的量添加。溶解抑制剂的量太少可能无法实现分辨率改善,而太大的量趋向于导致图案膜厚度损失和分辨率降低。
此处可使用的溶解抑制剂的示例性、非限制性的实例包括:
双(4-(2'-四氢吡喃基氧基)苯基)甲烷、
双(4-(2'-四氢呋喃基氧基)苯基)甲烷、
双(4-叔丁氧基苯基)甲烷、
双(4-叔丁氧基羰基氧基苯基)甲烷、
双(4-叔丁氧基羰基甲基氧基苯基)甲烷、
双(4-(1'-乙氧基乙氧基)苯基)甲烷、
双(4-(1'-乙氧基丙基氧基)苯基)甲烷、
2,2-双(4'-(2"-四氢吡喃基氧基))丙烷、
2,2-双(4'-(2"-四氢呋喃基氧基)苯基)丙烷、
2,2-双(4'-叔丁氧基苯基)丙烷、
2,2-双(4'-叔丁氧基羰基氧基苯基)丙烷、
2,2-双(4-叔丁氧基羰基甲基氧基苯基)丙烷、
2,2-双(4'-(1"-乙氧基乙氧基)苯基)丙烷、
2,2-双(4'-(1"-乙氧基丙基氧基)苯基)丙烷、
4,4-双(4'-(2"-四氢吡喃基氧基)苯基)戊酸叔丁酯、
4,4-双(4'-(2"-四氢呋喃基氧基)苯基)戊酸叔丁酯、
4,4-双(4'-叔丁氧基苯基)戊酸叔丁酯、
4,4-双(4-叔丁氧基羰基氧基苯基)戊酸叔丁酯、
4,4-双(4'-叔丁氧基羰基甲基氧基苯基)-戊酸叔丁酯、
4,4-双(4'-(1"-乙氧基乙氧基)苯基)戊酸叔丁酯、
4,4-双(4'-(1"-乙氧基丙基氧基)苯基)戊酸叔丁酯、
三(4-(2'-四氢吡喃基氧基)苯基)甲烷、
三(4-(2'-四氢呋喃基氧基)苯基)甲烷、
三(4-叔丁氧基苯基)甲烷、
三(4-叔丁氧基羰基氧基苯基)甲烷、
三(4-叔丁氧基羰基氧基甲基苯基)甲烷、
三(4-(1'-乙氧基乙氧基)苯基)甲烷、
三(4-(1'-乙氧基丙基氧基)苯基)甲烷、
1,1,2-三(4'-(2"-四氢吡喃基氧基)苯基)乙烷、
1,1,2-三(4'-(2"-四氢呋喃基氧基)苯基)乙烷、
1,1,2-三(4'-叔丁氧基苯基)乙烷、
1,1,2-三(4'-叔丁氧基羰基氧基苯基)乙烷、
1,1,2-三(4'-叔丁氧基羰基甲基氧基苯基)乙烷、
1,1,2-三(4'-(1'-乙氧基乙氧基)苯基)乙烷和1,1,2-三(4'-(1'-乙氧基丙基氧基)苯基)乙烷。
如果希望,任意的添加剂如流平剂、染料、颜料和表面活性剂可以添加于抗蚀剂组合物。
表面活性剂的示例性的、非限制性的实例包括非离子型表面活性剂,例如聚氧亚乙基烷基醚类如聚氧亚乙基月桂基醚、聚氧亚乙基硬脂基醚、聚氧亚乙基鲸蜡基醚和聚氧亚乙基油基醚,聚氧亚乙基烷基芳基醚类如聚氧亚乙基辛基苯酚醚和聚氧亚乙基壬基苯酚醚,聚氧亚乙基聚氧亚丙基嵌段共聚物,山梨糖醇酐脂肪酸酯类如山梨糖醇酐单月桂酸酯、山梨糖醇酐单棕榈酸酯和山梨糖醇酐单硬脂酸酯,以及聚氧亚乙基山梨糖醇酐脂肪酸酯类如聚氧亚乙基山梨糖醇酐单月桂酸酯、聚氧亚乙基山梨糖醇酐单棕榈酸酯、聚氧亚乙基山梨糖醇酐单硬脂酸酯、聚氧亚乙基山梨糖醇酐三油酸酯和聚氧亚乙基山梨糖醇酐三硬脂酸酯;氟化学品表面活性剂如EFTOPEF301,EF303和EF352(TohkemProductsCo.,Ltd.),MegafaceF171,F172和F173(DICCorp.),FluoradFC-430和FC-431(Sumitomo3MCo.,Ltd.),SurfynolE1004(NissinChemicalIndustryCo.,Ltd.),AsahiguardAG710,SurflonS-381,S-382,SC101,SC102,SC103,SC104,SC105,SC106,KH-10,KH-20,KH-30和KH-40(AGCSeimiChemicalCo.,Ltd.);有机硅氧烷聚合物KP341,X-70-092和X-70-093(Shin-EtsuChemicalCo.,Ltd.),丙烯酸或甲基丙烯酸PolyflowNo.75和No.95(KyoeishaUshiKagakuKogyoCo.,Ltd.)。特别地,FC-430,SurflonS-381,SurfynolE1004,KH-20和KH-30是优选的。这些表面活性剂可以单独或混合使用。
在抗蚀剂组合物中,每100重量份的基础树脂,以至多2重量份、和优选地至多1重量份的量配用表面活性剂。
在抗蚀剂组合物中,可以添加其他的任选组分,例如用于降低来自基材的漫反射的吸光性物质、分子中具有1,2-萘醌二叠氮化物磺酰基的化合物和溶解促进剂。这样的任选组分可以常规量添加,只要它们不损害本发明的优点。
合适的吸光性物质包括偶氮化合物如2-苯偶氮-4-甲基苯酚和4-羟基-4'-二甲基氨基偶氮苯和姜黄。
分子中具有1,2-萘醌二叠氮化物磺酰基的化合物包括由通式(17)或(18)表示的分子中具有1,2-萘醌二叠氮化物磺酰基的化合物。1,2-萘醌二叠氮化物磺酰基引入其中的该母体化合物的实例包括三-或四羟基二苯甲酮、通式(17)表示的具有酚羟基的调节分子(ballastmolecule),以及包含下式(18)的重复单元并且具有2,000-20,000、优选地3,000-10,000的Mw的酚醛清漆树脂。
其中R101-R106各自独立地为氢、甲基、式(19)的基团或式(20)的基团,j为0-2的整数,k为0-2的整数,条件是当k=0时j为1或2。当k为0和j为1时,A为氢、甲基或式(19)的基团。当k为0和j为2时,一个A为亚甲基或式(21)的基团,并且另一个A为氢、甲基或式(19)的基团。k为1时,A为亚甲基或式(21)的基团。当k为2和j为1时,A为次甲基或式(22)的基团。当j为2时,一个A为亚甲基或式(21)的基团,并且另一个A为次甲基或式(22)的基团。
下标d、e、f、g、h、v和w各自为0-3的整数,满足d+e≤5、f+g≤4和v+w≤3。
式(17)的低核化合物(或调节分子)优选地设计为苯环数为2-20、更优选地2-10、并且甚至更优选地3-6个苯环,并且酚羟基数与苯环数的比率为0.5/1-2.5/1、更优选地0.7-2.0、并且甚至更优选地0.8-1.5。
其中,mm为0-3的整数。
式(18)的酚醛清漆树脂可以通过进行具有下式(23)的酚与醛通过标准方法的缩合反应来合成。
其中,mm为0-3的整数。
具有式(23)的酚的实例包括邻甲酚、间甲酚、对甲酚和3,5-二甲苯酚,其可以单独或混合使用。醛的实例包括甲醛、多聚甲醛、乙醛和苯甲醛,其中优选甲醛。
式(23)的酚和醛优选地以0.2/1-2/1、更优选地0.3-2的摩尔比组合。
将1,2-萘醌二叠氮化物磺酰基引入母体化合物中的优选的方法为,通过1,2-萘醌二叠氮化物磺酰基氯与酚羟基在碱催化剂的存在下的脱氯化氢缩合反应。当母体化合物为式(17)的调节分子或三-或四羟基二苯甲酮时,酚羟基的氢优选地被1,2-萘醌二叠氮化物磺酰基以10-100mol%,更优选地50-100mol%的比例取代。当母体化合物为式(18)的酚醛清漆树脂时,酚羟基的氢优选地被1,2-萘醌二叠氮化物磺酰基以2-50mol%、更优选地3-27mol%的比例取代。
分子中具有1,2-萘醌二叠氮化物磺酰基的化合物优选地以0.1-15重量份、更优选地0.5-10重量份的量添加至80重量份的基础树脂。少于0.1重量份的该化合物可能对于改善抗蚀剂组合物的分辨率无效,而多于15重量份则可能不利地影响感光度。
典型地溶解促进剂为上述定义的式(17)的低核化合物,其中苯环数为2-20,更优选地2-10,并且甚至更优选地3-6个苯环,和酚羟基数与苯环数的比为0.5/1-2.5/1、更优选地0.7-2.0、并且甚至更优选地0.8-1.5。低核化合物的实例以下作为(E-1)至(E-44)示出。
溶解促进剂可以单独或混合使用,其优选地以0-10重量份、更优选地0.05-5重量份的量添加至80重量份的基础树脂。多于10重量份的溶解促进剂可能不利地影响分辨率和耐热性。
工艺
通过任何公知的光刻方法,本发明的正型抗蚀剂组合物可以用于形成图案。例如,通过合适的涂布技术、典型地旋涂将抗蚀剂组合物施涂于基材上。基材可以为硅晶片或在其表面上具有导电层的基材,例如,通过溅射、蒸镀或镀覆形成有金、银、铜、镍等金属的膜的基材。将涂层在80-130℃的温度下预烘焙50-600秒钟以形成具有5-100μm、优选地10-80μm、更优选地20-80μm、和最优选地30-70μm厚度的抗蚀剂膜。接着通过将具有希望图案的掩模置于抗蚀剂膜上,将抗蚀剂膜曝光于具有至多500nm波长的高能辐照如i-线或g-线下。曝光剂量优选地在约1-5,000mJ/cm2、更优选地约100-2,000mJ/cm2的范围内。如果需要,将该膜在热板上在60-150℃下烘焙(PEB)1-10分钟、优选地在80-120℃下、烘焙1-5分钟。之后,通过传统技术,如浸渍显影、水坑式显影或喷雾显影,将抗蚀剂膜用碱的水溶液形式的显影剂例如0.1-5wt%、优选地2-3wt%四甲基氢氧化铵(TMAH)的水溶液显影0.5-20分钟、优选地1-10分钟。以此方式,在基材上形成希望的抗蚀剂图案。显影后,如果需要,可以在50-100℃下进行后烘焙10-600秒钟。
接下来,在带抗蚀剂图案的基材上形成金属图案。具体地,可以进行电镀或无电镀覆以在基材上形成金属图案。被镀覆的金属的实例包括Au、Ag、Cu、Fe、Ni等。金属膜优选地具有5-100μm、更优选地10-70μm、并且甚至更优选地10-60μm的厚度。
在电镀的情形中,可以通过以0.5-20A/dm2的电流密度导通电流约0.5分钟-3小时,在含有金属离子和无机酸(例如,硝酸、硫酸、盐酸或氢氟酸)的镀覆浴中,沉积金属膜。
无电镀覆可以为置换镀覆或还原镀覆。在5-80℃下将基材浸没在通常使用的含有金属盐(例如亚硫酸盐、硫代硫酸盐或盐酸盐)、配位剂、还原剂等的镀覆浴中。
可以将任选的添加剂如公知的表面活性剂添加至电镀和无电镀覆浴。不仅单层镀覆,而且利用电镀和无电镀覆组合的多层镀覆也是可接受的。
如果需要,可以对得到的镀覆层热处理。使用合适的溶剂除去抗蚀剂,留下带金属图案的基材,将其备用于希望的应用。
实施例
以下通过示例的方式而非通过限制的方式给出本发明的实施例。
实施例1-18
通过根据表1中所示的配方选择作为基础树脂的具有如下标示的重复单元的两种聚合物:Polymer1、2或3以及Polymer4、5、6、7、8或9,产酸剂(PAG-1或PAG-2),苯并三唑化合物(B-1),碱性化合物(Amine-1)和表面活性剂,将它们溶解于丙二醇单甲基醚乙酸酯(PGMEA)中,并且通过具有1.0μm孔尺寸的膜过滤器过滤,制备抗蚀剂溶液。将抗蚀剂溶液旋涂于基材(其为通过溅射使铜沉积于其上的6-英寸硅晶片)上,并在热板上在表2中所示的条件下软性烘焙,以形成具有50.0μm厚度的抗蚀剂膜。
比较例1-4
除了使用具有标示如下的重复单元的Polymer2和Polymer10或11作为基础树脂之外,和实施例中同样地制备抗蚀剂溶液。将抗蚀剂溶液旋涂于基材(其为通过溅射使铜沉积于其上的6-英寸硅晶片)上,并在热板上在表2中所示的条件下软性烘焙(softbake),以形成具有50.0μm厚度的抗蚀剂膜。
Polymer1
Mw=7,400
Mw/Mn=1.05
Polymer2
Mw=12,000
Mw/Mn=1.85
Polymer3
Mw=15,000
Mw/Mn=1.95
Polymer4
Mw=5,500
Mw/Mn=2.01
Polymer5
Mw=6,200
Mw/Mn=1.97
Polymer6
Mw=4,600
Mw/Mn=1.90
Polymer7
Mw=11,000
Mw/Mn=1.97
Polymer8
Mw=7,700
Mw/Mn=1.95
Polymer9
Mw=4,400
Mw/Mn=1.95
Polymer10
Mw=80,000
Mw/Mn=4.44
Polymer11
Mw=124,000
Mw/Mn=5.10
苯并三唑化合物B-1
表1
括号中的值为重量份。
需要注意的是,使用的表面活性剂为0.02重量份X-70-093(含全氟烷基的硅氧烷基团与聚氧亚乙基型聚醚基团组合的表面活性剂,可从Shin-EtsuChemicalCo.,Ltd.得到)
抗蚀剂组合物的图案化
接下来,使用i-线步进器NSR-1755i7A(NikonCorp.,NA=0.50),将抗蚀剂膜通过矩形曝光于i-线。将抗蚀剂膜在表2中所示的条件下烘焙(PEB)并且用2.38wt%的四甲基氢氧化铵水溶液显影。具体地,通过将显影剂分配至基材10秒钟,同时,旋转基材并在抗蚀剂膜上将显影剂保持静止50秒钟,而进行显影。分配和静态保持显影剂的步骤重复6次。这之后,用去离子水冲洗并干燥。
在扫描电子显微镜(SEM)下观察自显影得到的抗蚀剂图案。将感光度定义为对于掩模尺寸20μm以20-μm1:1分辨接触孔图案的曝光剂量(mJ/cm2),结果示于表2。该剂量下的20-μm1:1接触孔图案的轮廓也记录在表2中。确认了是否在接触孔的底部上留下渣滓或残留物。还确认了,由于气泡等的产生,图案是否变形和/或崩溃。
表2
耐开裂性试验
如上所述抗蚀剂图案形成后,通过在100W下运行干蚀刻系统DEM-451(NichidenAnelvaCo.,Ltd.)30秒钟,对抗蚀剂图案和基材表面用氧等离子体处理,进行灰化。将基材浸渍在金镀覆浴(TanakaPreciousMetalsK.K.,MicrofabAu100,pH4.6)中,在其中通过恒定电流在60℃进行金电镀100分钟,沉积约15μm厚的金层。镀覆后,用流动的去离子水冲洗表面。在光学显微镜和SEM下观察抗蚀剂表面。对抗蚀剂膜考察由镀覆的生长应力引起的变形和开裂。关于耐开裂性,检测抗蚀剂图案上的4,500点或开裂敏感的角,如图1所示。计数产生的裂纹数。当在4,500点中计数少于100点时,将样品评定为高的耐开裂性。结果示于表3。图1中,"A"命名为开裂检测区,其在50μm-10μm范围的一次拍摄内包括6×5×5=150点,表明整个晶片表面(30次拍摄,示于左边)上检测150×30=4,500点。
焊料镀覆浴试验
如上所述抗蚀剂图案形成后,将基材浸渍在镀覆浴中。然后,在SEM下观察抗蚀剂图案。镀覆浴浸渍后的抗蚀剂图案未从浸渍前的抗蚀剂图案变化时,将样品评定为良好。结果示于表3。
镀覆浴条件包括电镀浴TS-120(Sn-Ag合金镀覆浴,IshiharaChemicalCo.,Ltd.),25℃,和120分钟的浸渍。
表3
耐开裂性试验 | 焊料镀覆浴试验 | |
实施例1 | 良好 | 未变 |
实施例2 | 良好 | 未变 |
实施例3 | 良好 | 未变 |
实施例4 | 良好 | 未变 |
实施例5 | 良好 | 未变 |
实施例6 | 良好 | 未变 |
实施例7 | 良好 | 未变 |
实施例8 | 良好 | 未变 |
实施例9 | 良好 | 未变 |
实施例10 | 良好 | 未变 |
实施例11 | 良好 | 未变 |
实施例12 | 良好 | 未变 |
实施例13 | 良好 | 未变 |
实施例14 | 良好 | 未变 |
实施例15 | 良好 | 未变 |
实施例16 | 良好 | 未变 |
实施例17 | 良好 | 未变 |
实施例18 | 良好 | 未变 |
日本专利申请No.2014-118737通过引用并入本文。
尽管已经描述了一些优选的实施方式,仍可以根据上述教导对其做出许多改进和变形。因此,应理解,在不脱离所附权利要求的范围可以不同于具体描述的方式实施本发明。
Claims (12)
1.化学放大正型抗蚀剂组合物,其包含(A)有机溶剂、(B)基础树脂和(C)产酸剂,
所述基础树脂(B)包含:包含由通式(1)表示的重复单元并且具有1,000-500,000重均分子量的第一聚合物,和包含由通式(2)表示的丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯重复单元并且具有1,000-500,000重均分子量的第二聚合物,
其中R1为氢、羟基、直链烷基、支链烷基、卤素或三氟甲基,R2为氢、羟基、卤素或三氟甲基,R3为C4-C12叔烷基,R4为氢、任选取代的烷基、任选取代的烷氧基、-C(CF3)2-OH、其中每个烷基基团具有1-6个碳原子的三烷基甲硅烷氧基、C4-C20氧代烷氧基、四氢吡喃基氧基、四氢呋喃基氧基或三烷基甲硅烷氧基,R5为氢或甲基,R6为氢、甲基、烷氧基羰基、氰基、卤素或三氟甲基,R7为C4-C30烷基、n为0或1-4的正整数,m为0或1-5的正整数,p、r和s各自为0或正数,q为正数,并且p+q+r+s=1,
其中R8为氢或甲基,并且R9为直链、支链或环状的C1-C24烷基,或含有氧、硫或氮的C1-C24单价有机基团。
2.权利要求1的抗蚀剂组合物,其中式(2)中的R8为氢。
3.权利要求1的抗蚀剂组合物,其中式(2)中的R9选自直链、支链或环状的C1-C12烷基、C2-C12烷氧基烷基、C1-C12羟基烷基、式(3)的有机基团以及式(4)的有机基团,
-(RO)n-R'(3)
其中R为C2-C4亚烷基,R'为C1-C6烷基,并且n为1-6的整数,
其中R"为直链、支链或环状的C1-C12烷基、C2-C12烷氧基烷基、C1-C12羟基烷基或C3-C12(聚)亚烷基二醇烷基。
4.权利要求1的抗蚀剂组合物,其中第一聚合物包含至少一种选自下式(5)-(7)的重复单元:
其中R1、R2、R3、m和n如上定义,p和q为正数,p+q=1,
其中R1、R2、R3、R5、R6、R7、m和n定义如上,p、q和s为正数,p+q+s=1,
其中R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、m和n定义如上,p、q、r和s为正数,p+q+r+s=1。
5.权利要求1的抗蚀剂组合物,其中R4的任选取代的烷氧基为下式(8)的基团、下式(9)的基团或直链、支链或环状的C4-C20叔烷氧基,
其中R13、R14、R15、R16和R17各自独立地为氢、或者直链或支链的C1-C8烷基,R13和R14、R13和R15、或者R14和R15可成对结合在一起以与它们所连接的碳原子或碳原子和氧原子形成环,R13、R14和R15成环时它们中的每个为直链或支链的C1-C18亚烷基,R18为直链、支链或环状的C4-C40烷基,并且a为0或1-4的整数。
6.权利要求1的抗蚀剂组合物,其中第一聚合物包含下式(10)的重复单元:
其中R7定义如上,p、q和s为正数,p+q+s=1。
7.权利要求1的抗蚀剂组合物,还包含具有通式(11)或(12)的(D)苯并三唑化合物:
其中,P为氢、羟基、任选取代的C1-C6烷基、任选取代的苯基、具有磺酸或其衍生物的取代基团或者-Z-Y,Z为可以被羧基取代的C2-C12的亚烷基、亚环烷基或亚烷基醚基团,Y为羟基、C1-C6烷氧基、羧基或其中每个烷基基团具有1-6个碳原子的二烷基氨基,Q为氢、卤素、羟基、C1-C6烷基、C1-C6烷氧基或者具有式(13)的有机基团:
其中R12为氢或C1-C12烷基,x为0或1,
其中T为氢、羟基、C1-C6烷基、或苯基,并且W为氢、卤素、羟基、C1-C6烷基或C1-C6烷氧基。
8.权利要求1的抗蚀剂组合物,还包含(E)溶解抑制剂。
9.权利要求1的抗蚀剂组合物,还包含(F)碱性化合物,条件是式(11)或(12)的苯并三唑化合物不包括在该碱性化合物中。
10.图案形成方法,包括以下步骤:
(i)将权利要求1的抗蚀剂组合物涂布到基材上并且预烘焙以形成抗蚀剂膜,
(ii)通过光掩模将该抗蚀剂膜曝光于具有至多500nm波长的UV辐照,和
(iii)任选地烘焙,并用显影剂显影以形成抗蚀剂图案。
11.权利要求10的方法,其中该基材为在其表面上具有导电层的基材,并且该方法在显影步骤(iii)之后还包括:
(iv)将带有抗蚀剂图案的基材用氧等离子体进行灰化以由此除去在图案上的任何抗蚀剂残渣并使抗蚀剂膜表面呈亲水性,
(v)使用抗蚀剂图案作为模具进行电镀或无电镀覆,以由此在导电基材上沉积金属图案达预定的厚度,和
(vi)从基材除去已经用作沉积金属图案的模具的抗蚀剂成分。
12.权利要求10的方法,其中该抗蚀剂膜具有5-100μm的厚度。
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