JP6571912B2 - 樹状化合物、フォトレジスト組成物、および電子デバイスを作製する方法 - Google Patents
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Description
(式中、
Lは、各分岐上に官能基を備えた2つ以上の分岐を有する、置換もしくは非置換の分岐したC1−30脂肪族基、C5−30芳香族基またはC6−30アラルキル基であり、そこで官能基は、アミン、エーテル、カルボニル、エステル、アミド、サルフェート、スルホネート、スルホンイミド、または前述の基の少なくとも1つを含む組み合わせから独立して選択され;
Xは、エーテル、エステル、カルボネート、アミン、アミド、尿素、サルフェート、スルホネートまたはスルホンアミドを含有する基を任意で含む、置換もしくは非置換のC1−30アルキル基、C1−30フルオロアルキル基、C3−30シクロアルキル基、またはC3−30フルオロシクロアルキル基であり;
Tは、置換もしくは非置換、C5以上の環状、多環式または縮合多環式の脂肪族基、芳香族基、酸不安定基または環状ラクトンを含む末端基であり、そこで末端基中の1つまたは複数の炭素原子はヘテロ原子により置換することができ;
nは1以上の整数から選択された世代数であり;
yは与えられた樹状世代n内の連結基Lの数値であり、1以上の整数から選択され;
wは最終樹状世代n内の連結基Lの末端分岐の数値であり、2以上の整数から選択され;
そこで第一世代(n=1)については、LはXへ共有結合で連結され、任意の後続する世代(n=2以上)については、後続する世代のLは前の世代(n−1)の基Lに接続され、各々の連結基Lの末端分岐は最終樹状世代内の末端基Tにおいて終結し;
Z+は光反応性陽イオンである)
である。
のものを含む。式(I)において、Lは、各分岐上に官能基を備えた2つ以上の分岐を有する、置換もしくは非置換の分岐したC1−30脂肪族基、C5−30芳香族基またはC6−30アラルキル基であり、そこで官能基は、アミン、エーテル、カルボニル、エステル、アミド、サルフェート、スルホネート、スルホンイミド、または前述の基の少なくとも1つを含む組み合わせから独立して選択される。Xは、エーテル、エステル、カルボネート、アミン、アミド、尿素、サルフェート、スルホネートまたはスルホンアミドを含有する基を任意で含む、置換もしくは非置換のC1−30(好ましくはC1−10)アルキル基、C1−30(好ましくはC1−10)フルオロアルキル基、C3−30(好ましくはC3−10)シクロアルキル基、またはC3−30(好ましくはC3−10)フルオロシクロアルキル基である。Tは、置換もしくは非置換、C5以上の環状、多環式または縮合多環式の脂肪族基、芳香族基、酸不安定基または環状ラクトンを含む末端基であり、そこで末端基中の1つまたは複数の炭素原子はヘテロ原子により置換することができる。nは1以上の整数から選択された世代数であり;yは与えられた樹状世代n内の連結基Lの数値であり、1以上の整数から選択され;wは最終樹状世代n内の連結基Lの末端分岐の数値であり、2以上の整数から選択される。第一世代(n=1)については、LはXへ共有結合で連結され、任意の後続する世代(n=2以上)については、後続する世代のLは前の世代(n−1)の基Lに接続され、各々の連結基Lの末端分岐は最終樹状世代内の末端基Tにおいて終結する。Z+は光反応性陽イオンである。
のものを含む。上記の式において、各々のTは、独立して、C5以上の環状、多環式もしくは縮合多環式脂肪族基、芳香族基、酸不安定基、環状ラクトン、環状スルトン、塩基不安定基、または塩基可溶性基であり、そこでTは、1つまたは複数の水酸基、シアノ基、ヘテロ原子、アミン基、エーテル基またはエステル基により任意で置換される。各々のR3およびR4は、独立して、H、C1−10アルキル、C3−10シクロアルキルまたはC3−10フルオロシクロアルキルである。各々のR5およびR6は、独立して、H、F、C1−10アルキル、C1−10フルオロアルキル、C3−10シクロアルキルまたはC3−10フルオロシクロアルキルであり、そこで少なくとも1つのR5およびR6はFを含有する。Z+は有機陽イオンまたは無機陽イオンであり、nおよびmは独立して1〜3の整数である。
(式中、各々のR3およびR4は、独立して、H、C1−10アルキル、C3−10シクロアルキルまたはC3−10フルオロシクロアルキルであり;各々のR5およびR6は、独立して、H、F、C1−10アルキル、C1−10フルオロアルキル、C3−10シクロアルキルまたはC3−10フルオロシクロアルキルであり;少なくとも1つのR5および/またはR6はFを含有し;各々のR7およびR8は、独立して、アルキル、シクロアルキルまたは置換されたシクロアルキルであり、共に接続して、脂肪族、芳香族、ヘテロ芳香族環状または多環式のモイエティを形成することができ;Z+は有機イオンまたは無機陽イオンである)のものを含む。
(式中、各々のR1は、独立して、置換または非置換のC1−20アルキル、C1−20フルオロアルキル、C3−20シクロアルキル、C3−20フルオロシクロアルキル、C2−20アルケニル、C2−20フルオロアルケニル、C6−20アリール、C6−20フルオロアリール、C5−20ヘテロアリール、C7−20アラルキル、C7−20フルオロアラルキル、C6−20ヘテロアラルキルであり、ArはC5−30芳香族含有基であり、そこでR1基は共に、またはAr基と共になったR1基は、硫黄原子と共に環を形成することができ、硫黄原子を備えた環はヘテロ原子またはカルボニル基を任意で含む)の陽イオンである。
(式中、各々のR1は、独立して、置換もしくは非置換のC1−20アルキル、C1−20フルオロアルキル、C3−20シクロアルキル、C3−20フルオロシクロアルキル、C2−20アルケニル、C2−20フルオロアルケニル、C6−20アリール、C6−20フルオロアリール、C5−20ヘテロアリール、C7−20アラルキル、C7−20フルオロアラルキル、またはC6−20ヘテロアラルキルであり、そこでR1は、独立して、非置換または酸不安定基、塩基不安定基もしくは塩基可溶性基を含むようにさらに置換され、そこで各々のR1は分離しているかまたは他のR1へおよび/もしくは陽イオンの芳香族基へ接続され;R2は、H、ハロゲン原子、C1−20アルキル、C1−20フルオロアルキル、C1−20アルコキシ、C1−20フルオロアルコキシ、C1−20チオアルコキシ、C1−20フルオロチオアルコキシ、C1−20アルコキシカルボニル、C1−20フルオロアルコキシカルボニル、C1−20チオアルコキシカルボニル、C1−20フルオロチオアルコキシカルボニル、C3−20シクロアルキル、C3−20フルオロシクロアルキル、C3−20シクロアルコキシ、C3−20フルオロシクロアルコキシ、C2−20アルケニル、C2−20フルオロアルケニル、C6−20アリール、C6−20フルオロアリール、C6−20アリールオキシ、C6−20フルオロアリールオキシ、C5−20ヘテロアリール、C5−20ヘテロアリールオキシ、C5−20ヘテロアリールオキシ、C7−20アラルキル、C7−20フルオロアラルキル、C7−20アラルキルオキシC7−20、フルオロアラルキルオキシまたはC6−20ヘテロアラルキルまたはC6−20ヘテロアラルキルオキシであり、そこでR2は、非置換または酸不安定基、塩基不安定基もしくは塩基可溶性基を含むように置換され、wは1〜5の整数である)のものを含む。
または前述のモノマーの少なくとも1つを含む組み合わせ(式中、Raは、H、F、CN、C1−10アルキルまたはC1−10フルオロアルキルである)を含むが、これらに限定されない。
または前述のモノマーの少なくとも1つを含む組み合わせ(式中、Raは、H、F、CN、C1−10アルキルまたはC1−10フルオロアルキルである)を含むが、これらに限定されない。
または前述のモノマーの少なくとも1つを含む組み合わせ(式中、Raは、H、F、CN、C1−10アルキルまたはC1−10フルオロアルキルであり、RcはC1−4パーフルオロアルキル基である)を含むが、これらに限定されない。
または前述のモノマーおよび少なくとも1つの追加のモノマーを含む組み合わせ(式中、RaはH、C1−6アルキルまたはCF3である)を含む。
OHTPS TriAd−TFBS(20)の合成は、スキーム3中で略述され、以下のパラグラフ中で記載されるような以下の5工程の合成によって調製された。詳細な合成プロセスを以下で提示する。
第二世代の樹状光酸発生剤TPS tetraAd−TFBS(24)の合成は、スキーム4中で略述され、以下のパラグラフ中で記載されるような以下の多重工程の合成によって調製された。化合物3はスキーム1について記述されたものと同じ合成に従って作製される。他の工程についての合成プロセスは以下で説明する。
様々なPAGについての酸拡散距離を以下のように決定した。酸検出層の配合は、以下に示される酸切断可能ポリマー(2−アダマンチル−2−プロピルメタクリレート/α−(γ−ブチロラクトン)メタクリレート/1−ヒドロキシアダマンチル−3−メタクリレートターポリマー、30/50/20のモル比、分子量=10K g/mol)(ポリマーA1)(全配合のうちの5.981重量%)、およびクエンチャーとしてのtert−ブチル4−ヒドロキシピペリジン−1−カルボキシレート(全配合のうちの0.019重量%)を、プロピレングリコールメチルエーテルアセテー卜(PGMEA)およびメチル2−ヒドロキシイソブチラート(HBM)の50/50(w/w)混合物中で、組み合わせることによって調製された。
D=(ΔL/2*erfc Eth/E)2/tPEB (方程式1)
式中、ΔLは露光領域と非露光領域との間の厚みの差異(本明細書においてフィルム厚損失とも称される)であり、tPEBはPEB時間であり、erfcは誤差補関数であり、Ethはフィルム厚損失が初めて観察された照射線量(mJ/cm2で)であり、Eは照射線量(mJ/cm2で)である。一旦拡散率が決定されたならば、次いで拡散距離(DL)を以下の方程式2を使用して計算した。
DL=2*(D*tPEB)1/2 (方程式2)
光酸発生剤は、NTDプロセスにおける使用が見出される様々な有機溶媒中の可溶性についておよび/またはレジスト配合溶媒として評価された。評価は、PAG/溶媒混合物の全重量に基づいて2重量%のPAGを使用し、様々な有機溶媒を使用して、実施例1のPAG(TPS DiAd−TFBS)および比較のPAG2について室温で行なわれた。結果を表2中で示す。
液浸リソグラフィーは、TEL Clean Track Lithius i+コーティング装置/現像装置と連結されたASML Twinscan XT:1900iスキャナを使用して、300mmのシリコンウエハ上で実行された。シリコンウエハをAR(商標)40A反射防止剤(Rohm and Haas Electronic Materials)によりスピンコートし、215℃で60秒間ベークして、840Åの厚みを備えた第1のBARCフィルムを得た。次に第2のBARC層を、AR(商標)124 antireflectant(Rohm and Haas Electronic Materials)を使用して第1のBARCの上にコーティングし、205℃で60秒間ベークして、200Åの上部BARC層を生成した。次いでフォトレジストを、二重BARCコーティングウエハ上にコーティングし、90℃で60秒間ソフトベークして、900Åの厚みを備えたレジスト層を提供した。フォトレジストコーティングウエハは、単一露光条件下で6%弱化した位相シフトマスクを介して露光された。ポストパターンを有するマスクを介し、1.35のNA、0.97のアウターσ、0.80のインナーσおよびX−Y偏向の輪帯照明を使用する、単一露光プロセスを実行して、コンタクトホールパターンをプリントする。露光したウエハに100℃で60秒間露光後ベークを行い、次いでTEL CLEAN TRACK LITHIUS i+コーティング装置/現像装置上でn−酢酸ブチル現像液を25秒間使用して現像して、ネガティブトーンパターンを得た。50nmのコンタクトホールをプリントする最適のエネルギー(Eop)は限界寸法(CD)値のプロットによって決定され、これは60nmでのマスクCD(マスク上の不透過性ポストの直径)および90nmでのピッチCD(マスクCD+隣接するポストの間の距離)を使用して、露光エネルギーの関数としてトップダウン走査電子顕微鏡(SEM)(Hitachi CG4000 CD−SEM)上で測定された。限界寸法均一性(CDU)および露光寛容度(EL)は、トップダウン走査電子顕微鏡法によって捕捉されたイメージの加工によって決定された。CDUは240のCD値の3σとして測定された。ELは、サイジングエネルギーによって正規化された、標的直径の±10%をプリントする露光エネルギーにおける差異として決定された。
液浸リソグラフィーを、リソグラフィー加工および評価(1)で上記されたように、以下の変化と共に実行した。コンタクトホールポストパターン(60nm直径/112nmピッチ)を有するマスクを介し、1.35のNA、0.85のアウターσ、0.65のインナーσおよびX−Y偏向のQuad−30照明を使用する、単一露光プロセスを実行して、コンタクトホールパターンをプリントする。露光したウエハに100℃で60秒間露光後ベークを行い、次いで2−ヘプタノン現像液を25秒間使用してNTDプロセスにおいて現像して、ネガティブトーンパターンを得た。53nmのホールをプリントする最適のエネルギー(Eop)、ELおよびCDUを、リソグラフィー加工および評価(1)に関する上記の手順を使用して決定した。加えて、焦点寛容度(FL)をトップダウン走査電子顕微鏡法によって捕捉されたイメージにより決定した。焦点寛容度(FL)は、標的直径の±10%内に限界寸法がとどまる焦点の長さ範囲の測定によって決定された。レジストパターンプロファイルは、忠実度について視覚的に検査した。結果を表5中で示す。
Claims (13)
- 陰イオン基および連結基を含む焦点を含む陰イオン性デンドロンと;
光反応性陽イオンと
を含む、樹状化合物であって、
前記樹状化合物が、以下の一般式(I)
Lは、各分岐上に官能基を備えた2つ以上の分岐を有する、置換もしくは非置換の分岐したC1−30脂肪族基、C5−30芳香族基またはC6−30アラルキレン基であり、そこで官能基は、アミン、エーテル、カルボニル、エステル、アミド、スルホネート、スルホンイミド、または前述の基の少なくとも1つを含む組み合わせから独立して選択され;
Xは、エーテル、エステル、カルボネート、アミン、アミド、スルホネートまたはスルホンアミドを含有する基を任意で含む、置換もしくは非置換のC1−30アルキレン基、C1−30フルオロアルキレン基、C3−30シクロアルキレン基、またはC3−30フルオロシクロアルキレン基であり;
Tは、C5以上の環状、多環式または縮合多環式の脂肪族基、芳香族基、酸不安定基または環状ラクトンを含む末端基であり、前記酸不安定基は第三級エステル基、ケタール基およびアセタール基からなる群から選択され、かつ前記ケタール基は2つのTが結合することによって形成されてもよく、前記C 5 以上の環状、多環式または縮合多環式の脂肪族基、前記芳香族基、前記酸不安定基及び前記環状ラクトンは置換されていても非置換であってもよく、末端基中の1つまたは複数の炭素原子はヘテロ原子により置換することができ;
nは2以上の整数から選択された世代数であり;
yは与えられた樹状世代n内の連結基Lの数値であり、1以上の整数から選択され;
wは最終樹状世代n内の連結基Lの末端分岐の数値であり、4以上の整数から選択され;
そこで第一世代(n=1)については、LはXへ共有結合で連結され、任意の後続する世代(n=2以上)については、後続する世代のLは前の世代(n−1)の基Lに接続され、各々の連結基Lの末端分岐は最終樹状世代内の末端基Tにおいて終結し;
Z+は光反応性陽イオンである)
である、樹状化合物。 - 1つまたは複数の末端基Tが前記酸不安定基を含む、請求項1に記載の樹状化合物。
- 前記酸不安定基が、第三級エステル基である、請求項2に記載の樹状化合物。
- 前記Z+が、以下の式VIa、VIb、VIc、VIdまたはVIe
各々のR1は、独立して、置換もしくは非置換のC1−20アルキル、C1−20フルオロアルキル、C3−20シクロアルキル、C3−20フルオロシクロアルキル、C2−20アルケニル、C2−20フルオロアルケニル、C6−20アリール、C6−20フルオロアリール、C5−20ヘテロアリール、C7−20アラルキル、C7−20フルオロアラルキル、またはC6−20ヘテロアラルキルであり、そこでR1は、独立して、非置換または、第三級エステル基、ケタール基およびアセタール基からなる群から選択される酸不安定基を含むようにさらに置換され、そこで各々のR1は分離しているかまたは他のR1へおよび/もしくは陽イオンの芳香族基へ接続され;
R2は、H、ハロゲン原子、C1−20アルキル、C1−20フルオロアルキル、C1−20アルコキシ、C1−20フルオロアルコキシ、C1−20チオアルコキシ、C1−20フルオロチオアルコキシ、C1−20アルコキシカルボニル、C1−20フルオロアルコキシカルボニル、C1−20チオアルコキシカルボニル、C1−20フルオロチオアルコキシカルボニル、C3−20シクロアルキル、C3−20フルオロシクロアルキル、C3−20シクロアルコキシ、C3−20フルオロシクロアルコキシ、C2−20アルケニル、C2−20フルオロアルケニル、C6−20アリール、C6−20フルオロアリール、C6−20アリールオキシ、C6−20フルオロアリールオキシ、C5−20ヘテロアリール、C5−20ヘテロアリールオキシ、C7−20アラルキル、C7−20フルオロアラルキル、C7−20アラルキルオキシ、C7−20フルオロアラルキルオキシまたはC6−20ヘテロアラルキルまたはC6−20ヘテロアラルキルオキシであり、そこでR2は、非置換または第三級エステル基、ケタール基およびアセタール基からなる群から選択される酸不安定基を含むように置換され、wは1〜5の整数である)
の陽イオンである、請求項1〜3のいずれかに記載の樹状化合物。 - 前記樹状化合物が、以下の式(IIb)
各々のR3およびR4は、独立して、H、C1−10アルキル、C3−10シクロアルキルまたはC3−10フルオロシクロアルキルであり;
各々のR5およびR6は、独立して、H、F、C1−10アルキル、C1−10フルオロアルキル、C3−10シクロアルキルまたはC3−10フルオロシクロアルキルであり、そこで少なくとも1つのR5およびR6はFを含有し;
Z+は陽イオンであり;並びに、
nおよびmは独立して1〜3の整数である)
の化合物である、請求項1の樹状化合物。 - 前記樹状化合物が、以下の式(IIIb)
各々のR5およびR6は、独立して、H、F、C1−10アルキル、C1−10フルオロアルキル、C3−10シクロアルキルまたはC3−10フルオロシクロアルキルであり;少なくとも1つのR5および/またはR6はFを含有し;
各々のR7およびR8は、独立して、アルキル、シクロアルキルまたは置換されたシクロアルキルであり、共に接続して、脂肪族、芳香族、ヘテロ芳香族環状または多環式のモイエティを形成することができ;
Z+は陽イオンであり;並びに、
nおよびmは独立して1〜3の整数である)
の化合物である、請求項1〜3のいずれかに記載の樹状化合物。 - 前記樹状化合物が、以下の式(IIc)
各々のR3およびR4は、独立して、H、C1−10アルキル、C3−10シクロアルキルまたはC3−10フルオロシクロアルキルであり;
各々のR5およびR6は、独立して、H、F、C1−10アルキル、C1−10フルオロアルキル、C3−10シクロアルキルまたはC3−10フルオロシクロアルキルであり、そこで少なくとも1つのR5およびR6はFを含有し;
Z+は陽イオンであり、
nおよびmは独立して1〜3の整数である)
の化合物である、請求項1〜3のいずれかに記載の樹状化合物。 - 酸感受性ポリマーと、
請求項1〜9のいずれか一項に記載の樹状化合物と
を含む、フォトレジスト組成物。 - (a)請求項10または11に記載のフォトレジスト組成物の層を基板上に適用することと;
(b)フォトレジスト組成物層を活性化照射へパターン形成した様式で露光することと;
(c)露光したフォトレジスト組成物層を現像してレジストレリーフイメージを提供することと
を含む、電子デバイスを形成する方法。 - 前記活性化照射がEUV照射である、請求項12に記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US201261748023P | 2012-12-31 | 2012-12-31 | |
US61/748,023 | 2012-12-31 |
Publications (2)
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