TW201841954A - 阻劑組成物及阻劑圖型之形成方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本發明為有關阻劑組成物及阻劑圖型之形成方法。 本案為基於2017年1月25日於日本申請的特願2017-011707號及特願2017-011712號為基礎主張優先權,該內容係援用於本案。
微影蝕刻技術中,多使用例如於基板上形成由阻劑材料所形成之阻劑膜,對該阻劑膜進行選擇性曝光,實施顯影處理之方式,而於前述阻劑膜形成特定形狀的阻劑圖型等步驟進行。阻劑膜的曝光部改變為可溶解於顯影液之特性的阻劑材料稱為正型、阻劑膜的曝光部改變為不溶解於顯影液之特性的阻劑材料稱為負型之阻劑材料。 近年來,於半導體元件或液晶顯示元件之製造中,因微影蝕刻技術之進步而急速地使圖型進入微細化。微細化之方法,一般為將曝光光源施以短波長化(高能量化)之方式進行。具體而言,以往為使用以g線、i線為代表的紫外線,但現在則開始使用KrF準分子雷射,或ArF準分子雷射進行半導體元件之量產。又,對於較該些準分子雷射具有更短波長(高能量)的EUV(極紫外線),或EB(電子線)、X線等,亦已開始進行研究。
阻劑材料中,則尋求對於該些曝光光源之感度、可重現微細尺寸圖型的解析度等的微影蝕刻特性。 可滿足該些需求的阻劑材料,以往為使用含有經由酸的作用而對顯影液之溶解性產生變化的基材成份,與經由曝光而產生酸的酸產生劑成份的化學增幅型阻劑組成物。 例如上述顯影液為鹼顯影液(鹼顯影製程)時,正型化學增幅型阻劑組成物,一般為使用含有經由酸之作用而增大對鹼顯影液之溶解性的樹脂成份(基底樹脂),與酸產生劑成份者。使用該阻劑組成物所形成的阻劑膜,於阻劑圖型形成過程中,進行選擇性曝光時,於曝光部中,會由酸產生劑成份產生酸,經由該酸之作用而增大基底樹脂之極性,使阻劑膜的曝光部相對於鹼顯影液為可溶。因此,經由鹼顯影處理,可使阻劑膜的未曝光部以圖型方式殘留,而形成正型圖型(例如專利文獻1內容說明)。
又,阻劑材料,以往亦有使用含有對鹼顯影液為可溶性的基材成份(鹼可溶性基材成份),與經由曝光而產生酸的酸產生劑成份,與交聯劑成份的化學增幅型阻劑組成物。該化學增幅型阻劑組成物,例如,經由曝光而由酸產生劑成份產生酸時,基於該酸之作用,而引起該鹼可溶性基材成份與交聯劑成份之間的交聯,其結果,則會降低對鹼顯影液之溶解性。因此,於阻劑圖型之形成中,對於將該化學增幅型阻劑組成物塗佈於支撐體上所得之阻劑膜進行選擇性曝光時,阻劑膜的曝光部於轉變為對鹼顯影液為難溶性的同時,阻劑膜之未曝光部則仍對鹼顯影液為可溶性而未有變化,故使用鹼顯影液進行顯影時,即可形成負型阻劑圖型(例如專利文獻2內容說明)。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]特開2003-241385號公報 [專利文獻2]特開2007-084502號公報
[發明所欲解決之問題]
此外,近年來,於阻劑圖型的更加微細化之過程中,例如於使用電子線或EUV之微影蝕刻,多以形成數十nm的微細圖型為目標。該些阻劑圖型尺寸越小時,阻劑組成物則被要求更高的解析力。 但欲使用上述正型化學增幅型阻劑組成物,形成更微細的圖型時,阻劑膜的曝光部,特別是膜厚方向,會有生成光學強度較弱的區域,而造成阻劑圖型的解析度容易降低之問題。 對於此點,於形成如上述微細尺寸的圖型時,以使用含有鹼可溶性基材成份與酸產生劑成份與交聯劑成份的化學增幅型阻劑組成物,將光學強度較弱區域選擇性地溶解去除,以形成阻劑圖型(負型阻劑圖型)之方法為有效者。但,含有該交聯劑成份的以往化學增幅型阻劑組成物,於形成使用電子線等作為曝光光源的阻劑圖型中,因阻劑膜的曝光部的交聯性不夠高,故其解析力並不充份。
本發明為鑑於上述情事所提出者,特別是提供一種使用電子線或EUV之微影蝕刻中,可提高解析力的阻劑組成物及阻劑圖型之形成方法為目的。 [解決問題之方法]
為解決上述之問題,本發明為採用以下的構成內容。 即,本發明之第1態樣為,一種阻劑組成物,其為經由曝光而產生酸,而經由酸的作用而對顯影液之溶解性產生變化的阻劑組成物,其特徵為含有:具有由下述通式(a0-1)所表示之化合物所衍生之結構單位的高分子化合物(A1),與下述通式(b1)所表示之酸產生劑(B1),與經由曝光而分解而喪失酸擴散控制性的光崩壞性鹼(D1)。
[式(a0-1)中,Rax0
為含有聚合性基之基;Wax0
為(nax0
+1)價之芳香族烴基;又,Rax0
與Wax0
可形成縮合環構造;nax0
為1~3之整數;Yax01
為羰基或單鍵;Rax01
為可具有取代基之烴基或氫原子;式(b1)中,R101
為可具有取代基之環式基、可具有取代基之鏈狀烷基,或可具有取代基之鏈狀烯基。R102
為碳數1~5之氟化烷基或氟原子。Y101
為包含氧原子的2價之連結基或單鍵;V101
為伸烷基、氟化伸烷基或單鍵;m為1以上之整數,又,M’m+
為m價之鎓陽離子]。
本發明之第2態樣為,一種阻劑圖型之形成方法,其特徵為具有:於支撐體上,使用前述第1態樣之阻劑組成物形成阻劑膜之步驟、使前述阻劑膜曝光之步驟,及使前述曝光後的阻劑膜進行顯影,形成阻劑圖型之步驟。
本發明之第3態樣為,一種阻劑組成物,其為經由曝光而產生酸,而經由酸的作用而對顯影液之溶解性產生變化的阻劑組成物,其特徵為含有:經由酸的作用而對顯影液之溶解性產生變化的基材成份(A’),與對鹼顯影液具有分解性之氟添加劑成份(F’);前述基材成份(A’)含有:具有由下述通式(a0-1)所表示之化合物所衍生之結構單位的高分子化合物(A1’);前述氟添加劑成份(F’)含有:具有含鹼解離性基之結構單位(f1’)的氟樹脂成份(F1’)。
[式中,Rax0
為含有聚合性基之基;Wax0
為(nax0
+1)價之芳香族烴基;又,Rax0
與Wax0
可形成縮合環構造;nax0
為1~3之整數;Yax01
為羰基或單鍵;Rax01
為可具有取代基之烴基或氫原子]。
本發明之第4態樣為,一種阻劑圖型之形成方法,其特徵為具有:於支撐體上,使用前述第3態樣之阻劑組成物形成阻劑膜之步驟、使前述阻劑膜曝光之步驟,及使前述曝光後的阻劑膜進行鹼顯影而形成阻劑圖型步驟。 [發明之效果]
使用本發明之阻劑組成物時,於電子線或EUV之微影蝕刻中,可提高解析力。 依本發明之阻劑圖型之形成方法,可形成高解析度且為良好形狀的阻劑圖型。 [實施發明之形態]
本說明書及本專利申請專利範圍中,「脂肪族」對芳香族為相對性之概念,定義為不具有芳香族性之基、化合物等之意。 「烷基」,於無特別限定下,為包含直鏈狀、支鏈狀及環狀的1價飽和烴基者。烷氧基中之烷基亦為相同意義。 「伸烷基」,於無特別限定下,為包含直鏈狀、支鏈狀及環狀的2價飽和烴基者。 「鹵化烷基」為,烷基的氫原子中之一部份或全部被鹵素原子所取代之基,該鹵素原子可列舉如,氟原子、氯原子、溴原子、碘原子。 「氟化烷基」或「氟化伸烷基」係指,烷基或伸烷基的氫原子中之一部份或全部被氟原子所取代之基之意。 「結構單位」係指,構成高分子化合物(樹脂、聚合物、共聚物)的單體單位(monomer unit)之意。 記載為「可具有取代基」或「具有取代基亦可」時,為包含氫原子(-H)被1價之基所取代之際,與伸甲基(-CH2
-)被2價之基所取代之時等二者之情況。 「曝光」為包含所有輻射線照射的概念。
「丙烯酸酯所衍生之結構單位」係指,丙烯酸酯的乙烯性雙鍵經開裂所構成的結構單位之意。 「丙烯酸酯」係指,丙烯酸(CH2
=CH-COOH)的羧基末端之氫原子被有機基所取代之化合物。 丙烯酸酯中,α位的碳原子所鍵結之氫原子可被取代基所取代。取代該α位的碳原子所鍵結之氫原子的取代基(Rα0
)為,氫原子以外的原子或基,例如碳數1~5之烷基、碳數1~5之鹵化烷基等。又,亦包含取代基(Rα0
)被包含酯鍵結的取代基所取代的依康酸二酯,或取代基(Rα0
)被羥烷基或其羥基經修飾後之基所取代的α羥基丙烯酸酯。又,丙烯酸酯的α位之碳原子,於無特別限定下,係指丙烯酸的羰基所鍵結的碳原子之意。 以下,α位的碳原子所鍵結之氫原子被取代基所取代的丙烯酸酯亦稱為α取代丙烯酸酯。又,包括丙烯酸酯與α取代丙烯酸酯亦統稱為「(α取代)丙烯酸酯」。
「丙烯醯胺所衍生之結構單位」係指,丙烯醯胺的乙烯性雙鍵經開裂而構成的結構單位之意。 丙烯醯胺中,α位的碳原子所鍵結之氫原子可被取代基所取代,或丙烯醯胺的胺基中之氫原子的一者或二者可被取代基所取代皆可。又,丙烯醯胺之α位的碳原子,於無特別限定下,係指丙烯醯胺的羰基所鍵結的碳原子之意。 取代丙烯醯胺之α位的碳原子所鍵結之氫原子的取代基,可列舉如,與前述α取代丙烯酸酯中,α位的取代基所列舉者(取代基(Rα0
))為相同之內容。
「羥苯乙烯所衍生之結構單位」係指,羥苯乙烯的乙烯性雙鍵經開裂而構成的結構單位之意。「羥苯乙烯衍生物所衍生之結構單位」係指,羥苯乙烯衍生物的乙烯性雙鍵經開裂而構成的結構單位之意。 「羥苯乙烯衍生物」係指,羥苯乙烯之α位的氫原子被烷基、鹵化烷基等其他取代基所取代者,及包含該些衍生物之概念。該些衍生物,可列舉如,α位的氫原子可被取代基所取代的羥苯乙烯的羥基中之氫原子被有機基所取代者;α位的氫原子可被取代基所取代的羥苯乙烯之苯環上,鍵結羥基以外的取代基者等。又,α位(α位的碳原子),於無特別限定下,係指苯環所鍵結的碳原子之意。 取代羥苯乙烯之α位的氫原子之取代基,可列舉如,與前述α取代丙烯酸酯中,α位的取代基所列舉者為相同之內容。
「乙烯基安息香酸或乙烯基安息香酸衍生物所衍生之結構單位」係指,乙烯基安息香酸或乙烯基安息香酸衍生物的乙烯性雙鍵經開裂而構成的結構單位之意。 「乙烯基安息香酸衍生物」係指,乙烯基安息香酸之α位的氫原子被烷基、鹵化烷基等其他取代基所取代者,及包含該些衍生物之概念。該些衍生物,可列舉如,α位的氫原子可被取代基所取代的乙烯基安息香酸的羧基中之氫原子被有機基所取代者;α位的氫原子可被取代基所取代的乙烯基安息香酸的苯環上,鍵結羥基及羧基以外的取代基者等。又,α位(α位的碳原子),於無特別限定下,係指苯環所鍵結的碳原子之意。
「苯乙烯」係指,包含苯乙烯及苯乙烯之α位的氫原子被烷基、鹵化烷基等其他取代基所取代者之概念。 「苯乙烯衍生物」係指,苯乙烯之α位的氫原子被烷基、鹵化烷基等其他取代基所取代者,及包含該些衍生物之概念。該些衍生物,可列舉如,α位的氫原子可被取代基所取代的羥苯乙烯的苯環上鍵結取代基者等。又,α位(α位的碳原子),於無特別限定下,係指苯環所鍵結的碳原子之意。 「苯乙烯所衍生之結構單位」、「苯乙烯衍生物所衍生之結構單位」係指,苯乙烯或苯乙烯衍生物的乙烯性雙鍵經開裂而構成的結構單位之意。
上述α位的取代基之烷基,以直鏈狀或支鏈狀烷基為佳,具體而言,可列舉如,碳數1~5之烷基(甲基、乙基、丙基、異丙基、n-丁基、異丁基、tert-丁基、戊基、異戊基、新戊基)等。 又,α位的取代基之鹵化烷基,具體而言,可列舉如,上述「α位的取代基之烷基」的氫原子中之一部份或全部被鹵素原子所取代之基。該鹵素原子,可列舉如,氟原子、氯原子、溴原子、碘原子等,特別是以氟原子為佳。 又,α位的取代基之羥烷基,具體而言,可列舉如,上述「α位的取代基之烷基」中之氫原子的一部份或全部,被羥基所取代之基。該羥烷基中之羥基的數目,以1~5為佳,以1為最佳。
(第1態樣:阻劑組成物) 本發明之第1態樣的阻劑組成物為,經由曝光而產生酸,而經由酸的作用而對顯影液之溶解性產生變化者。 該阻劑組成物的一實施形態,可列舉如,一種含有經由酸的作用而對顯影液之溶解性產生變化的基材成份(A)(以下,亦稱為「(A)成份」),與經由曝光而產生酸的酸產生劑成份(B)(以下,亦稱為「(B)成份」),與控制該經由曝光而產生的前述酸之擴散的酸擴散控制劑成份(以下,亦稱為「(D)成份」)之阻劑組成物。 本實施形態之阻劑組成物中,(A)成份為含有:具有由通式(a0-1)所表示之化合物所衍生之結構單位的高分子化合物(A1)(以下,亦稱為「(A1)成份」)、(B)成份為含有:通式(b1)所表示之酸產生劑(B1)(以下,亦稱為「(B1)成份」)、(D)成份為含有:經由曝光而分解而喪失酸擴散控制性的光崩壞性鹼(D1)(以下,亦稱為「(D1)成份」)。
使用本實施形態的阻劑組成物形成阻劑膜,並對該該阻劑膜進行選擇性曝光時,於該阻劑膜的曝光部中之(B)成份會產生酸,經由該酸之作用而使(A)成份對顯影液之溶解性發生變化的同時,因該阻劑膜的未曝光部中之(A)成份對顯影液之溶解性並未發生變化,故於阻劑膜的曝光部與未曝光部之間會發生對顯影液的溶解性差距。因此,該阻劑膜進行顯影時,於該阻劑組成物為正型之時,阻劑膜的曝光部將被溶解去除而形成正型的阻劑圖型,該阻劑組成物為負型之時,阻劑膜的未曝光部將被溶解去除而形成負型的阻劑圖型。
本說明書中,阻劑膜的曝光部被溶解去除而形成正型阻劑圖型的阻劑組成物稱為正型阻劑組成物,阻劑膜的未曝光部被溶解去除而形成負型阻劑圖型的阻劑組成物稱為負型阻劑組成物。 本實施形態之阻劑組成物,可為正型阻劑組成物亦可、負型阻劑組成物亦可。又,本實施形態之阻劑組成物,可使用於形成阻劑圖型時的顯影處理為使用鹼顯影液之鹼顯影製程用亦可、使用於該顯影處理為使用包含有機溶劑的顯影液(有機系顯影液)之溶劑顯影製程用亦可。
本實施形態之阻劑組成物,為具有經由曝光而產生酸的酸發生能力者,除(B)成份以外,(A)成份亦可為經由曝光而產生酸者。 (A)成份為經由曝光而產生酸者之時,該(A)成份,為「經由曝光而產生酸,且,經由酸的作用而對顯影液之溶解性產生變化的基材成份」。 (A)成份為經由曝光而產生酸,且,經由酸的作用而對顯影液之溶解性產生變化的基材成份時,後述(A1)成份以經由曝光而產生酸,且,經由酸的作用而對顯影液之溶解性產生變化的高分子化合物為佳。該些高分子化合物,可列舉如,具有經由曝光而產生酸的結構單位之共聚物。可衍生經由曝光而產生酸的結構單位之單體,可使用公知之成份。
<(A)成份> (A)成份為,經由酸的作用而對顯影液之溶解性產生變化的基材成份。 本發明中之「基材成份」,係指具有膜形成能力的有機化合物,較佳為使用分子量為500以上的有機化合物。該有機化合物的分子量為500以上時,可提高膜形成能力,此外,也容易形成奈米程度的阻劑圖型。 作為基材成份使用的有機化合物,可大致區分為非聚合物與聚合物。 非聚合物,通常為使用分子量為500以上、未達4000者。以下,稱為「低分子化合物」時,係指分子量為500以上、未達4000的非聚合物。 聚合物,通常為使用分子量為1000以上者。以下,稱為「樹脂」、「高分子化合物」或「聚合物」時,係指分子量為1000以上的聚合物。 聚合物的分子量,為使用GPC(凝膠滲透色層分析)所測得之聚苯乙烯換算的重量平均分子量。
本實施形態之阻劑組成物中,(A)成份為至少使用具有通式(a0-1)所表示之化合物所衍生之結構單位(以下,將其稱為「結構單位(a0)」)的高分子化合物(A1),又,亦可併用該(A1)成份以外的高分子化合物及/或低分子化合物。 使用至少含有(A1)成份的阻劑組成物,形成阻劑膜,再對該阻劑膜進行選擇性曝光時,於該阻劑膜的曝光部中之(B1)成份會產生酸,經由該酸之作用,而介由具有交聯性的結構單位(a0)於(A1)成份間引起交聯反應,其結果,會降低該阻劑膜的曝光部對鹼顯影液之溶解性(增大對有機系顯影液之溶解性)。因此,於阻劑圖型之形成中,對將本實施形態之阻劑組成物塗佈於支撐體上所得的阻劑膜進行選擇性曝光時,可使阻劑膜的曝光部轉變為對鹼顯影液為難溶性(對有機系顯影液為可溶性)的同時,因阻劑膜的未曝光部對鹼顯影液仍為可溶性(對有機系顯影液為難溶性)而未有變化之狀態,經使用鹼顯影液進行顯影結果,即可形成負型阻劑圖型。或經使用有機系顯影液進行顯影結果,即可形成正型阻劑圖型。
・有關(A1)成份 (A1)成份為,具有通式(a0-1)所表示之化合物所衍生之結構單位(結構單位(a0))的高分子化合物。 (A1)成份,除結構單位(a0)以外,以再具有側鏈含有鍵結羥基的芳香環之結構單位(a10)的共聚物為佳。 (A1)成份,除結構單位(a0)以外,或結構單位(a0)及結構單位(a10)以外,以再具有側鏈含有芳香環(鍵結羥基的芳香環除外)之結構單位(a11)的共聚物為佳。 又,(A1)成份,除結構單位(a0)、結構單位(a10)、結構單位(a11)以外,亦可再具有其他結構單位。
≪結構單位(a0)≫ 結構單位(a0),為由下述通式(a0-1)所表示之化合物所衍生之結構單位,其具有交聯性。
[式(a0-1)中,Rax0
為含有聚合性基之基;Wax0
為(nax0
+1)價之芳香族烴基;又,Rax0
與Wax0
可形成縮合環構造;nax0
為1~3之整數;Yax01
為羰基或單鍵;Rax01
為可具有取代基之烴基或氫原子]。
前述式(a0-1)中,Rax0
為含有聚合性基之基; Rax0
中之「聚合性基」係指,具有聚合性基的化合物可經由自由基聚合等而進行聚合之基,例如乙烯性雙鍵等之碳原子間的含有多重鍵結之基之意。 聚合性基,例如乙烯基、烯丙基、丙烯醯基、甲基丙烯醯基、氟乙烯基、二氟乙烯基、三氟乙烯基、二氟三氟甲基乙烯基、三氟烯丙基、全氟烯丙基、三氟甲基丙烯醯基、壬基氟丁基丙烯醯基、乙烯醚基、含氟乙烯醚基、烯丙醚基、含氟烯丙醚基、苯乙烯基、乙烯萘基、含氟苯乙烯基、含氟乙烯萘基、降莰基、含氟降莰基、矽烷基等。 含有聚合性基之基,可為僅由聚合性基所構成之基,亦可為聚合性基與該聚合性基以外的其他之基所構成之基。該聚合性基以外的其他之基,例如,可具有取代基的2價之烴基、含雜原子的2價之連結基等。
Rax0
,例如,以化學式:CH2
=C(R)-Yax0
-所表示之基為較佳之例示。該化學式中,R為氫原子、碳數1~5之烷基或碳數1~5之鹵化烷基,Yax0
為2價之連結基。
前述化學式中,R中的碳數1~5之烷基,以碳數1~5之直鏈狀或支鏈狀烷基為佳,具體而言,例如,甲基、乙基、丙基、異丙基、n-丁基、異丁基、tert-丁基、戊基、異戊基、新戊基等。碳數1~5之鹵化烷基,為前述碳數1~5之烷基中的氫原子之一部份或全部被鹵素原子所取代之基。該鹵素原子,可列舉如,氟原子、氯原子、溴原子、碘原子等,特別是以氟原子為佳。R,以氫原子、碳數1~5之烷基或碳數1~5之氟化烷基為佳,就工業上取得之容易度,以氫原子、甲基為特佳。
前述化學式中,Yax0
中的2價之連結基,並未有特別之限定,又以可具有取代基的2價之烴基、含雜原子的2價之連結基等為較佳之例示內容。
・可具有取代基的2價之烴基: Yax0
為可具有取代基的2價之烴基時,該烴基,可為脂肪族烴基亦可、芳香族烴基亦可。
・・Yax0
中之脂肪族烴基 該脂肪族烴基,係指不具有芳香族性之烴基之意。該脂肪族烴基,可為飽和者亦可、不飽和者亦可,通常以飽和為佳。 前述脂肪族烴基,例如,直鏈狀或支鏈狀之脂肪族烴基,或構造中含有環之脂肪族烴基等。
・・・直鏈狀或支鏈狀之脂肪族烴基 該直鏈狀之脂肪族烴基,以碳數1~10為佳,以碳數1~6為較佳,以碳數1~4為更佳,以碳數1~3為最佳。 直鏈狀之脂肪族烴基,以直鏈狀之伸烷基為佳,具體而言,例如,伸甲基[-CH2
-]、伸乙基[-(CH2
)2
-]、伸三甲基[-(CH2
)3
-]、伸四甲基[-(CH2
)4
-]、伸五甲基[-(CH2
)5
-]等。 該支鏈狀之脂肪族烴基,以碳數2~10為佳,以碳數3~6為較佳,以碳數3或4為更佳,以碳數3為最佳。 支鏈狀之脂肪族烴基,以支鏈狀之伸烷基為佳,具體而言,例如,-CH(CH3
)-、-CH(CH2
CH3
)-、-C(CH3
)2
-、 -C(CH3
)(CH2
CH3
)-、-C(CH3
)(CH2
CH2
CH3
)-、-C(CH2
CH3
)2
-等之烷基伸甲基;-CH(CH3
)CH2
-、-CH(CH3
)CH(CH3
)-、 -C(CH3
)2
CH2
-、-CH(CH2
CH3
)CH2
-、-C(CH2
CH3
)2
-CH2
-等之烷基伸乙基;-CH(CH3
)CH2
CH2
-、-CH2
CH(CH3
)CH2
-等之烷基伸三甲基;-CH(CH3
)CH2
CH2
CH2
-、 -CH2
CH(CH3
)CH2
CH2
-等之烷基伸四甲基等之烷基伸烷基等。烷基伸烷基中之烷基,以碳數1~5之直鏈狀烷基為佳。
前述直鏈狀或支鏈狀之脂肪族烴基,可具有取代基亦可、不具有取代基亦可。該取代基,例如,氟原子、被氟原子所取代之碳數1~5之氟化烷基、羰基等。
・・・構造中含有環之脂肪族烴基 該構造中含有環之脂肪族烴基,例如,環構造中可含有含雜原子的取代基的環狀之脂肪族烴基(由脂肪族烴環去除2個氫原子而得之基)、前述環狀之脂肪族烴基鍵結於直鏈狀或支鏈狀脂肪族烴基的末端之基、前述環狀之脂肪族烴基介於直鏈狀或支鏈狀脂肪族烴基的中間之基等。前述直鏈狀或支鏈狀之脂肪族烴基,例如與前述為相同之內容。 環狀之脂肪族烴基,以碳數3~20為佳,以碳數3~12為較佳。 環狀之脂肪族烴基,可為多環式基亦可、單環式基亦可。單環式之脂環式烴基,以由單環鏈烷去除2個氫原子而得之基為佳。該單環鏈烷,以碳數3~6者為佳,具體而言,例如,環戊烷、環己烷等。多環式之脂環式烴基,以由多環鏈烷去除2個氫原子而得之基為佳,該多環鏈烷,以碳數7~12者為佳,具體而言,例如,金剛烷、降莰烷、異莰烷、三環癸烷、四環十二烷等。
環狀之脂肪族烴基,可具有取代基亦可、不具有取代基亦可。該取代基,例如,烷基、烷氧基、鹵素原子、鹵化烷基、羥基、羰基等。 前述作為取代基之烷基,例如,以碳數1~5之烷基為佳,以甲基、乙基、丙基、n-丁基、tert-丁基為較佳。 前述作為取代基之烷氧基,例如,以碳數1~5之烷氧基為佳,以甲氧基、乙氧基、n-丙氧基、iso-丙氧基、n-丁氧基、tert-丁氧基為較佳,以甲氧基、乙氧基為更佳。 前述作為取代基之鹵素原子,可列舉如,氟原子、氯原子、溴原子、碘原子等,又以氟原子為佳。 前述取代基之鹵化烷基,例如,前述烷基中的氫原子之一部份或全部被前述鹵素原子所取代之基。 環狀之脂肪族烴基中,構成該環構造的碳原子中之一部份可被含雜原子的取代基所取代。該含雜原子的取代基,例如,以-O-、-C(=O)-O-、-S-、-S(=O)2
-、-S(=O)2
-O-為佳。
・・Yax0
中之芳香族烴基 該芳香族烴基,為至少具有1個芳香環之烴基。 該芳香環,只要為具有4n+2個的π電子之環狀共軛系時,並未有特別之限定,其可為單環式亦可、多環式亦可。芳香環之碳數以5~30為佳,以碳數5~20為較佳,以碳數6~15為更佳,以碳數6~12為特佳。其中,該碳數為不包含取代基中之碳數者。 芳香環,具體而言,例如,苯、萘、蒽、菲等之芳香族烴環;構成前述芳香族烴環中的一部份碳原子係被雜原子所取代之芳香族雜環等。芳香族雜環中之雜原子,例如,氧原子、硫原子、氮原子等。芳香族雜環,具體而言,例如,吡啶環、噻吩環等。 芳香族烴基,具體而言,例如,由前述芳香族烴環或芳香族雜環去除2個氫原子而得之基(伸芳基或雜伸芳基);由含有2個以上的芳香環之芳香族化合物(例如聯苯、茀等)去除2個氫原子而得之基;由前述芳香族烴環或芳香族雜環去除1個氫原子而得之基(芳基或雜芳基)中的1個氫原子被伸烷基所取代之基(例如,由苄基、苯乙基、1-萘甲基、2-萘甲基、1-萘乙基、2-萘乙基等的芳烷基中之芳基再去除1個氫原子而得之基)等。前述芳基或雜芳基所鍵結的伸烷基之碳數,以碳數1~4為佳,以碳數1~2為較佳,以碳數1為特佳。
前述芳香族烴基中,該芳香族烴基所具有的氫原子亦可被取代基所取代。例如該芳香族烴基中的芳香環所鍵結的氫原子亦可被取代基所取代。該取代基,例如,烷基、烷氧基、鹵素原子、鹵化烷基、羥基等。 前述作為取代基之烷基,例如,以碳數1~5之烷基為佳,以甲基、乙基、丙基、n-丁基、tert-丁基為較佳。 前述取代基之烷氧基、鹵素原子及鹵化烷基,例如,取代前述環狀之脂肪族烴基所具有的氫原子之取代基所例示之內容。
・含雜原子的2價之連結基: Yax0
為含雜原子的2價之連結基時,該連結基之較佳例示,例如,-O-、-C(=O)-O-、-O-C(=O)-、-C(=O)-、-O-C(=O)-O-、-C(=O)-NH-、-NH-、-NH-C(=NH)-(H可被烷基、醯基等取代基所取代)、-S-、-S(=O)2
-、-S(=O)2
-O-、通式-Y21
-O-Y22
-、-Y21
-O-、-Y21
-C(=O)-O-、-C(=O)-O-Y21
-、-[Y21
-C(=O)-O]m ”
-Y22
-、-Y21
-O-C(=O)-Y22
-或-Y21
-S(=O)2
-O-Y22
-所表示之基[式中,Y21
及Y22
各自獨立表示可具有取代基之2價之烴基,O為氧原子,m”為0~3之整數]等。 前述含有雜原子的2價之連結基為-C(=O)-NH-、 -C(=O)-NH-C(=O)-、-NH-、-NH-C(=NH)-時,該H可被烷基、醯基等的取代基所取代。該取代基(烷基、醯基等),以碳數為1~10者為佳,以1~8為較佳,以1~5為特佳。 通式-Y21
-O-Y22
-、-Y21
-O-、-Y21
-C(=O)-O-、-C(=O)-O-Y21
-、-[Y21
-C(=O)-O]m ”
-Y22
-、-Y21
-O-C(=O)-Y22
-或 -Y21
-S(=O)2
-O-Y22
-中,Y21
及Y22
,各自獨立表示可具有取代基之2價之烴基。該2價之烴基,例如,與前述2價之連結基的說明中所列舉的(可具有取代基之2價之烴基)為相同之內容。 Y21
,以直鏈狀之脂肪族烴基為佳,以直鏈狀之伸烷基為較佳,以碳數1~5之直鏈狀之伸烷基為較佳,以伸甲基或伸乙基為特佳。 Y22
,以直鏈狀或支鏈狀之脂肪族烴基為佳,以伸甲基、伸乙基或烷基伸甲基為較佳。該烷基伸甲基中之烷基,以碳數1~5之直鏈狀烷基為佳,以碳數1~3之直鏈狀烷基為較佳,以甲基為最佳。 式-[Y21
-C(=O)-O]m ”
-Y22
-所表示之基中,m”為0~3之整數,又以0~2之整數為佳,以0或1為較佳,以1為特佳。其中,又以式-[Y21
-C(=O)-O]m ”
-Y22
-所表示之基,例如,式-Y21
-C(=O)-O-Y22
-所表示之基為特佳。其中,又以式-(CH2
)a’
-C(=O)-O-(CH2
)b’
-所表示之基為佳。該式中,a’為1~10之整數,又以1~8之整數為佳,以1~5之整數為較佳,以1或2為更佳,以1為最佳。b’為1~10之整數,又以1~8之整數為佳,以1~5之整數為較佳,以1或2為更佳,以1為最佳。
上述之中,Yax0
以單鍵、酯鍵結[-C(=O)-O-、-O-C(=O)-]、醚鍵結(-O-)、直鏈狀或支鏈狀之伸烷基,或該些之組合為佳,又以單鍵、酯鍵結[-C(=O)-O-、 -O-C(=O)-]為較佳。
前述式(a0-1)中,Wax0
為(nax0
+1)價之芳香族烴基; Wax0
中之芳香族烴基,例如,由芳香環去除(nax0
+1)個氫原子而得之基。此處之芳香環,只要為具有4n+2個π電子的環狀共軛系時,並未有特別之限定,其可為單環式或多環式皆可。芳香環之碳數以5~30為佳,以碳數5~20為較佳,以碳數6~15為更佳,以碳數6~12為特佳。該芳香環,具體而言,例如,苯、萘、蒽、菲等之芳香族烴環;構成前述芳香族烴環中的一部份碳原子係被雜原子所取代之芳香族雜環等。芳香族雜環中之雜原子,例如,氧原子、硫原子、氮原子等。芳香族雜環,具體而言,例如,吡啶環、噻吩環等。 又,Wax0
中之芳香族烴基,又例如,由含有2個以上之芳香環的芳香族化合物(例如聯苯、茀等)去除(nax0
+1)個氫原子而得之基。
又,Rax0
與Wax0
可形成縮合環構造; Rax0
與Wax0
形成縮合環構造之時,該縮合環構造中,為含有由Wax0
所衍生的芳香環。又,Rax0
所衍生的聚合性基之碳原子間的多重鍵結產生開裂,即形成(A1)成份之主鏈。即,構成該縮合環的碳原子中之一部份為構成(A1)成份之主鏈。
前述式(a0-1)中,nax0
為1~3之整數,又以1或2為佳。
前述式(a0-1)中,Yax01
為羰基或單鍵,又以單鍵為佳。
前述式(a0-1)中,Rax01
為可具有取代基之烴基或氫原子。 Rax01
中之烴基,可為脂肪族烴基亦可、芳香族烴基亦可。Rax01
,例如,烷基、1價之脂環式烴基、芳基、芳烷基等。
Rax01
中之烷基,以碳數1~8為佳,以碳數1~5為較佳,以碳數1~3為較佳,其可為直鏈狀或支鏈狀皆可。具體而言,例如,以甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、辛基等為佳,以甲基、乙基、丙基為較佳,以甲基為特佳。
Rax01
中的1價之脂環式烴基,以碳數3~20為佳,以碳數3~12為較佳,其可為多環式亦可、單環式亦可。單環式之脂環式烴基,例如,以由單環鏈烷去除1個以上的氫原子而得之基為佳。該單環鏈烷,以碳數3~6者為佳,具體而言,例如,環丁烷、環戊烷、環己烷等。多環式之脂環式烴基,例如,以由多環鏈烷去除1個以上的氫原子而得之基為佳,該多環鏈烷,以碳數7~12者為佳,具體而言,例如,金剛烷、降莰烷、異莰烷、三環癸烷、四環十二烷等。
Rax01
中之芳基,以碳數6~18者為佳,以碳數6~10者為較佳,具體而言,例如,以苯基為特佳。
Rax01
中之芳烷基,例如,以碳數1~8之伸烷基與上述「Rax01
中之芳基」鍵結而得之芳烷基為佳,以碳數1~6之伸烷基與上述「Rax01
中之芳基」鍵結而得之芳烷基為較佳,以碳數1~4之伸烷基與上述「Rax01
中之芳基」鍵結而得之芳烷基為特佳。
上述之中,Rax01
,以脂肪族烴基、氫原子為佳,以烷基、氫原子為較佳,以碳數1~5之烷基、氫原子為較佳,以甲基、氫原子為特佳。
Rax01
中之烴基,可具有取代基。該取代基,例如,鹵素原子、側氧基(=O)、羥基(-OH)、胺基 (-NH2
)、-SO2
-NH2
等。又,構成Rax01
中之烴基的碳原子(伸甲基)中的一部份可被含雜原子的取代基所取代。該含雜原子的取代基,例如,-O-、-NH-、-N=、-C(=O)-O-、 -S-、-S(=O)2
-、-S(=O)2
-O-。
上述結構單位(a0)的較佳具體例,例如,下述通式(a0-u1)所表示之結構單位。
[式中,Rα
為氫原子、甲基或三氟甲基。Yax0
’為含雜原子的2價之連結基或單鍵。Wax0
為(nax0
+1)價之芳香族烴基;nax0
為1~3之整數;Yax01
為羰基或單鍵;Rax01
’為碳數1~5之烷基或氫原子]。
前述式(a0-u1)中,Rα
為氫原子、甲基或三氟甲基。其中,Rα
又以氫原子或甲基為佳。
前述式(a0-u1)中,Yax0
’為含雜原子的2價之連結基或單鍵。 Yax0
’中,含雜原子的2價之連結基,例如,與上述Yax0
中之含雜原子的2價之連結基為相同之內容。其中,Yax0
’又以單鍵、酯鍵結[-C(=O)-O-、-O-C(=O)-]為佳。
前述式(a0-u1)中,Wax0
、nax0
、Yax01
,分別與上述式(a0-1)中的Wax0
、nax0
、Yax01
為相同之內容。
前述式(a0-u1)中,Rax01
’為碳數1~5之烷基或氫原子,以甲基、氫原子為佳,以氫原子為較佳。
上述之通式(a0-u1)所表示之結構單位,例如,下述通式(a0-u1-1)~(a0-u1-9)所各別表示之結構單位為較佳之例示。
[式中,Rα
為氫原子、甲基或三氟甲基。nax0
為1~3之整數;n01
、n02
、n04
及n05
,各自獨立為0或1。n03
及n06
,各自獨立為1或2]。
[式中,Rα
為氫原子、甲基或三氟甲基。nax0
為1~3之整數;n07
、n08
、n010
及n011
,各自獨立為0或1。n09
及n012
,各自獨立為1或2]。
以下為前述通式(a0-1)所表示之化合物所衍生之結構單位(結構單位(a0))的具體例示。 以下各式中,Rα
表示氫原子、甲基或三氟甲基。
又,上述結構單位(a0)中,下述通式(a0-u1-10)所表示之結構單位亦為適當之例示。以下,將該具體例彙整表示如下。以下式中,nax0
為1~3之整數;
上述例示中,結構單位(a0)分別以通式(a0-u1-1)所表示之結構單位、通式(a0-u1-5)~(a0-u1-10)所表示之結構單位為佳。 該些之中,又以化學式(a0-u1-11)~(a0-u1-13)、(a0-u1-51)~(a0-u1-53)、(a0-u1-61)、(a0-u1-81)或(a0-u1-101)之任一者所表示之結構單位為特佳。
(A1)成份所具有的結構單位(a0),可為1種或2種以上皆可。 (A1)成份中的結構單位(a0)之比例,相對於構成(A1)成份的全結構單位之合計(100莫耳%),以5~50莫耳%為佳,以10~40莫耳%為較佳,以15~30莫耳%為更佳。 結構單位(a0)的比例為下限值以上時,可更提高阻劑組成物的解析力。又,於上限值以下時,可容易取得與其他結構單位之平衡。
≪結構單位(a10)≫ (A1)成份,除上述結構單位(a0)以外,以再具有由側鏈含有鍵結羥基的芳香環之化合物所衍生之結構單位(a10)的共聚物為佳。 側鏈含有鍵結羥基的芳香環之化合物,例如,以下述通式(a10-1)所表示之化合物為較佳之例示。
[式(a10-1)中,Rax1
為含有聚合性基之基;Wax1
為(nax1
+1)價之芳香族烴基;又,Rax1
與Wax1
可形成縮合環構造;nax1
為1~3之整數;]
前述式(a10-1)中,Rax1
為含有聚合性基之基,例如,與前述(a0-1)中之Rax0
為相同之內容。 前述式(a10-1)中,Wax1
為(nax1
+1)價之芳香族烴基,例如,與前述(a0-1)中之Wax0
為相同之內容。
又,Rax1
與Wax1
可形成縮合環構造; Rax1
與Wax1
形成縮合環構造之時,該縮合環構造中,為含有源自Wax1
的芳香環。又,源自Rax1
的聚合性基之碳原子間的多重鍵結產生開裂,即形成(A1)成份之主鏈。即,構成該縮合環的碳原子中之一部份為構成(A1)成份之主鏈。
前述式(a10-1)中,nax1
為1~3之整數,又以1或2為佳。
上述結構單位(a10)的較佳具體例,例如,下述通式(a10-u1)所表示之結構單位。
[式中,Rα
為氫原子、甲基或三氟甲基。Yax1
為含雜原子的2價之連結基或單鍵。Wax1
為(nax1
+1)價之芳香族烴基;nax1
為1~3之整數;]
前述式(a10-u1)中,Rα
為氫原子、甲基或三氟甲基。其中,Rα
以氫原子或甲基為佳。
前述式(a10-u1)中,Yax1
為含雜原子的2價之連結基或單鍵。 Yax1
中,含雜原子的2價之連結基,例如,與上述Yax0
中之含雜原子的2價之連結基為相同之內容。其中,Yax1
以單鍵、酯鍵結[-C(=O)-O-、-O-C(=O)-]為佳。
前述式(a10-u1)中,Wax1
為(nax1
+1)價之芳香族烴基;Wax1
中之芳香族烴基,例如,由芳香環去除(nax1
+1)個氫原子而得之基等。此處之芳香環,只要為具有4n+2個π電子的環狀共軛系時,並未有特別之限定,其可為單環式或多環式皆可。芳香環之碳數以5~30為佳,以碳數5~20為較佳,以碳數6~15為更佳,以碳數6~12為特佳。該芳香環,具體而言,例如,苯、萘、蒽、菲等之芳香族烴環;構成前述芳香族烴環中的一部份碳原子被雜原子所取代之芳香族雜環等。芳香族雜環中之雜原子,例如,氧原子、硫原子、氮原子等。芳香族雜環,具體而言,例如,吡啶環、噻吩環等。 又,Wax1
中之芳香族烴基,又例如,由含有2個以上之芳香環的芳香族化合物(例如聯苯、茀等)去除(nax1
+1)個氫原子而得之基。
前述式(a10-u1)中,nax1
為1~3之整數,又以1或2為佳。
上述之通式(a10-u1)所表示之結構單位,例如,以下述通式(a10-u1-1)~(a10-u1-4)所各別表示之結構單位為較佳之例示。
[式中,Rα
為氫原子、甲基或三氟甲基。nax1
為1~3之整數;n11
、n12
、n14
及n15
,各自獨立為0或1。n13
及n16
,各自獨立為1或2]。
以下為前述通式(a10-1)所表示之化合物所衍生之結構單位(結構單位(a10))的具體例示。 以下各式中,Rα
表示氫原子、甲基或三氟甲基。
上述例示中,結構單位(a10)又以由通式(a10-u1-1)~(a10-u1-4)所各別表示的結構單位所成之群所選出的至少1種為佳,以通式(a10-u1-1)所表示之結構單位為較佳。 該些之中,結構單位(a10)又以化學式(a10-u1-11)、(a10-u1-21)、(a10-u1-31)或(a10-u1-41)之任一者所表示之結構單位為佳。
(A1)成份所具有的結構單位(a10),可為1種或2種以上皆可。 (A1)成份具有結構單位(a10)時,(A1)成份中的結構單位(a10)之比例,相對於構成(A1)成份的全結構單位之合計(100莫耳%),以50~90莫耳%為佳,以55~80莫耳%為較佳,以60~70莫耳%為特佳。 結構單位(a10)之比例於下限值以上時,可使顯影特性或微影蝕刻特性更向上提高。又,於上限值以下時,可容易取得與其他結構單位之平衡。
≪結構單位(a11)≫ (A1)成份,除上述結構單位(a0)以外,或結構單位(a0)及結構單位(a10)以外,以再具有由側鏈含有芳香環(鍵結羥基的芳香環除外)的化合物所衍生之結構單位(a11)之共聚物為佳。 側鏈含有芳香環(鍵結羥基的芳香環除外)的化合物,例如,以下述通式(a11-1)所表示之化合物為較佳之例示。
[式(a11-1)中,Rax2
為含有聚合性基之基;Wax2
為(nax2
+1)價之芳香族烴基;又,Rax2
與Wax2
可形成縮合環構造;Rax02
為可取代構成Wax2
(芳香族烴基)的氫原子之取代基。nax2
為0~3之整數。nax2
為2以上時,複數的Rax02
可相互鍵結形成環構造]。
前述式(a11-1)中,Rax2
為含有聚合性基之基,例如,與前述(a0-1)中之Rax0
為相同之內容。 前述式(a11-1)中,Wax2
為(nax2
+1)價之芳香族烴基,例如,與前述(a0-1)中之Wax0
為相同之內容。
又,Rax2
與Wax2
可形成縮合環構造; Rax2
與Wax2
形成縮合環構造之時,該縮合環構造中,為含有源自Wax2
的芳香環。又,源自Rax2
的聚合性基之碳原子間的多重鍵結產生開裂,即形成(A1)成份之主鏈。即,構成該縮合環的碳原子中之一部份為構成(A1)成份之主鏈。
前述式(a11-1)中,Rax02
為取代構成Wax2
(芳香族烴基)的氫原子之取代基。 Rax02
中之取代基,例如,烷基、烷氧基、醯基氧基等。 Rax02
中之取代基之烷基,以碳數1~5之烷基為佳,以甲基、乙基、丙基、n-丁基、tert-丁基為較佳。 Rax02
中之取代基之烷氧基,以碳數1~5之烷氧基為佳,以甲氧基、乙氧基、n-丙氧基、iso-丙氧基、n-丁氧基、tert-丁氧基為較佳,以甲氧基、乙氧基為特佳。 Rax02
中之取代基之醯基氧基,其碳數以2~6為佳,以CH3
C(=O)-O-(乙醯氧基)、C2
H5
C(=O)-O-為較佳,CH3
C(=O)-O-(乙醯氧基)為特佳。
前述式(a11-1)中,nax2
為0~3之整數,以0、1或2為佳,以0或1為較佳。 nax2
為2以上時,複數的Rax02
可相互鍵結形成環構造。其中所形成的環構造,可為烴環亦可、雜環亦可。例如,由Wax2
中的同一芳香環所鍵結的2個的Rax02
,與該2個的Rax02
所鍵結的芳香環(Wax2
)之一邊(碳原子間之鍵結)所形成的環構造。
該結構單位(a11),例如,以下述通式(a11-u1-1)~(a11-u1-6)所各別表示之結構單位為較佳之例示。
[式中,Rα
為氫原子、甲基或三氟甲基。Rβ
為烷基、烷氧基或醯基氧基。nax2
為0~3之整數。nax2
為2以上時,複數的Rβ
可相互鍵結形成環構造。n21
、n22
、n24
及n25
,各自獨立為0或1。n23
及n26
,各自獨立為1或2]。
前述之式(a11-u1-1)~(a11-u1-6)中,Rβ
中之烷基、烷氧基、醯基氧基,與前述式(a11-1)中之Rax02
中之取代基所例示的烷基、烷氧基、醯基氧基為相同之內容。
以下為前述通式(a11-1)所表示之化合物所衍生之結構單位(結構單位(a11))的具體例示。 以下各式中,Rα
表示氫原子、甲基或三氟甲基。
上述例示中,結構單位(a11)又以由通式(a11-u1-1)~(a11-u1-3)所各別表示的結構單位所成之群所選出的至少1種為佳,以通式(a11-u1-1)所表示之結構單位為較佳。 該些之中,結構單位(a11)又以化學式(a11-u1-11)、(a11-u1-21)或(a11-u1-31)之任一者所表示之結構單位為佳。
(A1)成份所具有的結構單位(a11),可為1種或2種以上皆可。 (A1)成份具有結構單位(a11)時,(A1)成份中的結構單位(a11)之比例,相對於構成(A1)成份的全結構單位之合計(100莫耳%),以5~40莫耳%為佳,以10~35莫耳%為較佳,以10~30莫耳%為特佳。 結構單位(a11)之比例於下限值以上時,可使耐蝕刻性或微影蝕刻特性更向上提升。又,於上限值以下時,可容易取得與其他結構單位之平衡。
≪其他結構單位≫ (A1)成份,除結構單位(a0)、結構單位(a10)、結構單位(a11)以外,可再具有其他結構單位。 衍生該其他結構單位之化合物,例如,丙烯酸、甲基丙烯酸、巴豆酸等的單羧酸類;馬來酸、富馬酸、依康酸等的二羧酸類;2-甲基丙烯醯氧乙基琥珀酸、2-甲基丙烯醯氧乙基馬來酸、2-甲基丙烯醯氧乙苯二甲酸、2-甲基丙烯醯氧乙基六氫苯二甲酸等具有羧基及酯鍵結的甲基丙烯酸衍生物類;(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丁酯等的(甲基)丙烯酸烷酯類;2-羥乙基(甲基)丙烯酸酯、2-羥基丙基(甲基)丙烯酸酯等的(甲基)丙烯酸羥烷酯類;苯基(甲基)丙烯酸酯、苄基(甲基)丙烯酸酯等的(甲基)丙烯酸芳酯類;馬來酸二乙酯、富馬酸二丁酯等的二羧酸二酯類;乙酸乙烯等含乙烯基之脂肪族化合物類;丁二烯、異丁烯等的共軛二烯烴類;丙烯腈、甲基丙烯腈等的含腈基之聚合性化合物類;二氯乙烯、二氯亞乙烯等的含氯之聚合性化合物;丙烯醯胺、甲基丙烯醯胺等的含有醯胺鍵結的聚合性化合物類;含有環氧基的聚合性化合物類等。
第1態樣的阻劑組成物中,(A)成份為包含具有結構單位(a0)之高分子化合物(A1)((A1)成份)者。 較佳之(A1)成份,例如,至少具有結構單位(a0)與結構單位(a10)之高分子化合物。具體而言,例如,以具有結構單位(a0)與結構單位(a10)之重複構造的高分子化合物、具有結構單位(a0)與結構單位(a10)與結構單位(a11)之重複構造的高分子化合物為較佳之例示。
(A1)成份之重量平均分子量(Mw)(依凝膠滲透色層分析(GPC)之聚苯乙烯換算基準),並未有特別之限定,又以500~50000為佳,以1000~30000為較佳,2000~20000為更佳。 (A1)成份之Mw於該範圍的較佳上限值以下時,作為阻劑使用時,對於阻劑溶劑具有充份的溶解性,於該範圍的較佳下限值以上時,可使耐乾蝕刻性或阻劑圖型斷面形狀更為良好。
(A1)成份之分散度(Mw/Mn),並未有特別之限定,又以1.0~4.0為佳,以1.0~3.0為較佳,以1.5~2.5為特佳。又,Mn為表示數平均分子量。
第1態樣的阻劑組成物所含有的(A1)成份,可單獨使用1種亦可、將2種以上合併使用亦可。 (A)成份中的(A1)成份之比例,相對於(A)成份之總質量,以25質量%以上為佳,以50質量%以上為較佳,以75質量%以上為較佳,亦可為100質量%。(A1)成份之比例為25質量%以上時,可容易形成高感度化或具有優良解析度、邊緣粗糙改善度等各種微影蝕刻特性的阻劑圖型。該些效果,特別是於使用電子線或EUV等的微影蝕刻中更為顯著。
(A1)成份,可將衍生各結構單位的單體溶解於聚合溶劑中,再將例如偶氮二異丁腈(AIBN)、二甲基2,2’-偶氮二異丁酸酯(例如V-601等)等的自由基聚合起始劑加入其中,進行聚合反應之方式製得。又,聚合之際,例如可併用HS-CH2
-CH2
-CH2
-C(CF3
)2
-OH等鏈移轉劑使用之方式,於末端導入-C(CF3
)2
-OH基。依此方式,導入該於烷基的氫原子中之一部份被氟原子所取代的羥烷基之共聚物,可有效地降低顯影缺陷或降低LER(線路邊緣粗糙:線路側壁的不均勻凹凸)。
第1態樣的阻劑組成物中,(A)成份,可單獨使用1種亦可、將2種以上合併使用亦可。 第1態樣的阻劑組成物中,(A)成份之含量,可配合所欲形成的阻劑膜厚等進行調整即可。
<(B)成份> (B)成份為,經由曝光而產生酸的酸產生劑成份。
・(B1)成份 第1態樣的阻劑組成物中,(B)成份為包含下述通式(b1)所表示之酸產生劑(B1)((B1)成份)。
[式(b1)中,R101
為可具有取代基之環式基、可具有取代基之鏈狀烷基,或可具有取代基之鏈狀烯基;R102
為碳數1~5之氟化烷基或氟原子。Y101
為包含氧原子的2價之連結基或單鍵;V101
為伸烷基、氟化伸烷基或單鍵;m為1以上之整數,又,M’m+
為m價之鎓陽離子]。
・・陰離子部(R101
-Y101
-V101
-CF(R102
)-SO3 -
) 前述式(b1)中,R101
為可具有取代基之環式基、可具有取代基之鏈狀烷基,或可具有取代基之鏈狀烯基。
可具有取代基之環式基: 該環式基,以環狀之烴基為佳,該環狀之烴基,可為芳香族烴基亦可、脂肪族烴基亦可。脂肪族烴基,可為飽和者亦可、不飽和者亦可,通常以飽和為佳。
R101
中之芳香族烴基,為具有芳香環之烴基;該芳香族烴基之碳數以3~30為佳,以碳數5~30為較佳,以碳數5~20為更佳,以碳數6~15為特佳,以碳數6~10為最佳。又,該碳數為不包含取代基中之碳數者。 R101
中之芳香族烴基所具有的芳香環,具體而言,例如,苯、茀、萘、蒽、菲、聯苯,或構成該些芳香環的碳原子中之一部份被雜原子所取代之芳香族雜環等。芳香族雜環中之雜原子,例如,氧原子、硫原子、氮原子等。 R101
中之芳香族烴基,具體而言,例如,由前述芳香環去除1個氫原子而得之基(芳基:例如苯基、萘基等)、前述芳香環中之1個氫原子被伸烷基所取代之基(例如苄基、苯乙基、1-萘甲基、2-萘甲基、1-萘乙基、2-萘乙基等的芳烷基等)等。前述伸烷基(芳烷基中之烷鏈)之碳數,以1~4為佳,以1~2為較佳,以1為特佳。
R101
中之環狀之脂肪族烴基,例如,構造中含有環之脂肪族烴基。 該構造中含有環之脂肪族烴基,例如,脂環式烴基(由脂肪族烴環去除1個氫原子而得之基)、脂環式烴基鍵結於直鏈狀或支鏈狀脂肪族烴基的末端之基、脂環式烴基介於直鏈狀或支鏈狀脂肪族烴基的中間之基等。 前述脂環式烴基,以碳數3~20為佳,以碳數3~12為較佳。 前述脂環式烴基,可為多環式基亦可、單環式基亦可。單環式之脂環式烴基,例如,以由單環鏈烷去除1個以上的氫原子而得之基為佳。該單環鏈烷,以碳數3~6者為佳,具體而言,例如,環戊烷、環己烷等。多環式之脂環式烴基,例如,以由多環鏈烷去除1個以上的氫原子而得之基為佳,該多環鏈烷,以碳數7~30者為佳。其中,該多環鏈烷,又以金剛烷、降莰烷、異莰烷、三環癸烷、四環十二烷等的具有交聯環系的多環式骨架之多環鏈烷;具有膽固醇骨架的環式基等的具有縮合環系的多環式骨架之多環鏈烷為較佳。
其中,R101
中之環狀之脂肪族烴基,又以例如,由單環鏈烷或多環鏈烷去除1個以上的氫原子而得之基為佳,以由多環鏈烷去除1個氫原子而得之基為較佳,以金剛烷基、降莰基為特佳,以金剛烷基為最佳。
可與脂環式烴基鍵結之直鏈狀或支鏈狀之脂肪族烴基,以碳數1~10為佳,以碳數1~6為較佳,以碳數1~4為更佳,以碳數1~3為最佳。 直鏈狀之脂肪族烴基,以直鏈狀之伸烷基為佳,具體而言,例如,伸甲基[-CH2
-]、伸乙基[-(CH2
)2
-]、伸三甲基[-(CH2
)3
-]、伸四甲基[-(CH2
)4
-]、伸五甲基[-(CH2
)5
-]等。 支鏈狀之脂肪族烴基,以支鏈狀之伸烷基為佳,具體而言,例如,-CH(CH3
)-、-CH(CH2
CH3
)-、-C(CH3
)2
-、 -C(CH3
)(CH2
CH3
)-、-C(CH3
)(CH2
CH2
CH3
)-、-C(CH2
CH3
)2
-等之烷基伸甲基;-CH(CH3
)CH2
-、-CH(CH3
)CH(CH3
)-、 -C(CH3
)2
CH2
-、-CH(CH2
CH3
)CH2
-、-C(CH2
CH3
)2
-CH2
-等之烷基伸乙基;-CH(CH3
)CH2
CH2
-、-CH2
CH(CH3
)CH2
-等之烷基伸三甲基;-CH(CH3
)CH2
CH2
CH2
-、 -CH2
CH(CH3
)CH2
CH2
-等之烷基伸四甲基等之烷基伸烷基等。烷基伸烷基中之烷基,以碳數1~5之直鏈狀烷基為佳。
又,R101
中之環狀之烴基,可含有雜環等的雜原子。R101
中之環狀之烴基,具體而言,例如,下述通式(a2-r-1)~(a2-r-7)所各別表示的含內酯之環式基、下述通式(a5-r-1)~(a5-r-4)所各別表示的含-SO2
-之環式基、其他下述化學式(r-hr-1)~(r-hr-16)所各別表示的雜環式基。
「含內酯之環式基」係指,其環骨架中含有含-O-C(=O)-之環(內酯環)的環式基。將內酯環以一個環之方式計數,僅為內酯環時稱為單環式基,尚具有其他環構造時,無論其構造為何,皆稱為多環式基。含內酯之環式基,可為單環式基亦可、多環式基亦可。
[式中,Ra’21
各自獨立為氫原子、烷基、烷氧基、鹵素原子、鹵化烷基、羥基、-COOR”、-OC(=O)R”、羥烷基或氰基;R”為氫原子、烷基、含內酯之環式基,或含 -SO2
-之環式基;A”為可含有氧原子(-O-)或硫原子(-S-)的碳數1~5之伸烷基、氧原子或硫原子。n’為0~2之整數,m’為0或1]。
前述通式(a2-r-1)~(a2-r-7)中,Ra’21
中之烷基,以碳數1~6之烷基為佳。該烷基以直鏈狀或支鏈狀為佳。具體而言,例如,甲基、乙基、丙基、異丙基、n-丁基、異丁基、tert-丁基、戊基、異戊基、新戊基、己基等。該些之中,又以甲基或乙基為佳,以甲基為特佳。 Ra’21
中之烷氧基,例如,以碳數1~6之烷氧基為佳。 該烷氧基以直鏈狀或支鏈狀為佳。具體而言,例如,前述Ra’21
中之烷基所列舉的烷基與氧原子(-O-)連結之基等。 Ra’21
中之鹵素原子,可列舉如,氟原子、氯原子、溴原子、碘原子等,又以氟原子為佳。 Ra’21
中之鹵化烷基,例如,前述Ra’21
中之烷基中的氫原子之一部份或全部被前述鹵素原子所取代之基。該鹵化烷基,例如,以氟化烷基為佳,特別是以全氟烷基為佳。
Ra’21
中之-COOR”、-OC(=O)R”中,R”中之任一者皆為氫原子、烷基、含內酯之環式基,或含-SO2
-之環式基; R”中之烷基,例如,可為直鏈狀、支鏈狀、環狀之任一者,其碳數以1~15為佳。 R”為直鏈狀或支鏈狀烷基時,以碳數1~10為佳,以碳數1~5為較佳,以甲基或乙基為特佳。 R”為環狀之烷基時,以碳數3~15為佳,以碳數4~12為更佳,以碳數5~10為最佳。具體而言,例如,由可被氟原子或氟化烷基所取代,或未被取代的單環鏈烷去除1個以上的氫原子而得之基;由雙環鏈烷、三環鏈烷、四環鏈烷等多環鏈烷去除1個以上的氫原子而得之基等例示。更具體而言,例如,由環戊烷、環己烷等的單環鏈烷去除1個以上的氫原子而得之基;由金剛烷、降莰烷、異莰烷、三環癸烷、四環十二烷等多環鏈烷去除1個以上的氫原子而得之基等。 R”中之含內酯之環式基,例如,與前述通式(a2-r-1)~(a2-r-7)所各別表示的基為相同之內容。 R”中之含-SO2
-之環式基,例如,與後述之含-SO2
-之環式基為相同之內容,具體而言,例如,通式(a5-r-1)~(a5-r-4)所各別表示的基等。 Ra’21
中之羥烷基,例如,以碳數1~6者為佳,具體而言,例如,前述Ra’21
中之的烷基中之至少1個氫原子被羥基所取代之基等。
前述通式(a2-r-2)、(a2-r-3)、(a2-r-5)中,A”中之碳數1~5之伸烷基,例如,以直鏈狀或支鏈狀之伸烷基為佳,例如,伸甲基、伸乙基、n-伸丙基、異伸丙基等。該伸烷基含有氧原子或硫原子時,其具體例,例如,前述伸烷基的末端或碳原子間介有-O-或-S-之基等,例如 -O-CH2
-、-CH2
-O-CH2
-、-S-CH2
-、-CH2
-S-CH2
-等。 A”,以碳數1~5之伸烷基或-O-為佳,以碳數1~5之伸烷基為較佳,以伸甲基為最佳。
以下為通式(a2-r-1)~(a2-r-7)所各別表示的基之具體例。
「含-SO2
-之環式基」係指,其環骨架中含有含-SO2
-之環的環式基之意,具體而言,例如,-SO2
-中之硫原子(S)形成為環式基之環骨架的一部份之環式基;其環骨架中以含-SO2
-之環作為一個環之方式計數,僅為該環時,稱為單環式基,尚具有其他環構造時,無論其構造為何,皆稱為多環式基。含-SO2
-環式基,可為單環式基亦可、多環式基亦可。 含-SO2
-之環式基,特別是其環骨架中含有-O-SO2
-之環式基,即以含有-O-SO2
-中的-O-S-形成環骨架的一部份之磺內酯(sultone)環之環式基為佳。
[式中,Ra’51
各自獨立為氫原子、烷基、烷氧基、鹵素原子、鹵化烷基、羥基、-COOR”、-OC(=O)R”、羥烷基或氰基;R”為氫原子、烷基、含內酯之環式基,或含 -SO2
-之環式基;A”為可含有氧原子或硫原子的碳數1~5之伸烷基、氧原子或硫原子。n’為0~2之整數]。
前述通式(a5-r-1)~(a5-r-2)中,A”與前述通式(a2-r-2)、(a2-r-3)、(a2-r-5)中之A”為相同之內容。 Ra’51
中之烷基、烷氧基、鹵素原子、鹵化烷基、 -COOR”、-OC(=O)R”、羥烷基,例如,分別與前述通式(a2-r-1)~(a2-r-7)中之Ra’21
的說明中所列舉者為相同之內容。 以下,為列舉通式(a5-r-1)~(a5-r-4)所各別表示的基之具體例。式中之「Ac」為表示乙醯基。
又,可具有取代基之環式基,又例如,酸解離性基。
R101
之環式基中之取代基,例如,烷基、烷氧基、鹵素原子、鹵化烷基、羥基、羰基、硝基等。 作為取代基之烷基,例如,以碳數1~5之烷基為佳,以甲基、乙基、丙基、n-丁基、tert-丁基為較佳。 作為取代基之烷氧基,例如,以碳數1~5之烷氧基為佳,以甲氧基、乙氧基、n-丙氧基、iso-丙氧基、n-丁氧基、tert-丁氧基為較佳,以甲氧基、乙氧基為最佳。 作為取代基之鹵素原子,可列舉如,氟原子、氯原子、溴原子、碘原子等,又以氟原子為佳。 作為取代基之鹵化烷基,例如,碳數1~5之烷基,例如甲基、乙基、丙基、n-丁基、tert-丁基等中的氫原子之一部份或全部被前述鹵素原子所取代之基。 作為取代基之羰基,例如,取代構成環狀烴基的伸甲基(-CH2
-)之基;
可具有取代基之鏈狀烷基: R101
之鏈狀烷基,可為直鏈狀或支鏈狀之任一者。 直鏈狀烷基,例如,以碳數1~20為佳,以碳數1~15為較佳,以碳數1~10為最佳。具體而言,例如,甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基、十一烷基、十二烷基、十三烷基、異十三烷基、十四烷基、十五烷基、十六烷基、異十六烷基、十七烷基、十八烷基、十九烷基、二十烷基、二十一烷基基、二十二烷基等。 支鏈狀烷基,例如,以碳數3~20為佳,以碳數3~15為較佳,以碳數3~10為最佳。具體而言,例如,1-甲乙基、1-甲基丙基、2-甲基丙基、1-甲基丁基、2-甲基丁基、3-甲基丁基、1-乙基丁基、2-乙基丁基、1-甲基戊基、2-甲基戊基、3-甲基戊基、4-甲基戊基等。 又,可具有取代基之鏈狀烷基,亦可例如與上述式(a1-r-2)所表示之酸解離性基為相同之內容。
可具有取代基之鏈狀烯基: R101
之鏈狀烯基,例如,可為直鏈狀或支鏈狀之任一者,以碳數2~10為佳,以碳數2~5為較佳,以碳數2~4為更佳,以碳數3為特佳。直鏈狀烯基,例如,乙烯基、丙烯基(烯丙基)、丁烯基等。支鏈狀烯基,例如,1-甲基乙烯基、2-甲基乙烯基、1-甲基丙烯基、2-甲基丙烯基等。 鏈狀烯基,例如,上述之中,以直鏈狀烯基為佳,以乙烯基、丙烯基為較佳,以乙烯基為特佳。
R101
之鏈狀烷基或烯基中之取代基,例如,烷氧基、鹵素原子、鹵化烷基、羥基、羰基、硝基、胺基、上述R101
中之環式基等。
上述之中,R101
以可具有取代基之環式基為佳,以可具有取代基之環狀之烴基為較佳。更具體而言,例如,由可具有取代基之苯基、可具有取代基之萘基、可具有取代基之多環鏈烷去除1個以上的氫原子而得之基;以前述通式(a2-r-1)、(a2-r-3)~(a2-r-7)所各別表示的含內酯之環式基;前述通式(a5-r-1)~(a5-r-4)所各別表示的含 -SO2
-之環式基等為佳。
前述式(b1)中,R102
為碳數1~5之氟化烷基或氟原子。 R102
以碳數1~5的全氟烷基,或氟原子為佳,以氟原子為較佳。
前述式(b1)中,Y101
為包含氧原子的2價之連結基或單鍵; Y101
中的2價之連結基,可含有氧原子以外的原子。氧原子以外的原子,例如,碳原子、氫原子、硫原子、氮原子等。 含有氧原子的2價之連結基,例如,氧原子(醚鍵結:-O-)、酯鍵結(-C(=O)-O-)、氧羰基(-O-C(=O)-)、醯胺鍵結(-C(=O)-NH-)、羰基(-C(=O)-)、碳酸酯鍵結(-O-C(=O)-O-)等的含非烴系的氧原子之連結基;該含非烴系的氧原子之連結基與伸烷基之組合等。該組合中,可再連結磺醯基 (-SO2
-)。 該含有氧原子的2價之連結基,例如,下述通式 (y-al-1)~(y-al-7)所各別表示的連結基等。
[式中,V’101
為碳數1~5之伸烷基或單鍵,V’102
為碳數1~30的2價之飽和烴基或單鍵]。
V’102
中的2價之飽和烴基,以碳數1~30之伸烷基為佳,以碳數1~10之伸烷基為較佳,以碳數1~5之伸烷基為更佳。
V’101
及V’102
中之伸烷基,例如,可分別為直鏈狀之伸烷基亦可、支鏈狀之伸烷基亦可,又以直鏈狀之伸烷基為佳。 V’101
及V’102
中之伸烷基,具體而言,例如,伸甲基 [-CH2
-];-CH(CH3
)-、-CH(CH2
CH3
)-、-C(CH3
)2
-、 -C(CH3
)(CH2
CH3
)-、-C(CH3
)(CH2
CH2
CH3
)-、 -C(CH2
CH3
)2
-等之烷基伸甲基;伸乙基[-CH2
CH2
-]; -CH(CH3
)CH2
-、-CH(CH3
)CH(CH3
)-、-C(CH3
)2
CH2
-、 -CH(CH2
CH3
)CH2
-等之烷基伸乙基;伸三甲基(n-伸丙基) [-CH2
CH2
CH2
-];-CH(CH3
)CH2
CH2
-、-CH2
CH(CH3
)CH2
-等之烷基伸三甲基;伸四甲基[-CH2
CH2
CH2
CH2
-]; -CH(CH3
)CH2
CH2
CH2
-、-CH2
CH(CH3
)CH2
CH2
-等之烷基伸四甲基;伸五甲基[-CH2
CH2
CH2
CH2
CH2
-]等。 又,V’101
或V’102
中,前述伸烷基中之一部份的伸甲基,可被碳數5~10的2價之脂肪族環式基所取代。該脂肪族環式基,以由前述R101
中之環狀之脂肪族烴基再去除1個氫原子而得的2價之基為佳,以伸環己基、1,5-伸金剛烷基或2,6-伸金剛烷基為較佳。
Y101
,以含有酯鍵結的2價之連結基,或含有醚鍵結的2價之連結基為佳,以上述式(y-al-1)~(y-al-5)所各別表示的連結基為較佳。
前述式(b1)中,V101
為伸烷基、氟化伸烷基或單鍵; V101
中之伸烷基、氟化伸烷基,分別以碳數1~4為佳。V101
中之氟化伸烷基,例如,V101
中之伸烷基的氫原子之一部份或全部被氟原子所取代之基等。其中,V101
又以單鍵,或碳數1~4之伸烷基為佳。
(B1)成份之陰離子部之具體例,例如,下述通式(an-1)或(an-2)之任一者所表示之陰離子等。
[式中,R”101
為可具有取代基脂肪族環式基、前述式(r-hr-1)~(r-hr-6)所各別表示的基,或可具有取代基之鏈狀烷基;R”102
為可具有取代基脂肪族環式基、前述通式(a2-r-1)~(a2-r-7)所各別表示的含內酯之環式基,或前述通式(a5-r-1)~(a5-r-4)所各別表示的含-SO2
-之環式基;v”各自獨立為0~3之整數,q”各自獨立為1~20之整數,t”為1~3之整數,n”為0或1]。
R”101
及R”102
中,可具有取代基之脂肪族環式基,以前述R101
中之環狀之脂肪族烴基所例示的基為佳。前述取代基,例如,與可取代R101
中之環狀之脂肪族烴基的取代基為相同之內容。
R”101
中,可具有取代基之鏈狀烷基,以前述R101
中之鏈狀烷基所例示的基為佳。
上述之中,(B1)成份之陰離子部,又以上述之通式(an-1)或(an-2)之任一者所表示之陰離子為較佳,以通式(an-2)所表示之陰離子為特佳。
(B1)成份之陰離子部,具體而言,例如,下述式(an-1-1)~(an-1-3)或(an-2-1)所各別表示的陰離子。
・・陽離子部((M’m+
)1/m
) 前述式(b1)中,M’m+
為m價之鎓陽離子。m為1以上之整數。 M’m+
之鎓陽離子,以鋶陽離子、錪陽離子為佳。 較佳之陽離子部((M’m+
)1/m
),可列舉如,下述通式(ca-1)~(ca-5)所各別表示的有機陽離子等。
[式中,R201
~R207
,及R211
~R212
,各自獨立表示可具有取代基之芳基、可具有取代基之烷基或可具有取代基之烯基。R201
~R203
、R206
~R207
、R211
~R212
,可相互鍵結並與式中的硫原子共同形成環;R208
~R209
,互相獨立表示氫原子或碳數1~5之烷基;R210
為可具有取代基芳基、可具有取代基之烷基、可具有取代基之烯基,或可具有取代基之含-SO2
-之環式基;L201
表示-C(=O)-或-C(=O)-O-;Y201
各自獨立表示伸芳基、伸烷基或伸烯基;x為1或2;W201
表示(x+1)價之連結基;Wb
為可具有取代基之烴基;Rs1
~Rs4
各自獨立為取代基;nb1
~nb4
各自獨立為0~3之整數]。
前述之式(ca-1)~(ca-4)中,R201
~R207
,及R211
~R212
中之芳基,例如,碳數6~20之無取代的芳基,又以苯基、萘基為佳。 R201
~R207
,及R211
~R212
中之烷基,例如,為鏈狀或環狀之烷基,以碳數1~30者為佳。 R201
~R207
,及R211
~R212
中之烯基,例如,以碳數2~10為佳。 R201
~R207
,及R210
~R212
所可具有的取代基,例如,烷基、鹵素原子、鹵化烷基、羰基、氰基、胺基、芳基、下述通式(ca-r-1)~(ca-r-7)所各別表示的基等。
[式中,R’201
各自獨立為氫原子、可具有取代基之環式基、可具有取代基之鏈狀烷基,或可具有取代基之鏈狀烯基]。
R’201
之可具有取代基之環式基、可具有取代基之鏈狀烷基,或可具有取代基之鏈狀烯基,除與上述式(b1)中之R101
為相同之例示內容以外,可具有取代基之環式基或可具有取代基之鏈狀烷基,又例如酸解離性基。
R201
~R203
、R206
~R207
、R211
~R212
,於相互鍵結並與式中的硫原子共同形成環時,亦可介由硫原子、氧原子、氮原子等的雜原子,或羰基、-SO-、 -SO2
-、-SO3
-、-COO-、-CONH-或-N(RN
)-(該RN
為碳數1~5之烷基)等的官能基予以鍵結。所形成之環中,式中的硫原子包含於該環骨架中的1個之環,包含硫原子,以3~10員環為佳,以5~7員環為特佳。所形成之環的具體例,例如噻吩環、噻唑環、苯併噻吩環、噻蒽環、苯併噻吩環、二苯併噻吩環、9H-硫 環、9-氧硫 環、噻蒽環、啡噁噻環、四氫噻吩鎓環、四氫硫代吡喃鎓環等。
R208
~R209
各自獨立表示氫原子或碳數1~5之烷基,又以氫原子或碳數1~3之烷基為佳,為烷基時,其可相互鍵結形成環。
R210
為可具有取代基芳基、可具有取代基之烷基、可具有取代基之烯基,或可具有取代基之含-SO2
-含有環式基; R210
中之芳基,例如,為碳數6~20之無取代的芳基,又以苯基、萘基為佳。 R210
中之烷基,例如,為鏈狀或環狀之烷基,以碳數1~30者為佳。 R210
中之烯基,例如,以碳數2~10為佳。 R210
中之可具有取代基之含-SO2
-之環式基,例如,以「含-SO2
-之多環式基」為佳,以上述通式(a5-r-1)所表示之基為較佳。
Y201
各自獨立表示伸芳基、伸烷基或伸烯基; Y201
中之伸芳基,例如,由上述式(b1)中之R101
中之芳香族烴基所例示的芳基去除1個氫原子而得之基。 Y201
中之伸烷基、伸烯基,例如,由上述式(b1)中之R101
中之鏈狀烷基、鏈狀烯基所例示的基去除1個氫原子而得之基。
前述式(ca-4)中,x為1或2。 W201
為(x+1)價,即2價或3價之連結基; W201
中的2價之連結基,以可具有取代基之2價之烴基為佳,又例如與Yax0
相同般,例如具有取代基的2價之烴基等。W201
中的2價之連結基,可為直鏈狀、支鏈狀、環狀之任一者皆可,又以環狀為佳。其中又以伸芳基的兩端組合2個羰基而得之基為佳。伸芳基,例如,伸苯基、伸萘基等,又以伸苯基為特佳。 W201
中的3價之連結基,例如,前述W201
中的2價之連結基去除1個氫原子而得之基、前述2價之連結基再鍵結前述2價之連結基而得之基等。W201
中的3價之連結基,例如,以伸芳基鍵結2個羰基而得之基為佳。
前述式(ca-5)中,Wb
為可具有取代基之烴基; Wb
中之烴基,可為脂肪族烴基亦可、芳香族烴基亦可。
・脂肪族烴基 Wb
中作為2價之烴基的脂肪族烴基,可為飽和者亦可、不飽和者亦可,通常以飽和為佳。 該脂肪族烴基,更具體而言,例如,直鏈狀或支鏈狀之脂肪族烴基、構造中含有環之脂肪族烴基等。
・・直鏈狀或支鏈狀之脂肪族烴基 前述直鏈狀之脂肪族烴基,以碳數1~10為佳,以1~6為較佳,以1~4為較佳,以1~3為最佳。 直鏈狀之脂肪族烴基,以直鏈狀之伸烷基為佳,具體而言,例如,伸甲基[-CH2
-]、伸乙基[-(CH2
)2
-]、伸三甲基[-(CH2
)3
-]、伸四甲基[-(CH2
)4
-]、伸五甲基[-(CH2
)5
-]等。 前述支鏈狀之脂肪族烴基,以碳數2~10為佳,以碳數3~6為較佳,以碳數3或4為更佳,以碳數3為最佳。 支鏈狀之脂肪族烴基,以支鏈狀之伸烷基為佳,具體而言,例如,-CH(CH3
)-、-CH(CH2
CH3
)-、-C(CH3
)2
-、 -C(CH3
)(CH2
CH3
)-、-C(CH3
)(CH2
CH2
CH3
)-、 -C(CH2
CH3
)2
-等之烷基伸甲基;-CH(CH3
)CH2
-、 -CH(CH3
)CH(CH3
)-、-C(CH3
)2
CH2
-、 -CH(CH2
CH3
)CH2
-、-C(CH2
CH3
)2
-CH2
-等之烷基伸乙基; -CH(CH3
)CH2
CH2
-、-CH2
CH(CH3
)CH2
-等之烷基伸三甲基;-CH(CH3
)CH2
CH2
CH2
-、-CH2
CH(CH3
)CH2
CH2
-等之烷基伸四甲基等之烷基伸烷基等。烷基伸烷基中之烷基,以碳數1~5之直鏈狀烷基為佳。
・・構造中含有環之脂肪族烴基 前述構造中含有環之脂肪族烴基,例如,脂環式烴基(由脂肪族烴環去除2個氫原子而得之基)、脂環式烴基鍵結於直鏈狀或支鏈狀脂肪族烴基的末端之基、脂環式烴基介於直鏈狀或支鏈狀脂肪族烴基的中間之基等。前述直鏈狀或支鏈狀之脂肪族烴基,例如,與前述為相同之內容。 前述脂環式烴基,以碳數3~20為佳,以碳數3~12為較佳。 前述脂環式烴基,可為多環式亦可、單環式亦可。單環式之脂環式烴基,以由單環鏈烷去除2個氫原子而得之基為佳。該單環鏈烷以碳數3~6者為佳,具體而言,例如,環戊烷、環己烷等。多環式之脂環式烴基,以由多環鏈烷去除2個氫原子而得之基為佳,該多環鏈烷以碳數7~12者為佳,具體而言,例如,金剛烷、降莰烷、異莰烷、三環癸烷、四環十二烷等。
・芳香族烴基 芳香族烴基,為具有芳香環之烴基; 前述Wb
中作為2價之烴基的芳香族烴基,以碳數3~30為佳,以碳數5~30為較佳,以碳數5~20為更佳,以碳數6~15為特佳,以碳數6~10為最佳。其中,該碳數為不包含取代基中之碳數者。 芳香族烴基所具有的芳香環,具體而言,例如,苯、聯苯、茀、萘、蒽、菲等之芳香族烴環;構成前述芳香族烴環中的一部份碳原子被雜原子所取代之芳香族雜環;等。芳香族雜環中之雜原子,例如,氧原子、硫原子、氮原子等。 該芳香族烴基,具體而言,例如,由前述芳香族烴環去除2個氫原子而得之基(例如,伸芳基,較佳為伸苯基、伸萘基);由前述芳香族烴環去除1個氫原子而得之基(芳基)中之1個氫原子被伸烷基所取代之基(例如,由苄基、苯乙基、1-萘甲基、2-萘甲基、1-萘乙基、2-萘乙基等的芳烷基中之芳基再去除1個氫原子而得之基);等。前述伸烷基(芳烷基中之烷鏈)之碳數,以1~4為佳,以1~2為較佳,以1為特佳。
Wb
之烴基所可具有的取代基,例如,碳數1~5之烷基、碳數1~5之烷氧基、側氧基(=O)、羥基 (-OH)、胺基(-NH2
)等。
其中,Wb
以芳香族烴基為佳,芳香族烴基所具有的芳香環,以苯、聯苯或萘為佳,又以苯、聯苯為較佳。
前述式(ca-5)中,Rs1
~Rs4
各自獨立為取代基; Rs1
~Rs4
之各取代基,例如,烷基、鹵素原子、鹵化烷基、羰基、氰基、胺基、芳基、芳硫基、上述之通式(ca-r-1)~(ca-r-7)所各別表示的基等。 作為取代基之芳硫基,例如,苯硫基或聯苯硫基等。
前述式(ca-5)中,nb1
~nb4
各自獨立為0~3之整數,又以0或1為佳,以0為較佳。
前述式(ca-1)所表示之較佳的陽離子,具體而言,例如,下述式(ca-1-1)~(ca-1-75)所各別表示的陽離子等。
[式中,g1、g2、g3表示重複之數目,g1為1~5之整數,g2為0~20之整數,g3為0~20之整數]。
[式中,R”201
為氫原子或取代基,該取代基為與前述R201
~R207
,及R210
~R212
所可具有的取代基所列舉者為相同之內容]。
前述式(ca-2)所表示之較佳的陽離子,具體而言,例如,二苯基錪陽離子、雙(4-tert-丁苯基)錪陽離子等。
前述式(ca-3)所表示之較佳的陽離子,具體而言,例如,下述式(ca-3-1)~(ca-3-6)所各別表示的陽離子。
前述式(ca-4)所表示之較佳的陽離子,具體而言,例如,下述式(ca-4-1)~(ca-4-2)所各別表示的陽離子。
前述式(ca-5)所表示之較佳的陽離子,具體而言,例如,下述式(ca-5-1)~(ca-5-2)所各別表示的陽離子。
上述之中,(B1)成份之陽離子部((M’m+
)1/m
),又以通式(ca-1)所表示之陽離子為佳。其中,又以下述通式(b1-ca-1)所表示之鎓陽離子為特佳。
[式中,Rb11
表示具有作為取代基的氟化烷基或氟原子之芳基、具有作為取代基的氟化烷基或氟原子之烷基,或具有作為取代基的氟化烷基或氟原子之烯基。Rb12
及Rb13
各自獨立表示可具有取代基之芳基、可具有取代基之烷基,或可具有取代基之烯基。Rb11
~Rb13
可相互鍵結並與式中的硫原子共同形成環]。
前述式(b1-ca-1)中,Rb11
表示具有作為取代基的氟化烷基或氟原子之芳基、具有作為取代基的氟化烷基或氟原子之烷基,或具有作為取代基的氟化烷基或氟原子之烯基。 Rb11
分別與前述式(ca-1)中之R201
中之芳基、烷基或烯基、具有作為取代基的氟化烷基或氟原子者為相同之內容。
前述式(b1-ca-1)中,Rb12
及Rb13
各自獨立表示可具有取代基之芳基、可具有取代基之烷基,或可具有取代基之烯基。Rb12
及Rb13
例如,與前述式(ca-1)中之R202
及R203
為相同之內容。
Rb11
~Rb13
相互鍵結並與式中的硫原子共同形成環時,亦可介由硫原子、氧原子、氮原子等的雜原子,或羰基、-SO-、-SO2
-、-SO3
-、-COO-、-CONH-或 -N(RN
)-(該RN
為碳數1~5之烷基)等的官能基予以鍵結。所形成之環中,式中的硫原子包含於該環骨架中的1個之環,包含硫原子,以3~10員環為佳,以5~7員環為特佳。
以下將列舉(B1)成份之較佳具體例。
第1態樣的阻劑組成物中,(B1)成份,可單獨使用1種亦可、將2種以上合併使用亦可。 第1態樣的阻劑組成物中,(B1)成份之含量,相對於(A)成份100質量份,以1~40質量份為佳,以5~35質量份為較佳,9~30質量份為更佳。 (B1)成份之含量為前述較佳下限值以上時,於阻劑圖型的形成中,可使感度、解析力、降低LWR(線路寬度不均)、形狀等的微影蝕刻特性更向上提升。另一方面,於較佳上限值以下時,阻劑組成物之各成份於溶解於有機溶劑之際,可容易得到均勻的溶液,且作為阻劑組成物時,可使保存安定性更為提高。
・(B2)成份 第1態樣的阻劑組成物中,於無損本發明效果之範圍,可含有(B1)成份以外的酸產生劑成份(以下,亦稱為「(B2)成份」)。 (B2)成份,並未有特別之限定,其可使用目前為止被提案作為化學增幅型阻劑組成物用的酸產生劑者。 該些酸產生劑,可列舉如,錪鹽或鋶鹽等之鎓鹽系酸產生劑、肟磺酸酯系酸產生劑;雙烷基或雙芳基磺醯基重氮甲烷類、聚(雙磺醯基)重氮甲烷類等之重氮甲烷系酸產生劑;硝基苄基磺酸酯系酸產生劑、亞胺基磺酸酯系酸產生劑、二碸系酸產生劑等多種成份。
鎓鹽系酸產生劑,例如,下述通式(b-2)所表示之化合物(以下,亦稱為「(b-2)成份」),或下述通式 (b-3)所表示之化合物(以下,亦稱為「(b-3)成份」)。
[式中,R104
~R108
各自獨立為可具有取代基之環式基、可具有取代基之鏈狀烷基,或可具有取代基之鏈狀烯基;R104
、R105
可相互鍵結形成環;V102
~V103
各自獨立為單鍵、伸烷基或氟化伸烷基;L101
~L102
各自獨立為單鍵或氧原子。L103
~L105
各自獨立為單鍵、-CO-或-SO2
-。m為1以上之整數,又,M’m+
為m價之鎓陽離子]。
{陰離子部} ・・(b-2)成份之陰離子部 式(b-2)中,R104
、R105
各自獨立為可具有取代基之環式基、可具有取代基之鏈狀烷基,或可具有取代基之鏈狀烯基,其分別例如與前述式(b1)中之R101
為相同之內容。其中,R104
、R105
可相互鍵結形成環; R104
、R105
,以可具有取代基鏈狀烷基為佳,以直鏈狀或支鏈狀烷基,或直鏈狀或支鏈狀之氟化烷基為較佳。 該鏈狀烷基之碳數,以1~10為佳,更佳為碳數1~7,更較佳為碳數1~3。R104
、R105
之鏈狀烷基之碳數,於上述碳數之範圍內,基於對阻劑用溶劑具有良好溶解性等的理由,以越小越好。又,R104
、R105
之鏈狀烷基中,被氟原子取代的氫原子數越多時,其酸的強度越強,又,就可提高對於200nm以下的高能量光或電子線的透明性之觀點,而為較佳。 前述鏈狀烷基中的氟原子之比例,即氟化率,較佳為70~100%,更較佳為90~100%,最佳為全部的氫原子被氟原子取代而得的全氟烷基; 式(b-2)中,V102
、V103
各自獨立為單鍵、伸烷基或氟化伸烷基,其分別與式(b1)中的V101
為相同之內容。 式(b-2)中,L101
、L102
,各自獨立為單鍵或氧原子。
・・(b-3)成份之陰離子部 式(b-3)中,R106
~R108
各自獨立為可具有取代基之環式基、可具有取代基之鏈狀烷基,或可具有取代基之鏈狀烯基,其分別例如與式(b1)中之R101
為相同之內容。 式(b-3)中,L103
~L105
各自獨立為單鍵、-CO-或 -SO2
-。
{陽離子部} 前述之式(b-2)、式(b-3)中,M’m+
,表示m價之鎓陽離子,又以鋶陽離子、錪陽離子為佳。m為1以上之整數。 陽離子部((M’m+
)1/m
),例如與上述(B1)成份之陽離子部的說明中所例示之鎓陽離子為相同之內容,又以上述通式(ca-1)所表示之陽離子為佳,以前述式(ca-1-1)~(ca-1-75)所各別表示的陽離子為更佳。
第1態樣的阻劑組成物中,(B2)成份,可單獨使用1種亦可、將2種以上合併使用亦可。 第1態樣的阻劑組成物含有(B2)成份時,於阻劑組成物中,(B2)成份之含量,相對於(A)成份100質量份,以未達50質量份為佳,以1~20質量份為較佳,以1~10質量份為更佳。 (B2)成份之含量,於前述較佳之範圍時,可充份進行圖型之形成。又,阻劑組成物之各成份於溶解於有機溶劑之際,可容易得到均勻的溶液,作為阻劑組成物時,具有良好的保存安定性等,而為較佳。
<(D)成份> (D)成份為,於阻劑組成物中控制經由曝光所產生之酸的擴散之酸擴散控制劑成份。
・(D1)成份 本實施形態之阻劑組成物中,(D)成份為含有經由曝光而分解而喪失酸擴散控制性的光崩壞性鹼(D1)((D1)成份)。 含有該(D1)成份的阻劑組成物,於形成阻劑圖型之際,可使阻劑膜的曝光部與未曝光部的對比更向上提升。 (D1)成份,只要為酸擴散控制劑成份中,具有經由曝光而分解而喪失酸擴散控制性者時,並未有特別之限定,又以由下述通式(d1-1)所表示之化合物(以下,亦稱為「(d1-1)成份」)、下述通式(d1-2)所表示之化合物(以下,亦稱為「(d1-2)成份」)及下述通式(d1-3)所表示之化合物(以下,亦稱為「(d1-3)成份」)所成之群所選出的1種以上之化合物為佳。 (d1-1)~(d1-3)成份,其各個並不具有於阻劑膜的曝光部中,作為分解而喪失酸擴散控制性(鹼性)的抑制劑之作用,而為於阻劑膜的未曝光部中,具有作為抑制劑之作用。
[式中,Rd1
~Rd4
各自獨立為可具有取代基之環式基、可具有取代基之鏈狀烷基,或可具有取代基之鏈狀烯基;又,式(d1-2)中之Rd2
中,S原子鄰接的碳原子為不鍵結氟原子者。Yd1
為單鍵或2價之連結基;m為1以上之整數,又,Mm+
各自獨立為m價之有機陽離子]。
{(d1-1)成份} ・・陰離子部 式(d1-1)中,Rd1
為可具有取代基之環式基、可具有取代基之鏈狀烷基,或可具有取代基之鏈狀烯基,其分別與前述式(b1)中之R101
為相同之內容。 該些之中,Rd1
又以可具有取代基芳香族烴基、可具有取代基之脂肪族環式基,或可具有取代基之鏈狀烷基為佳。 該些之基所可具有的取代基,例如,羥基、側氧基、烷基、芳基、氟原子、氟化烷基、上述通式(a2-r-1)~ (a2-r-7)所各別表示的含內酯之環式基、醚鍵結、酯鍵結,或該些之組合等。含有醚鍵結或酯鍵結作為取代基時,其間可介有伸烷基,此時之取代基,例如,以上述式(y-al-1)~(y-al-5)所各別表示的連結基為佳。 前述芳香族烴基,例如,以苯基或萘基為較佳。 前述脂肪族環式基,例如,以由金剛烷、降莰烷、異莰烷、三環癸烷、四環十二烷等的多環鏈烷去除1個以上的氫原子而得之基為較佳。 前述鏈狀烷基,例如,以碳數1~10為佳,具體而言,例如,甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基等的直鏈狀烷基;1-甲乙基、1-甲基丙基、2-甲基丙基、1-甲基丁基、2-甲基丁基、3-甲基丁基、1-乙基丁基、2-乙基丁基、1-甲基戊基、2-甲基戊基、3-甲基戊基、4-甲基戊基等的支鏈狀烷基。
前述鏈狀烷基為具有作為取代基的氟原子或氟化烷基之氟化烷基時,氟化烷基之碳數,以1~11為佳,以碳數1~8為較佳,以碳數1~4為更佳。該氟化烷基可含有氟原子以外的原子。氟原子以外的原子,例如氧原子、硫原子、氮原子等。 Rd1
,以構成直鏈狀烷基的一部份或全部的氫原子被氟原子所取代的氟化烷基為佳,以構成直鏈狀烷基的全部氫原子被氟原子所取代的氟化烷基(直鏈狀之全氟烷基)為特佳。
以下為(d1-1)成份之陰離子部的較佳具體例示。
・・陽離子部 式(d1-1)中,Mm+
為m價之有機陽離子。 Mm+
之有機陽離子,例如與前述通式(ca-1)~(ca-4)所各別表示的陽離子為相同之內容為佳,以前述通式(ca-1)所表示之陽離子為較佳,以前述式(ca-1-1)~(ca-1-75)所各別表示的陽離子為更佳。 (d1-1)成份,可單獨使用1種,或將2種以上組合使用亦可。
{(d1-2)成份} ・・陰離子部 式(d1-2)中,Rd2
為可具有取代基之環式基、可具有取代基之鏈狀烷基,或可具有取代基之鏈狀烯基,其例如與前述式(b1)中之R101
為相同之內容。 其中,Rd2
中,S原子鄰接的碳原子為不鍵結氟原子(未被氟所取代)者。如此,可使(d1-2)成份之陰離子形成適度弱酸之陰離子,而可提高(D)成份之抑制能力。 Rd2
以可具有取代基鏈狀烷基,或可具有取代基之脂肪族環式基為佳。鏈狀烷基,例如,以碳數1~10為佳,以碳數3~10為較佳。脂肪族環式基,例如,由金剛烷、降莰烷、異莰烷、三環癸烷、四環十二烷等去除1個以上的氫原子而得之基(可具有取代基);又以由莰烷等去除1個以上的氫原子而得之基為較佳。 Rd2
之烴基,可具有取代基,該取代基,例如,與前述式(d1-1)的Rd1
中之烴基(芳香族烴基、脂肪族環式基、鏈狀烷基)所可具有的取代基為相同之內容。
以下為(d1-2)成份之陰離子部的較佳具體例示。
・・陽離子部 式(d1-2)中,Mm+
為m價之有機陽離子,其與前述式(d1-1)中之Mm+
為相同之內容。 (d1-2)成份,可單獨使用1種,或將2種以上組合使用亦可。
{(d1-3)成份} ・・陰離子部 式(d1-3)中,Rd3
為可具有取代基之環式基、可具有取代基之鏈狀烷基,或可具有取代基之鏈狀烯基,其例如與前述式(b1)中之R101
為相同之內容,又以含有氟原子的環式基、鏈狀烷基,或鏈狀烯基為佳。其中又以氟化烷基為佳,以與前述Rd1
之氟化烷基為相同之內容為較佳。
式(d1-3)中,Rd4
為可具有取代基之環式基、可具有取代基之鏈狀烷基,或可具有取代基之鏈狀烯基,其例如與前述式(b1)中之R101
為相同之內容。 其中,又以可具有取代基之烷基、烷氧基、烯基、環式基為佳。 Rd4
中之烷基,以碳數1~5之直鏈狀或支鏈狀烷基為佳,具體而言,例如,甲基、乙基、丙基、異丙基、n-丁基、異丁基、tert-丁基、戊基、異戊基、新戊基等。Rd4
之烷基的氫原子中之一部份可被羥基、氰基等所取代。 Rd4
中之烷氧基,以碳數1~5之烷氧基為佳,碳數1~5之烷氧基,具體而言,例如,甲氧基、乙氧基、n-丙氧基、iso-丙氧基、n-丁氧基、tert-丁氧基等。其中又以甲氧基、乙氧基為較佳。
Rd4
中之烯基,例如與上述式(b1)中之R101
為相同之內容,又以乙烯基、丙烯基(烯丙基)、1-甲基丙烯基、2-甲基丙烯基為佳。該些之基中,再具有取代基時,可具有碳數1~5之烷基或碳數1~5之鹵化烷基。
Rd4
中之環式基,例如與上述式(b1)中之R101
為相同之內容,又以由環戊烷、環己烷、金剛烷、降莰烷、異莰烷、三環癸烷、四環十二烷等的環鏈烷去除1個以上的氫原子而得之脂環式基,或,苯基、萘基等之芳香族基為佳。Rd4
為脂環式基時,因阻劑組成物可良好地溶解於有機溶劑中,故可使微影蝕刻特性良好。又,Rd4
為芳香族基時,該阻劑組成物因具有優良的光吸收效率,故可使感度或微影蝕刻特性更為良好。
式(d1-3)中,Yd1
為單鍵或2價之連結基; Yd1
中的2價之連結基,並未有特別之限定,例如,可具有取代基之2價之烴基(脂肪族烴基、芳香族烴基)、含雜原子的2價之連結基等。該些例如分別與上述通式(a10-u1)中的Yax1
中,含雜原子的2價之連結基為相同之內容。 Yd1
,以羰基、酯鍵結、醯胺鍵結、伸烷基或該些之組合為佳。伸烷基,例如,以直鏈狀或支鏈狀之伸烷基為較佳,以伸甲基或伸乙基為更佳。
以下為(d1-3)成份之陰離子部的較佳具體例示。
・・陽離子部 式(d1-3)中,Mm+
為m價之有機陽離子,其與前述式(d1-1)中之Mm+
為相同之內容。 (d1-3)成份,可單獨使用1種,或將2種以上組合使用亦可。
(D1)成份,可僅使用上述(d1-1)~(d1-3)成份中之任一種,亦可將2種以上組合使用。 第1態樣的阻劑組成物含有(D1)成份時,該阻劑組成物中,(D1)成份之含量,相對於(A)成份100質量份,以0.5~10質量份為佳,以0.5~8質量份為較佳,以1~8質量份為更佳。 (D1)成份之含量,為前述較佳範圍之下限值以上時,特別是容易得到良好的微影蝕刻特性及阻劑圖型之形狀。又,於前述較佳範圍的上限值以下時,可維持良好的感度,亦具有優良的產率。
・(D2)成份 (D)成份中,可含有不相當於上述之(D1)成份的含氮有機化合物成份(以下,亦稱為「(D2)成份」)。 (D2)成份,只要為具有作為酸擴散控制劑之作用,且,不相當於(D1)成份者時,並未有特別之限定,其可任意地使用公知的成份。其中,又以脂肪族胺為佳,該些之中,特別是以二級脂肪族胺或三級脂肪族胺為較佳。 脂肪族胺,為具有1個以上之脂肪族基之胺,該脂肪族基以碳數為1~12為佳。 脂肪族胺,例如,氨NH3
的氫原子中之至少1個,被碳數12以下之烷基或羥烷基取代之胺(烷胺或烷醇胺)或環式胺等。 烷胺及烷醇胺之各具體例,例如,n-己胺、n-庚胺、n-辛胺、n-壬胺、n-癸胺等的單烷胺;二乙胺、二-n-丙胺、二-n-庚胺、二-n-辛胺、二環己胺等的二烷胺;三甲胺、三乙胺、三-n-丙胺、三-n-丁胺、三-n-戊胺(三醯胺)、三-n-己胺、三-n-庚胺、三-n-辛胺、三-n-壬胺、三-n-癸胺、三-n-十二烷胺等的三烷胺;二乙醇胺、三乙醇胺、二異丙醇胺、三異丙醇胺、二-n-辛醇胺、三-n-辛醇胺等之烷醇胺。該些之中,又以碳數5~10之三烷胺為較佳,以三-n-戊胺或三-n-辛胺為特佳。
環式胺,例如,含有作為雜原子的氮原子之雜環化合物。該雜環化合物,可為單環式者(脂肪族單環式胺),或多環式者(脂肪族多環式胺)皆可。 脂肪族單環式胺,具體而言,例如,哌啶、哌嗪等。 脂肪族多環式胺,以碳數6~10者為佳,具體而言,例如,1,5-二氮雜雙環[4.3.0]-5-壬烯、1,8-二氮雜雙環[5.4.0]-7-十一烯、伸六甲基四胺、1,4-二氮雜雙環[2.2.2]辛烷等。
其他脂肪族胺,例如,三(2-甲氧基甲氧乙基)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-羥基乙氧基)乙氧基}乙基]胺、三乙醇胺三乙酸酯等,又以三乙醇胺三乙酸酯為佳。
又,(D2)成份,可使用芳香族胺。 芳香族胺,例如,4-二甲胺基吡啶、吡咯、吲哚、吡唑、咪唑或該些之衍生物、三苄胺、2,6-二異丙苯胺、N-tert-丁氧基羰基吡咯啶等。
(D2)成份,可單獨使用1種,或將2種以上組合使用亦可。 阻劑組成物含有(D2)成份時,阻劑組成物中,(D2)成份之含量,相對於(A)成份100質量份,以0.01~5質量份為佳。 (D2)成份之含量,於前述較佳範圍時,可提高阻劑圖型形狀、延遲烘烤(Post Exposure Delay)的放置穩定性( temporal stability)等。
<任意成份> 第1態樣的阻劑組成物,可再含有上述(A)成份、(B)成份及(D)成份以外的成份(任意成份)。 該任意之成份,例如以下所示之(C)成份、(E)成份、(F)成份、(S)成份等。
≪(C)成份≫ 第1態樣的阻劑組成物中,除(A)成份、(B)成份及(D)成份以外,可再含有交聯劑成份(以下,將其稱為「(C)成份」)。 該含有(C)成份的阻劑組成物,於形成阻劑圖型之際,更能提高阻劑膜的曝光部與未曝光部之對比,故於阻劑圖型的形成中,可使解析力、降低LWR(線路寬度不均)、形狀等的微影蝕刻特性更向上提升。
(C)成份,並未有特別之限定,其可由目前為止被使用作為化學增幅型的負型阻劑組成物中之交聯劑中,任意地選擇使用。 (C)成份,例如,2,3-二羥基-5-羥甲基降莰烷、2-羥基-5,6-雙(羥甲基)降莰烷、環己烷二甲醇、4,4’-聯苯二甲醇、3,4,8(或9)-三羥基三環癸烷、2-甲基-2-金剛烷醇、1,4-二噁烷-2,3-二醇、1,3,5-三羥基環己烷等的羥基或羥烷基或具有其二者之環狀烴或其含氧衍生物。
又,例如,使三聚氰胺、乙醯胍、苯併胍、尿素、乙烯脲、丙烯脲、乙炔脲等之含胺基的化合物,與甲醛或與甲醛與低級醇進行反應,所製得的該胺基的氫原子被羥甲基或低級烷氧甲基所取代的化合物、具有環氧基之化合物等。 該些之中,使用三聚氰胺者稱為三聚氰胺系交聯劑、使用尿素者稱為尿素系交聯劑、使用乙烯脲、丙烯脲等的伸烷基脲者稱為伸烷基脲系交聯劑、使用乙炔脲者稱為乙炔脲系交聯劑、使用具有環氧基之化合物者稱為環氧系交聯劑。 (C)成份,以使用由三聚氰胺系交聯劑、尿素系交聯劑、伸烷基脲系交聯劑、乙炔脲系交聯劑,及環氧系交聯劑所成之群所選出之至少1種為佳,特別是以乙炔脲系交聯劑為佳。
三聚氰胺系交聯劑,例如,使三聚氰胺與甲醛進行反應,使胺基的氫原子被羥甲基所取代之化合物、使三聚氰胺與甲醛與低級醇進行反應,使胺基的氫原子被低級烷氧甲基所取代之化合物等。具體而言,例如,六甲氧甲基三聚氰胺、六乙氧甲基三聚氰胺、六丙氧甲基三聚氰胺、六丁氧基丁基三聚氰胺等,其中,又以六甲氧甲基三聚氰胺為佳。
尿素系交聯劑,例如,使尿素與甲醛進行反應,使胺基的氫原子被羥甲基所取代之化合物、使尿素與甲醛與低級醇進行反應,使胺基的氫原子被低級烷氧甲基所取代之化合物等。具體而言,例如,雙甲氧甲基尿素、雙乙氧甲基尿素、雙丙氧甲基尿素、雙丁氧甲基尿素等,其中,又以雙甲氧甲基尿素為佳。
伸烷基脲系交聯劑,例如,下述通式(C-1)所表示之化合物。
[式中,R5
’及R6
’各自獨立為羥基或低級烷氧基;R3
’及R4
’各自獨立為氫原子、羥基或低級烷氧基;v為0~2之整數]。
R5
’與R6
’為低級烷氧基時,較佳為碳數1~4之烷氧基,其可為直鏈狀亦可、支鏈狀亦可。R5
’與R6
’可為相同者亦可、互相相異者亦可,又以相同者為較佳。 R3
’與R4
’為低級烷氧基時,較佳為碳數1~4之烷氧基,其可為直鏈狀亦可、支鏈狀亦可。R3
’與R4
’可為相同者亦可、互相相異者亦可,又以相同者為較佳。 v為0~2之整數,較佳為0或1。 伸烷基脲系交聯劑中特別是以v為0之化合物(乙烯脲系交聯劑)及/或v為1之化合物(丙烯脲系交聯劑)為佳。
上述通式(C-1)所表示之化合物,可經由伸烷基尿素與嗎啉進行縮合反應而製得,或使該生成物與低級醇反應之方式而製得。
伸烷基脲系交聯劑之具體例,例如,單及/或二羥甲基化乙烯脲、單及/或二甲氧甲基化乙烯脲、單及/或二乙氧甲基化乙烯脲、單及/或二丙氧甲基化乙烯脲、單及/或二丁氧甲基化乙烯脲等的乙烯脲系交聯劑;單及/或二羥甲基化丙烯脲、單及/或二甲氧甲基化丙烯脲、單及/或二乙氧甲基化丙烯脲、單及/或二丙氧甲基化丙烯脲、單及/或二丁氧甲基化丙烯脲等的丙烯脲系交聯劑;1,3-二(甲氧甲基)4,5-二羥基-2-咪唑啉酮、1,3-二(甲氧甲基)-4,5-二甲氧基-2-咪唑啉酮等。
乙炔脲系交聯劑,例如,N位被羥烷基及碳數1~4之烷氧烷基中之一者或二者所取代的乙炔脲衍生物。該乙炔脲衍生物,可經由乙炔脲與嗎啉進行縮合反應而製得,或,使該生成物與低級醇進行反應之方式而製得。 乙炔脲系交聯劑之具體例,例如:單、二、三及/或四羥甲基化乙炔脲;單、二、三及/或四甲氧甲基化乙炔脲;單、二、三及/或四乙氧甲基化乙炔脲;單、二、三及/或四丙氧甲基化乙炔脲;單、二、三及/或四丁氧甲基化乙炔脲等。
環氧系交聯劑,只要為具有環氧基者時,並未有特別之限定,而可任意選擇使用。其中,又以具有2個以上之環氧基者為佳。具有2個以上之環氧基時,可提高交聯反應性。 環氧基之數,以2個以上為佳,更佳為2~4個,最佳為2個。 環氧系交聯劑中,較佳之例示,例如以下所示。
(C)成份,可單獨使用1種亦可、亦可將2種以上組合使用。 第1態樣的阻劑組成物含有(C)成份時,(C)成份之含量,相對於(A)成份100質量份,以1~50質量份為佳,3~30質量份為較佳,3~20質量份為較佳,以5~15質量份為最佳。 (C)成份之含量於下限值以上時,可充份進行交聯之形成,且可使解析力、微影蝕刻特性更加提升。又,可製得膨潤度較低的良好阻劑圖型。又,於該上限值以下時,可使阻劑組成物具有良好的保存安定性,且容易抑制感度的放置性劣化。
≪(E)成份≫ 第1態樣的阻劑組成物中,就防止感度劣化,或提高阻劑圖型形狀、延遲烘烤(Post Exposure Delay)放置穩定性(temporal stability)等目的,可再含有作為任意成份之由有機羧酸及磷的含氧酸及其衍生物所成之群所選出之至少1種的化合物(E)(以下,亦稱為「(E)成份」)。 有機羧酸,例如,以乙酸、丙二酸、枸椽酸、蘋果酸、琥珀酸、安息香酸、水楊酸等為佳。 磷的含氧酸,例如,磷酸、膦酸(phosphonic acid)、次膦酸(phosphine acid)酸等,該些之中,特別是以膦酸為佳。 磷的含氧酸之衍生物,例如,上述含氧酸的氫原子被烴基取代而得之酯等,前述烴基,例如,碳數1~5之烷基、碳數6~15之芳基等。 磷酸之衍生物,例如,磷酸二-n-丁酯、磷酸二苯酯等的磷酸酯等。 膦酸衍生物,例如,膦酸二甲酯、膦酸-二-n-丁酯、膦酸苯酯、膦酸二苯酯、膦酸二苄酯等的膦酸酯等。 次膦酸之衍生物,例如,次膦酸酯或次膦酸苯酯等。 第1態樣的阻劑組成物中,(E)成份,可單獨使用1種亦可、將2種以上合併使用亦可。 第1態樣阻劑組成物含有(E)成份時,(E)成份之含量,相對於(A)成份100質量份,以0.01~5質量份之範圍為佳。
≪(F)成份≫ 第1態樣的阻劑組成物中,為賦予阻劑膜撥水性之目的,亦可含有氟添加劑成份(以下,亦稱為「(F)成份」)。 (F)成份,例如,可使用特開2010-002870號公報、特開2010-032994號公報、特開2010-277043號公報、特開2011-13569號公報、特開2011-128226號公報所記載的含氟高分子化合物。 (F)成份,更具體而言,例如,具有下述式(f1-1)所表示之結構單位(f1)的聚合物。結構單位(f1)具有鹼解離性。具有結構單位(f1)的(F)成份,對鹼顯影液具有分解性。 前述聚合物,以僅由下述通式(f1-1)所表示之結構單位(f1)所形成之聚合物(均聚物);該結構單位(f1),與丙烯酸或甲基丙烯酸所衍生之結構單位的共聚物;該結構單位(f1),與含有含內酯之環式基的結構單位之共聚物等為較佳之例示。
[式中,R為氫原子、碳數1~5之烷基或碳數1~5之鹵化烷基;Rf102
及Rf103
,各自獨立表示、氫原子、鹵素原子、碳數1~5之烷基或碳數1~5之鹵化烷基;Rf102
及Rf103
可為相同或相異皆可;nf1
為1~5之整數。Rf101
為含氟原子之有機基]。
式(f1-1)中,α位的碳原子所鍵結的R之碳數1~5之烷基,以碳數1~5之直鏈狀或支鏈狀烷基為佳,具體而言,例如,甲基、乙基、丙基、異丙基、n-丁基、異丁基、tert-丁基、戊基、異戊基、新戊基等。碳數1~5之鹵化烷基,為前述碳數1~5之烷基中的氫原子之一部份或全部被鹵素原子所取代之基。該鹵素原子,可列舉如,氟原子、氯原子、溴原子、碘原子等,特別是以氟原子為佳。 R,以氫原子、碳數1~5之烷基或碳數1~5之氟化烷基為佳,就工業上取得之容易度,以氫原子或甲基為最佳。
式(f1-1)中,Rf102
及Rf103
之鹵素原子,可列舉如,氟原子、氯原子、溴原子、碘原子等,特別是以氟原子為佳。 Rf102
及Rf103
之碳數1~5之烷基,例如,與上述R之碳數1~5之烷基為相同之內容,又以甲基或乙基為佳。 Rf102
及Rf103
之碳數1~5之鹵化烷基,具體而言,可列舉如,碳數1~5之烷基的氫原子中之一部份或全部,被鹵素原子所取代之基。該鹵素原子,可列舉如,氟原子、氯原子、溴原子、碘原子等,特別是以氟原子為佳。 其中,Rf102
及Rf103
又以氫原子、氟原子,或碳數1~5之烷基為佳,以氫原子、氟原子、甲基或乙基為佳。
式(f1-1)中,nf1
為1~5之整數,以1~3之整數為佳,以1或2為較佳。
式(f1-1)中,Rf101
為含氟原子之有機基又以含有氟原子之烴基為佳。 含有氟原子之烴基,例如,可為直鏈狀、支鏈狀或環狀之任一者皆可,又以碳數1~20為佳,以碳數1~15為較佳,以碳數1~10為特佳。 又,含有氟原子之烴基,以該烴基中的氫原子中之25%以上被氟化者為佳,以50%以上被氟化者為較佳,又,60%以上被氟化時,以其可提高阻劑膜的疏水性,而為特佳。 其中,Rf101
又以碳數1~6之氟化烴基為較佳,以三氟甲基、-CH2
-CF3
、-CH2
-CF2
-CF3
、-CH(CF3
)2
、 -CH2
-CH2
-CF3
、-CH2
-CH2
-CF2
-CF2
-CF2
-CF3
為特佳。
(F)成份之重量平均分子量(Mw)(凝膠滲透色層分析之聚苯乙烯換算基準),以1000~50000為佳,以5000~40000為較佳,以10000~30000為特佳。(F)成份之Mw為前述較佳範圍的上限值以下時,作為阻劑使用時,對阻劑用溶劑具有充份的溶解性,於前述較佳範圍的下限值以上時,可使耐乾蝕刻性或阻劑圖型斷面形狀良好。 (F)成份之分散度(Mw/Mn),以1.0~5.0為佳,以1.0~3.0為較佳,以1.2~2.5為特佳。
第1態樣的阻劑組成物中,(F)成份,可單獨使用1種亦可、將2種以上合併使用亦可。 第1態樣的阻劑組成物中,含有(F)成份時,(F)成份之含量,相對於(A)成份100質量份,以0.5~10質量份為佳。
≪(S)成份≫ 第1態樣的阻劑組成物,可將阻劑材料溶解於有機溶劑成份(以下,亦稱為「(S)成份」)之方式而製得。 (S)成份,只要為可溶解所使用的各成份,形成均勻溶液者即可,其可適當選擇使用以往作為化學增幅型阻劑組成物的溶劑使用的公知成份中的任意成份。 (S)成份,例如,以γ-丁內酯等的內酯類;丙酮、甲基乙酮、環己酮、甲基-n-戊酮、甲基異戊酮、2-庚酮等之酮類;乙二醇、二乙二醇、丙二醇、二丙二醇等之多元醇類;乙二醇單乙酸酯、二乙二醇單乙酸酯、丙二醇單乙酸酯,或二丙二醇單乙酸酯等的具有酯鍵結之化合物、前述多元醇類或前述具有酯鍵結之化合物的單甲醚、單乙醚、單丙醚、單丁醚等的單烷醚或單苯醚等的具有醚鍵結之化合物等的多元醇類之衍生物[該些之中,又以丙二醇單甲醚乙酸酯(PGMEA)、丙二醇單甲醚(PGME)為佳];二噁烷般的環式醚類,或乳酸甲酯、乳酸乙酯(EL)、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、丙酮酸甲酯、丙酮酸乙酯、甲氧基丙酸甲酯、乙氧基丙酸乙酯等之酯類;苯甲醚、乙基苄醚、甲苯酚甲醚、二苯醚、二苄醚、苯乙醚、丁苯醚、乙苯、二乙苯、戊苯、異丙苯、甲苯、二甲苯、異丙基甲苯、三甲苯等之芳香族系有機溶劑、二甲基亞碸(DMSO)等。 第1態樣的阻劑組成物中,(S)成份,可單獨使用1種亦可,或以2種以上之混合溶劑方式使用亦可。其中,又以PGMEA、PGME、γ-丁內酯、EL、環己酮為佳。 (S)成份之使用量,並未有特別之限定,其可以阻劑組成物塗佈於基板等的濃度,配合塗佈膜厚度作適當的設定。一般而言,(S)成份之使用量為使阻劑組成物的固形分濃度達1~20質量%,較佳為2~15質量%之範圍內者。
第1態樣的阻劑組成物中,可依所期待之目的,適當地含有具有混和性的添加劑,例如改良阻劑膜性能所附加的樹脂、界面活性劑、溶解抑制劑、可塑劑、安定劑、著色劑、抗暈劑、染料等。
(阻劑圖型之形成方法) 本發明之第2態樣的阻劑圖型之形成方法,為具有:於支撐體上,使用上述第1態樣的阻劑組成物形成阻劑膜之步驟、使前述阻劑膜曝光之步驟,及使前述曝光後的阻劑膜進行顯影,形成阻劑圖型之步驟之方法。 該阻劑圖型之形成方法的一實施形態,例如,依以下所示方法進行的阻劑圖型之形成方法。
首先,將上述實施形態的阻劑組成物,使用旋轉塗佈器等塗佈於支撐體上,例如80~150℃之溫度條件下,實施40~120秒鐘、較佳為60~90秒鐘之燒焙(塗佈後燒焙(Post Apply Bake)(PAB))處理,而形成阻劑膜。 其次,對該阻劑膜,例如使用電子線描畫裝置、EUV曝光裝置等的曝光裝置,介由形成特定圖型的遮罩(遮罩圖型)進行曝光或不介由遮罩圖型而以電子線直接照射進行描畫等方式進行選擇性曝光後,例如於80~150℃之溫度條件下,實施40~120秒鐘、較佳為60~90秒鐘之燒焙(曝後燒焙(Post Exposure Bake)(PEB))處理。 其次,對前述阻劑膜進行顯影處理。顯影處理為,於鹼顯影製程時,使用鹼顯影液,於溶劑顯影製程時,使用含有有機溶劑之顯影液(有機系顯影液)進行。 顯影處理後,較佳為進行洗滌處理。洗滌處理,於鹼顯影製程時,以使用純水的水洗滌為佳,於溶劑顯影製程時,以使用含有有機溶劑的洗滌液為佳。 溶劑顯影製程時,可於前述顯影處理或洗滌處理之後,使用超臨界流體進行去除附著於圖型上的顯影液或洗滌液之處理。 於顯影處理後或洗滌處理後,進行乾燥。又,依情況之不同,亦可於上述顯影處理後進行燒焙處理(後燒焙處理)。 依前述方式,即可形成阻劑圖型。
支撐體,並未有特別之限定,其可使用以往公知之物,例如,電子零件用之基板,或於其上形成特定配線圖型者等。更具體而言,例如,矽晶圓、銅、鉻、鐵、鋁等的金屬製之基板,或玻璃基板等。配線圖型之材料,例如可使用銅、鋁、鎳、金等。 又,支撐體,亦可為於上述般之基板上,設有無機系及/或有機系之膜者。無機系之膜,例如,無機抗反射膜(無機BARC)。有機系之膜,例如,有機抗反射膜(有機BARC),或多層阻劑法中之下層有機膜等的有機膜。 其中,多層阻劑法係指,於基板上,設置至少一層的有機膜(下層有機膜),與至少一層的阻劑膜(上層阻劑膜),並使用上層阻劑膜所形成的阻劑圖型作為遮罩,對下層有機膜進行圖型形成(Patterning)之方法,其可形成高長徑比之圖型。即,依多層阻劑法,因可確保下層有機膜所需要的厚度,故可使阻劑膜薄膜化,而可形成高長徑比的微細圖型。 多層阻劑法,基本上可分為上層阻劑膜,與下層有機膜等的二層構造之方法(2層阻劑法),與於上層阻劑膜與下層有機膜之間,設置一層以上的中間層(金屬薄膜等)的三層以上之多層構造之方法(3層阻劑法)。
曝光所使用的波長,並未有特別之限定,其可使用ArF準分子雷射、KrF準分子雷射、F2
準分子雷射、EUV(極紫外線)、VUV(真空紫外線)、EB(電子線)、X線、軟X線等的輻射線進行曝光。上述本實施形態之阻劑組成物,對於KrF準分子雷射、ArF準分子雷射、EB或EUV用時具有高度有用性,對於ArF準分子雷射、EB或EUV用之有用性更高,作為EB或EUV用使用時,其有用性特高。
阻劑膜之曝光方法,可為於空氣或氮氣等的惰性氣體中進行的通常曝光(乾式曝光)亦可、浸潤式曝光(Liquid Immersion Lithography)亦可。 浸潤式曝光為,預先於阻劑膜與曝光裝置的最下位置之透鏡間,充滿具有折射率大於空氣的折射率之溶劑(浸潤媒體),並於該狀態下進行曝光(浸潤式曝光)之方法。 浸潤媒體,以具有較空氣的折射率為更大,且,較被曝光的阻劑膜之折射率為更小折射率的溶劑為佳。該溶劑的折射率,只要於前述範圍內時,並未有特別之限制。 具有較空氣的折射率為更大,且,較前述阻劑膜之折射率為更小折射率的溶劑,例如,以水、氟系惰性液體、矽系溶劑、烴系溶劑等。 氟系惰性液體之具體例,例如,以C3
HCl2
F5
、C4
F9
OCH3
、C4
F9
OC2
H5
、C5
H3
F7
等的氟系化合物為主成份之液體等,又以沸點為70~180℃者為佳,以80~160℃者為較佳。氟系惰性液體為具有上述範圍之沸點者時,以其於曝光結束後,可使用簡便方法去除浸潤所使用的媒體,而為較佳。 氟系惰性液體,特別是以烷基的全部氫原子被氟原子取代而得之全氟烷基化合物為佳。全氟烷基化合物,具體而言,例如,全氟烷醚化合物、全氟烷胺化合物等。 又,具體而言,例如,前述全氟烷醚化合物,可列舉如全氟(2-丁基-四氫呋喃)(沸點102℃),前述全氟烷胺化合物可列舉如全氟三丁胺(沸點174℃)。 浸潤媒體,就費用、安全性、環境問題、廣用性等觀點,以使用水為佳。
鹼顯影製程中之顯影處理所使用的鹼顯影液,例如0.1~10質量%氫氧化四甲基銨(TMAH)水溶液。 溶劑顯影製程中之顯影處理所使用的含有有機系顯影液的有機溶劑,只要可溶解(A)成份(曝光前的(A)成份)者即可,其可由公知的有機溶劑中適當地選擇。具體而言,例如,酮系溶劑、酯系溶劑、醇系溶劑、腈系溶劑、醯胺系溶劑、醚系溶劑等的極性溶劑、烴系溶劑等。 酮系溶劑為,構造中含有C-C(=O)-C之有機溶劑。酯系溶劑為,構造中含有C-C(=O)-O-C之有機溶劑。醇系溶劑為,構造中含有醇性羥基之有機溶劑。「醇性羥基」係指,脂肪族烴基的碳原子所鍵結的羥基之意。腈系溶劑為,構造中含有腈基之有機溶劑。醯胺系溶劑為,構造中含有醯胺基之有機溶劑。醚系溶劑為,構造中含有C-O-C之有機溶劑。 有機溶劑中,其構造中亦存在多數種含有具有上述各溶劑特徵的官能基之有機溶劑,此時,亦相當於該有機溶劑所具有的含任一官能基的溶劑種類者。例如,二乙二醇單甲醚,則相當於上述分類中之醇系溶劑、醚系溶劑中之任一者。 烴系溶劑為,由可被鹵化的烴所形成,為不具有鹵素原子以外的取代基之烴溶劑。鹵素原子,可列舉如,氟原子、氯原子、溴原子、碘原子等,又以氟原子為佳。 有機系顯影液所含有的有機溶劑,於上述之中,又以極性溶劑為佳,以酮系溶劑、酯系溶劑、腈系溶劑等為佳。
酮系溶劑,例如,1-辛酮、2-辛酮、1-壬酮、2-壬酮、丙酮、4-庚酮、1-己酮、2-己酮、二異丁酮、環己酮、甲基環己酮、苯基丙酮、甲乙酮、甲基異丁酮、乙醯基丙酮、丙酮基丙酮、紫羅蘭酮、二丙酮醇、乙醯基卡必醇(carbinol)、苯乙酮、甲基萘酮、異佛爾酮、丙烯碳酸酯、γ-丁內酯、甲基戊酮(2-庚酮)等。該些之中,酮系溶劑,又以甲基戊酮(2-庚酮)為佳。
酯系溶劑,例如,以乙酸甲酯、乙酸丁酯、乙酸乙酯、乙酸異丙酯、乙酸戊酯、乙酸異戊酯、甲氧基乙酸乙酯、乙氧基乙酸乙酯、丙二醇單甲醚乙酸酯、乙二醇單乙醚乙酸酯、乙二醇單丙醚乙酸酯、乙二醇單丁醚乙酸酯、乙二醇單苯醚乙酸酯、二乙二醇單甲醚乙酸酯、二乙二醇單丙醚乙酸酯、二乙二醇單乙醚乙酸酯、二乙二醇單苯醚乙酸酯、二乙二醇單丁醚乙酸酯、二乙二醇單乙醚乙酸酯、2-甲氧基丁基乙酸酯、3-甲氧基丁基乙酸酯、4-甲氧基丁基乙酸酯、3-甲基-3-甲氧基丁基乙酸酯、3-乙基-3-甲氧基丁基乙酸酯、丙二醇單甲醚乙酸酯、丙二醇單乙醚乙酸酯、丙二醇單丙醚乙酸酯、2-乙氧基丁基乙酸酯、4-乙氧基丁基乙酸酯、4-丙氧基丁基乙酸酯、2-甲氧基戊基乙酸酯、3-甲氧基戊基乙酸酯、4-甲氧基戊基乙酸酯、2-甲基-3-甲氧基戊基乙酸酯、3-甲基-3-甲氧基戊基乙酸酯、3-甲基-4-甲氧基戊基乙酸酯、4-甲基-4-甲氧基戊基乙酸酯、丙二醇二乙酸酯、甲酸甲酯、甲酸乙酯、甲酸丁酯、甲酸丙酯、乳酸乙酯、乳酸丁酯、乳酸丙酯、碳酸乙酯、碳酸丙酯、碳酸丁酯、丙酮酸甲酯、丙酮酸乙酯、丙酮酸丙酯、丙酮酸丁酯、乙醯乙酸甲酯、乙醯乙酸乙酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、丙酸異丙酯、2-羥基丙酸甲酯、2-羥基丙酸乙酯、甲基-3-甲氧基丙酸酯、乙基-3-甲氧基丙酸酯、乙基-3-乙氧基丙酸酯、丙基-3-甲氧基丙酸酯等。該些之中,酯系溶劑,又以乙酸丁酯為佳。
腈系溶劑,例如,以乙腈、丙腈、戊腈、丁腈等。
有機系顯影液中,必要時,可添加公知的添加劑。該添加劑,例如,界面活性劑等。界面活性劑,並未有特別之限定,例如可使用離子性或非離子性的氟系及/或矽系界面活性劑等。 界面活性劑,以非離子性的界面活性劑為佳,以非離子性的氟系界面活性劑,或非離子性的矽系界面活性劑為較佳。 摻合界面活性劑時,其摻合量,相對於有機系顯影液之全量,通常為0.001~5質量%,又以0.005~2質量%為佳,以0.01~0.5質量%為較佳。
顯影處理,可使用公知的顯影方法實施,例如將支撐體浸漬於顯影液中維持一定時間之方法(浸漬法)、使顯影液以表面張力覆蓋支撐體表面並靜止一定時間之方法(攪練(puddle)法)、將顯影液對支撐體表面進行噴霧之方法(噴霧法)、於依一定速度迴轉的支撐體上,將依一定速度塗出顯影液的塗出噴嘴於掃描中持續塗出顯影液之方法(Dynamic dispense法)等。
溶劑顯影製程中,於顯影處理後的洗滌處理所使用的洗滌液所含有的有機溶劑,例如可由前述有機系顯影液所使用的有機溶劑中列舉的有機溶劑中,適當地選擇使用不易溶解阻劑圖型者。通常為使用由烴系溶劑、酮系溶劑、酯系溶劑、醇系溶劑、醯胺系溶劑及醚系溶劑所選出的至少1種之溶劑。該些之中,又以由烴系溶劑、酮系溶劑、酯系溶劑、醇系溶劑及醯胺系溶劑所選出之至少1種為佳,以由醇系溶劑及酯系溶劑所選出之至少1種為較佳,以醇系溶劑為特佳。 洗滌液所使用的醇系溶劑,以碳數6~8的1價醇為佳,該1價醇可為直鏈狀、分支狀或環狀之任一者。具體而言,例如,1-己醇、1-庚醇、1-辛醇、2-己醇、2-庚醇、2-辛醇、3-己醇、3-庚醇、3-辛醇、4-辛醇、苄醇等。該些之中,以1-己醇、2-庚醇、2-己醇為佳,以1-己醇、2-己醇為較佳。 該些之有機溶劑中,任何1種皆可單獨使用,或將2種以上合併使用亦可。又,亦可與上述以外的有機溶劑或水混合使用。但,於考慮顯影特性時,洗滌液中之水的摻合量,相對於洗滌液之全量,以30質量%以下為佳,以10質量%以下為較佳,以5質量%以下為更佳,以3質量%以下為特佳。 洗滌液中,必要時,可添加公知的添加劑。該添加劑,例如,界面活性劑等。界面活性劑,例如與前述為相同之內容,又以非離子性之界面活性劑為佳,以非離子性之氟系界面活性劑,或非離子性之矽系界面活性劑為較佳。 摻合界面活性劑時,其摻合量,相對於洗滌液之全量,通常為0.001~5質量%,又以0.005~2質量%為佳,以0.01~0.5質量%為較佳。
使用洗滌液之洗滌處理(洗淨處理),可使用公知的洗滌方法實施。該洗滌處理之方法,例如,於依一定速度迴轉的支撐體上,使洗滌液持續塗出之方法(迴轉塗佈法)、將支撐體浸漬於洗滌液中維持一定時間之方法(浸漬法)、將洗滌液對支撐體表面進行噴霧之方法(噴霧法)等。
以上說明之第1態樣的阻劑組成物為含有:具有通式(a0-1)所表示之化合物所衍生之結構單位(結構單位(a0))之高分子化合物((A1)成份),與通式(b1)所表示之酸產生劑成份((B1)成份),與經由曝光而分解而喪失酸擴散控制性的光崩壞性鹼((D1)成份)者。 於半導體元件或液晶顯示元件之製造中,於急速地進入圖型微細化中,已尋求具有更高解析力之阻劑材料。對於此點,於含有交聯劑成份的以往化學增幅型阻劑組成物中,多以尋求增加交聯劑成份或酸產生劑成份之摻合量之方式,以提高阻劑膜的曝光部之交聯效率。但,因增加交聯劑成份或酸產生劑成份之摻合量時,會降低阻劑膜的未曝光部對顯影液之溶解性,而使顯影對比降低,造成解析力不充份之現象。又,交聯劑成份或酸產生劑成份之摻合量過剩時,將會造成不易形成阻劑膜之問題。 上述第1態樣的阻劑組成物中,可經由導入結構單位(a0)而使交聯效率提高。此外,經由併用(B1)成份與(D1)成份之方式,即可使因曝光所產生的酸之擴散長度受到控制。因而推測經由該具有結構單位(a0)之高分子化合物,與(B1)成份及(D1)成份組合所形成的相乘作用,特別是提供於使用電子線或EUV之微影蝕刻中,即可提高解析力。
又,依上述第1態樣的阻劑組成物,可將阻劑組成物中金屬之含量壓抑至低點,而提高最後製得的半導體元件或液晶顯示元件之電氣特性或信賴性。此外,也容易形成高集積化。該些阻劑組成物,例如,上述第1態樣的阻劑組成物中,不含有具有由金屬錯合物所衍生之結構單位的高分子化合物者。
(第3態樣:阻劑組成物) 本發明之第3態樣的阻劑組成物為,一種經由曝光而產生酸,而經由酸的作用而對顯影液之溶解性產生變化者。 該阻劑組成物的一實施形態,可列舉如,一種含有經由酸的作用而對顯影液之溶解性產生變化的基材成份(A’)(以下,亦稱為「(A’)成份」),與對鹼顯影液具有分解性之氟添加劑成份(F’)(以下,亦稱為「(F’)成份」)之阻劑組成物。 本實施形態之阻劑組成物中,(A’)成份為,含有具有由通式(a0-1)所表示之化合物所衍生之結構單位的高分子化合物(A1’)(以下,亦稱為「(A1’)成份」);(F’)成份為,含有具有含鹼解離性基之結構單位(f1’)的氟樹脂成份(F1’)(以下,亦稱為「(F1’)成份」)。
使用本實施形態的阻劑組成物形成阻劑膜,並對該該阻劑膜進行選擇性曝光時,該阻劑膜之曝光部中會產生酸,並經由該酸之作用而使(A’)成份對顯影液之溶解性產生變化的同時,該阻劑膜的未曝光部中,(A’)成份對顯影液之溶解性仍未產生變化,故於阻劑膜的曝光部與未曝光部之間會發生對顯影液的溶解性差距。因此,對該阻劑膜進行鹼顯影時,可使阻劑膜的未曝光部被溶解去除,而形成負型的阻劑圖型。
本說明書中,阻劑膜的曝光部被溶解去除而形成正型阻劑圖型的阻劑組成物稱為正型阻劑組成物,阻劑膜的未曝光部被溶解去除而形成負型阻劑圖型的阻劑組成物稱為負型阻劑組成物。 本實施形態之阻劑組成物,為適合使用於形成阻劑圖型時的顯影處理中,使用鹼顯影液的鹼顯影製程用者。
本實施形態之阻劑組成物,為具有經由曝光而產生酸的酸產生能力者,其可為(A’)成份經由曝光而產生酸者亦可、與(A’)成份相異之其他的摻合添加劑成份經由曝光而產生酸者亦可。 具體而言,例如,實施形態之阻劑組成物,可為(1)含有經由曝光而產生酸的酸產生劑成份(B’)(以下,亦稱為「(B’)成份」)者亦可;(2)(A’)成份經由曝光而產生酸的成份者;(3)(A’)成份為經由曝光而產生酸的成份,且,尚含有(B’)成份者亦可。 即,為上述(2)或(3)時,(A’)成份為「經由曝光而產生酸,且,經由酸的作用而對顯影液之溶解性產生變化的基材成份」。(A’)成份為經由曝光而產生酸,且,經由酸的作用而對顯影液之溶解性產生變化的基材成份時,後述(A1’)成份,以經由曝光而產生酸,且,經由酸的作用而對顯影液之溶解性產生變化的高分子化合物為佳。該些高分子化合物,可列舉如,可使用具有經由曝光而產生酸的結構單位之樹脂。可衍生經由曝光而產生酸的結構單位之單體,可使用公知之成份。本實施形態之阻劑組成,以上述(1)時為特佳。
<(A’)成份> (A’)成份為,經由酸的作用而對顯影液之溶解性產生變化的基材成份。(A’)成份,與前述第1態樣的阻劑組成物中之(A)成份為相同之內容。
・(A1’)成份 (A1’)成份為,具有通式(a0-1)所表示之化合物所衍生之結構單位(結構單位(a0))的高分子化合物。(A1’)成份,與前述第1態樣的阻劑組成物中之(A1)成份為相同之內容。 第3態樣的阻劑組成物為(A’)成份,可合併使用不相當於前述(A1’)成份之經由酸的作用而對顯影液之溶解性產生變化的基材成份。
<(F’)成份> (F’)成份為對鹼顯影液具有分解性之氟添加劑成份。
・(F1’)成份 第3態樣的阻劑組成物中,(F’)成份為含有具有含鹼解離性基的結構單位(f1’)之氟樹脂成份(F1’)((F1’)成份)。 含有該(F1’)成份的阻劑組成物,於形成阻劑圖型之際,可使阻劑膜的曝光部與未曝光部的對比更向上提升。 (F1’)成份中,除結構單位(f1’)以外,以具有含有含內酯之環式基的結構單位(f2’)而得之共聚物為佳。 (F1’)成份中,除結構單位(f1’)以外,以再具有(α取代)丙烯酸酯所衍生之結構單位(f3’)而得之共聚物為佳。 又,(F1’)成份,亦可具有結構單位(f1’)、結構單位(f2’)、結構單位(f3’)以外的其他結構單位者。
≪結構單位(f1’)≫ 結構單位(f1’)為,含有鹼解離性基之結構單位。 本發明中之「鹼解離性基」係指,可經由鹼的作用而解離之有機基。鹼,一般而言,例如,於微影蝕刻領域中所使用的鹼顯影液。即,「鹼解離性基」係指,經由鹼顯影液(例如,2.38質量%之氫氧化四甲基銨(TMAH)水溶液(23℃))之作用而解離之基。 鹼解離性基,可經由鹼顯影液之作用而引起水解而解離。因此,於阻劑圖型的形成中,結構單位(f1’)中之鹼解離性基解離時,可同時形成親水基,而增強阻劑膜表面之親水性,提高阻劑膜的未曝光部對鹼顯影液之溶解性。伴隨此點,而可提高阻劑膜的曝光部與未曝光部之對比。
鹼解離性基之具體例,例如,以下述通式(II-1)~(II-5)所各別表示的基。 結構單位(f1’)中之鹼解離性基,以由下述通式(II-1)~(II-5)所各別表示的基所成之群所選出之至少1種為佳,就於鹼顯影時具有優良的形成親水性之特性,且,容易合成之觀點,以下述通式(II-1)、(II-4)、(II-5)所各別表示的基為特佳。
[式中,R0
各自獨立表示可具有氟原子之有機基]。
前述之式(II-1)~(II-5)中,R0
為可具有氟原子之有機基; 「有機基」為,含有至少1個碳原子之基; R0
之構造,可為直鏈狀、支鏈狀、環狀之任一者皆可,又以直鏈狀或支鏈狀為佳。 R0
中,有機基之碳數,以1~20為佳,以碳數1~15為較佳,以碳數1~10為特佳,以碳數1~5為最佳。 R0
之氟化率以25%以上為佳,以50%以上為較佳,60%以上為特佳。 「氟化率」係指,相對於該有機基中之(氫原子及氟原子之合計數),(氟原子數)之比例(%)。
R0
,例如,以甲基、乙基、可具有取代基之氟化烴基為較佳之例示。
R0
中之可具有取代基之氟化烴基中,該烴基,可為脂肪族烴基亦可、芳香族烴基亦可,又以脂肪族烴基為佳。 脂肪族烴基為,不具有芳香族性之烴基;脂肪族烴基,可為飽和、不飽和中之任一者,通常以飽和為佳。 即,R0
以氟化飽和烴基或氟化不飽和烴基為佳,以氟化飽和烴基,即氟化烷基為特佳。 氟化烷基,例如,下述列舉的無取代之烷基的氫原子中之一部份或全部被氟原子所取代之基。氟化烷基,可為無取代之烷基的氫原子中之一部份被氟原子所取代之基,或無取代之烷基中的全部氫原子被氟原子所取代之基(全氟烷基)皆可。
無取代之烷基,例如,可為直鏈狀、支鏈狀或環狀之任一者,又,可為直鏈狀或支鏈狀烷基與環狀烷基之組合。 無取代之直鏈狀烷基,例如,以碳數1~10為佳,以碳數1~8為較佳。具體而言,例如,甲基、乙基、n-丙基、n-丁基、n-戊基、n-己基、n-庚基、n-辛基、n-壬基、n-癸基等。 無取代之支鏈狀烷基,例如,以碳數3~10為佳,以碳數3~8為較佳。其中,又以支鏈狀烷基,例如,三級烷基為佳。 無取代之環狀之烷基,例如,由單環鏈烷去除1個氫原子而得之基;由雙環鏈烷、三環鏈烷、四環鏈烷等多環鏈烷去除1個氫原子而得之基等。具體而言,例如,環戊基、環己基等的單環烷基;金剛烷基、降莰基、異莰基、三環癸基、四環十二烷基等的多環烷基等。 直鏈狀或支鏈狀烷基,與環狀烷基之組合,例如,直鏈狀或支鏈狀烷基上,鍵結作為取代基的環狀烷基之基;環狀之烷基上,鍵結作為取代基的直鏈狀或支鏈狀烷基之基等。
氟化烴基所可具有的取代基,例如,碳數1~5之烷基等。
R0
中,氟化烷基,例如,以直鏈狀或支鏈狀之氟化烷基為佳。特別是,以下述通式(III-1)或(III-2)所表示之基為佳,其中,又以式(III-1)所表示之基為較佳。
[式(III-1)中,R41
’為無取代之碳數1~9之伸烷基;R42
’為碳數1~9之氟化烷基;又,R41
’與R42
’之碳數的合計為10以下。式(III-2)中,R74
~R76
各自獨立為碳數1~5之直鏈狀烷基,R74
~R76
中至少1個為具有氟原子之烷基]。
式(III-1)中,R41
’之伸烷基,可為直鏈狀、支鏈狀、環狀之任一者皆可,又以直鏈狀或支鏈狀為佳。又,其碳數以1~5為佳。 R41
’,特別是以伸甲基、伸乙基、伸丙基為佳。 R42
’,以碳數1~5之直鏈狀或支鏈狀之氟化烷基為佳。例如,三氟甲基(-CF3
)、四氟乙基(-C2
F4
H)、-C2
F5
為較佳之例示。 式(III-2)中,R74
~R76
之烷基,例如,以甲基或乙基為佳,特別是以甲基為佳。R74
~R76
之烷基中,只要其中任1個為氟化烷基即可,亦可全部為氟化烷基。
(F1’)成份中,結構單位(f1’),以具有下述通式(f1’-1)所表示之結構單位,或下述通式(f1’-2)所表示之結構單位為佳。
[式中,R各自獨立為氫原子、碳數1~5之烷基或碳數1~5之鹵化烷基;X為不具有酸解離性部位的2價之連結基;Aaryl
,可具有取代基的2價之芳香族環式基;X01
為單鍵或2價之連結基;R2
各自獨立為具有氟原子之有機基]。
前述式(f1’-1)及(f1’-2)中,R為氫原子、碳數1~5之烷基或碳數1~5之鹵化烷基; R中的碳數1~5之烷基,以碳數1~5之直鏈狀或支鏈狀烷基為佳,具體而言,例如,甲基、乙基、丙基、異丙基、n-丁基、異丁基、tert-丁基、戊基、異戊基、新戊基等。 R中之碳數1~5之鹵化烷基,例如,前述碳數1~5之烷基中的氫原子之一部份或全部被鹵素原子所取代之基。該鹵素原子,可列舉如,氟原子、氯原子、溴原子、碘原子等,特別是以氟原子為佳。 R,以氫原子、碳數1~5之烷基或碳數1~5之氟化烷基為佳,就工業上取得之容易度,以氫原子或甲基為較佳,以甲基為更佳。
前述式(f1’-1)中,X為不具有酸解離性部位的2價之連結基; 「酸解離性部位」係指,該有機基內,受到經由曝光所產生之酸的作用而解離之部位。 X之不具有酸解離性部位的2價之連結基,例如,可具有取代基之2價之烴基、含雜原子的2價之連結基等。
・・可具有取代基之烴基 X中之烴基為「具有取代基」時,係指該烴基中的氫原子之一部份或全部,被氫原子以外的基或原子所取代之意。 烴基,可為脂肪族烴基亦可、芳香族烴基亦可。 脂肪族烴基,係指不具有芳香族性之烴基之意。該脂肪族烴基,可為飽和者亦可、不飽和者亦可,通常以飽和為佳。
脂肪族烴基,更具體而言,例如,直鏈狀或支鏈狀之脂肪族烴基、構造中含有環之脂肪族烴基等。
・・・直鏈狀或支鏈狀之脂肪族烴基 直鏈狀或支鏈狀之脂肪族烴基,以碳數1~10為佳,以碳數1~8為較佳,以碳數1~5為更佳,以碳數1~3為特佳。 直鏈狀之脂肪族烴基,以直鏈狀之伸烷基為佳,具體而言,例如,伸甲基、伸乙基[-(CH2
)2
-]、伸三甲基 [-(CH2
)3
-]、伸四甲基[-(CH2
)4
-]、伸五甲基[-(CH2
)5
-]等。 支鏈狀之脂肪族烴基,以支鏈狀之伸烷基為佳,具體而言,例如,-CH(CH3
)-、-CH(CH2
CH3
)-、-C(CH3
)2
-、 -C(CH3
)(CH2
CH3
)-、-C(CH3
)(CH2
CH2
CH3
)-、 -C(CH2
CH3
)2
-等之烷基伸甲基;-CH(CH3
)CH2
-、 -CH(CH3
)CH(CH3
)-、-C(CH3
)2
CH2
-、-CH(CH2
CH3
)CH2
-、 -CH(CH2
CH3
)CH2
-等之烷基伸乙基;-CH(CH3
)CH2
CH2
-、 -CH2
CH(CH3
)CH2
-等之烷基伸三甲基; -CH(CH3
)CH2
CH2
CH2
-、-CH2
CH(CH3
)CH2
CH2
-等之烷基伸四甲基等之烷基伸烷基等。烷基伸烷基中之烷基,以碳數1~5之直鏈狀烷基為佳。 鏈狀(直鏈狀、支鏈狀)之脂肪族烴基,可具有取代基亦可、不具有取代基亦可。該取代基,例如,氟原子、被氟原子所取代之碳數1~5之氟化低級烷基、氧原子(=O)等。
・・・構造中含有環之脂肪族烴基 含有環之脂肪族烴基,例如,環狀之脂肪族烴基(由脂肪族烴環去除2個氫原子而得之基)、該環狀之脂肪族烴基鍵結於前述鏈狀脂肪族烴基末端而得之基,或介於鏈狀脂肪族烴基中途而得之基等。 環狀之脂肪族烴基,以碳數3~20為佳,以碳數3~12為較佳。 環狀之脂肪族烴基,可為多環式基亦可、單環式基亦可。單環式基,例如,以由碳數3~6的單環鏈烷去除2個氫原子而得之基為佳,該單環鏈烷,可例如,環戊烷、環己烷等例示。 多環式基,例如,以由碳數7~12的多環鏈烷去除2個氫原子而得之基為佳,該多環鏈烷,具體而言,例如,金剛烷、降莰烷、異莰烷、三環癸烷、四環十二烷等。 環狀之脂肪族烴基,可具有取代基亦可、不具有取代基亦可。取代基,例如,碳數1~5之烷基、氟原子、被氟原子所取代之碳數1~5之氟化烷基、氧原子(=O)等。
・・・芳香族烴基 芳香族烴基,例如,苯基、聯苯(biphenyl)基、茀基(fluorenyl)基、萘基、蒽基(anthryl)基、菲基等的1價芳香族烴基的芳香族烴之核,再去除1個氫原子而得的2價之芳香族烴基;構成該2價芳香族烴基之環的碳原子(-CH2
-)之一部份被氧原子、硫原子、氮原子等的雜原子所取代之芳香族烴基;苄基、苯乙基、1-萘甲基、2-萘甲基、1-萘乙基、2-萘乙基等的芳烷基等,且由其芳香族烴之核,再去除1個氫原子而得的芳香族烴基等。 其中,又以前述2價之芳香族烴基為佳,以由苯基再去除1個氫原子而得的芳香族烴基、由萘基再去除1個氫原子而得的芳香族烴基為特佳。 前述芳烷基中之烷鏈之碳數,以1~4為佳,以碳數1~2為較佳,以碳數1為特佳。 芳香族烴基,可具有取代基亦可、不具有取代基亦可。取代基,例如,碳數1~5之烷基、氟原子、被氟原子所取代之碳數1~5之氟化烷基、氧原子(=O)等。
上述之中,可具有取代基之烴基,例如,又以直鏈狀、支鏈狀或環狀之脂肪族烴基、2價之芳香族烴基為較佳,以伸甲基、伸乙基、-CH(CH3
)-、由四環十二烷基再去除1個氫原子而得的基、由苯基再去除1個氫原子而得的芳香族烴基為特佳。 該些之中,又以伸甲基、伸乙基、-CH(CH3
)-為最佳。
・・含雜原子的2價之連結基 雜原子為,碳原子及氫原子以外的原子,例如氧原子、氮原子、硫原子、鹵素原子等。 含雜原子的2價之連結基,例如,-O-、-C(=O)-、 -C(=O)-O-、-O-C(=O)-、碳酸酯鍵結(-O-C(=O)-O-)、 -NH-、-NR04
(R04
為烷基)-、-NH-C(=O)-、=N-,或「該些之基」與2價之烴基的組合等。 此處的2價之烴基,例如,與上述可具有取代基之烴基為相同之內容,又以直鏈狀或支鏈狀之脂肪族烴基為佳。 其中,含雜原子的2價之連結基,例如,以前述「該些之基」與2價之烴基的組合為較佳,具體而言,例如,以前述「該些之基」與上述脂肪族烴基之組合、上述脂肪族烴基與前述「該些之基」與上述脂肪族烴基之組合為特佳。
上述之中,X,又以可具有取代基2價之烴基為佳,以直鏈狀、支鏈狀或環狀之脂肪族烴基為較佳。
前述通式(f1’-2)中,Aaryl
,為可具有取代基2價之芳香族環式基;Aaryl
具體而言,例如,由可具有取代基之芳香族烴環去除2個氫原子而得之基等。 Aaryl
中之芳香族環式基之環骨架,以碳數6~15為佳,例如,苯環、萘環、菲環、蒽環等。該些之中,又以苯環或萘環為特佳。 Aaryl
中,芳香族環式基所可具有的取代基,例如,鹵素原子、烷基、烷氧基、碳數1~5之鹵化烷基、氧原子(=O)等。鹵素原子例如,氟原子、氯原子、碘原子、溴原子等。Aaryl
之芳香族環式基所可具有的取代基,例如,以氟原子為佳。 Aaryl
之芳香族環式基,例如,可具有取代基者亦可、不具有取代基者亦可,又以不具有取代基者為佳。 Aaryl
中,芳香族環式基為具有取代基者之時,取代基之數,可為1個亦可、2個以上亦可,又以1個或2個為佳,以1個為較佳。
前述通式(f1’-2)中,X01
為單鍵或2價之連結基;2價之連結基,例如,碳數1~10之伸烷基、-O-、 -C(=O)-、-C(=O)-O-、-O-C(=O)-、碳酸酯鍵結(-O-C(=O)-O-)、-NH-C(=O)-,或該些之組合等,又以-O-與碳數1~10之伸烷基的組合為最佳。 碳數1~10之伸烷基,例如,直鏈狀、支鏈狀或環狀之伸烷基等,又以碳數1~5之直鏈狀或支鏈狀之伸烷基、碳數4~10之環狀之伸烷基為佳。
前述式(f1’-1)及(f1’-2)中,R2
為具有氟原子之有機基; R2
,以前述通式(II-1)~(II-5)中之R0
中的可具有取代基之氟化烴基為較佳例示,又以氟化飽和烴基(即氟化烷基)為較佳,以上述通式(III-1)或(III-2)所表示之基為較佳,其中,又以式(III-1)所表示之基為特佳。
前述通式(f1’-1)所表示之結構單位中,較佳者例如,下述通式(f1’-11)~(f1’-15)所各別表示的結構單位。 又,前述通式(f1’-2)所表示之結構單位中,較佳者例如,下述通式(f1’-21)~(f1’-27)所各別表示的結構單位。
前述通式(f1’-11)~(f1’-14)、(f1’-21)~ (f1’-24)、(f1’-25)~(f1’-27)中,R及R2
分別與前述式 (f1’-1)及(f1’-2)中之R及R2
為相同之內容。 R51
~R52
,各自獨立表示碳數1~10之烷基; R53
~R54
,各自獨立表示氫原子或碳數1~10之烷基; a1、a2、a3、a5、a7、a9,及a11~a13,各自獨立表示1~5之整數。 a4、a6、a8,及a10,各自獨立表示0~5之整數。 a14~a16,各自獨立表示0~5之整數。 b1~b5,各自獨立表示0或1。 R5
為取代基; e為0~2之整數。
式(f1’-11)~(f1’-14)、(f1’-21)~(f1’-24)、(f1’-25)~(f1’-27)中,R以氫原子或甲基為佳。
式(f1’-11)中,a1以1~3之整數為佳,以1或2為較佳。 式(f1’-12)中,a2、a3,各自獨立表示以1~3之整數為佳,以1或2為較佳。
式(f1’-13)中,a4以0~3之整數為佳,以0~2之整數為較佳,0或1為最佳。 a5以1~3之整數為佳,以1或2為較佳。 R5
之取代基,例如,鹵素原子、碳數1~5之烷基、碳數1~5之烷氧基、碳數1~5之鹵化烷基、氧原子(=O)等。碳數1~5之烷基,例如,與前述R所列舉的碳數1~5之烷基為相同之內容。鹵素原子例如,氟原子、氯原子、碘原子、溴原子等。碳數1~5之鹵化烷基,例如,與前述R所列舉的碳數1~5之鹵化烷基為相同之內容。 e以0或1為佳,特別是工業上以0為佳。 b2以0為佳。
式(f1’-14)中,a6以0~3之整數為佳,以0~2之整數為較佳,0或1為最佳。 a7以1~3之整數為佳,以1或2為較佳。 b3以0為佳。 R5
及e,分別與前述為相同之內容。
式(f1’-21)中,a8以0~3之整數為佳,以0~2之整數為較佳,以0或1為最佳。 a9以1~3之整數為佳,以1或2為較佳。 b4以0為佳。 R5
及e,分別與前述為相同之內容。
式(f1’-22)中,a10以0~3之整數為佳,以0~2之整數為較佳,0或1為最佳。 a11以1~3之整數為佳,以1或2為較佳。 b5以0為佳。 R5
及e,分別與前述為相同之內容。
式(f1’-23)中,a12以1~3之整數為佳,以1或2為較佳。R5
及e,分別與前述為相同之內容。 式(f1’-24)中,a13以1~3之整數為佳,以1或2為較佳。R5
及e,分別與前述為相同之內容。
式(f1’-25)~(f1’-27)中,a14、a15、a16,分別以0~3為佳,以0~2為較佳,0或1為最佳。 R51
~R52
,各自獨立表示以直鏈狀、支鏈狀或環狀之碳數1~10之烷基為佳,例如,甲基、乙基、n-丙基、異丙基、n-丁基、異丁基、tertー丁基、tert-戊基、環戊基、環己基、環辛基、降莰基、異莰基、三環癸基、金剛烷基、四環十二烷基等,該些之中,又以碳數1~6為較佳,以碳數1~4為特佳,以甲基或乙基為最佳。 R53
~R54
,各自獨立表示以氫原子或直鏈狀、支鏈狀或環狀之碳數1~10之烷基為佳。R53
~R54
中之直鏈狀、支鏈狀或環狀之碳數1~10之烷基,例如,與前述R51
~R52
為相同之內容。 式(f1’-26)~(f1’-27)中,R5
及e,分別與前述為相同之內容。
前述式(f1’-15)中,RC
為氫原子或甲基; Rf1
~Rf2
,各自獨立表示氫原子、碳數1~4之烷基或碳數1~4之氟化烷基; Rf1
~Rf2
中之碳數1~4之烷基,可為直鏈狀、支鏈狀或環狀之任一者,又以直鏈狀或支鏈狀烷基為佳,具體而言,例如,甲基、乙基為較佳之例示內容,又以乙基為特佳。 Rf1
~Rf2
中之碳數1~4之氟化烷基為,碳數1~4之烷基中之氫原子的一部份或全部被氟原子所取代之基;該氟化烷基中,未被氟原子取代之狀態的烷基,可為直鏈狀、支鏈狀或環狀之任一者,又例如與上述「Rf1
~Rf2
中之碳數1~4之烷基」為相同之內容。 上述之中,Rf1
~Rf2
又以氫原子或碳數1~4之烷基為佳,以Rf1
~Rf2
中之一者為氫原子,且另一者為碳數1~4之烷基為特佳。
前述式(f1’-15)中,Rf3
為氟原子或碳數1~4之氟化烷基; Rf3
中之碳數1~4之氟化烷基,例如,與上述「Rf1
~Rf2
中之碳數1~4之氟化烷基」為相同之內容,又以碳數1~3為佳,以碳數1~2為較佳。 Rf3
之氟化烷基中,相對於該氟化烷基所含的(氟原子與氫原子之合計數),(氟原子數)之比例(氟化率(%)),以30~100%為佳,以50~100%為較佳。該氟化率越高時,可提高阻劑膜的疏水性。
前述式(f1’-15)中,Rf4
為碳數1~4之直鏈狀或支鏈狀烷基,或碳數1~4之直鏈狀之氟化烷基,又以碳數1~4之直鏈狀烷基、碳數1~4之直鏈狀之氟化烷基為佳。 Rf4
中之烷基,具體而言,例如,甲基、乙基、丙基、異丙基、n-丁基、異丁基、tert-丁基,其中,又以甲基、乙基為佳,以甲基為最佳。 Rf4
中之氟化烷基,具體而言,例如,-CH2
-CF3
、 -CH2
-CF2
-CF3
、-CH2
-CF2
-CF2
-CF3
為較佳之例示,其中又以-CH2
-CF3
為最佳。
以下為上述通式(f1’-11)~(f1’-15)、通式(f1’-21)~(f1’-27)所表示之結構單位的具體例示。
結構單位(f1’),以由前述通式(f1’-11)~(f1’-15)及(f1’-21)~(f1’-24)之任一者所表示之結構單位所成之群所選出之至少1種為佳,以由前述通式(f1’-11)~(f1’-13)、(f1’-15)、(f1’-21)及(f1’-22)之任一者所表示之結構單位所成之群所選出之至少1種為較佳,以由前述通式(f1’-11)、(f1’-15)及(f1’-22)所表示之結構單位所成之群所選出之至少1種為特佳,以前述通式(f1’-11)所表示之結構單位為最佳。
(F1’)成份中,結構單位(f1’),可單獨使用1種亦可、將2種以上合併使用亦可。 (F1’)成份中,結構單位(f1’)之比例,相對於構成(F1’)成份的全結構單位之合計(100莫耳%),以10~100莫耳%為佳,以30~90莫耳%為較佳,以55~85莫耳%為更佳。結構單位(f1’)之比例於前述範圍的下限值以上時,於阻劑圖型之形成中,可提高阻劑膜表面的親水性,且容易提高阻劑膜的未曝光部對鹼顯影液的溶解性。又,可降低因阻劑膜表面的附著物等所造成的缺陷。結構單位(f1’)之比例於前述範圍的上限值以下時,可容易取得與其他結構單位之平衡。
≪結構單位(f2’)≫ (F1’)成份,除上述結構單位(f1’)以外,以再具有含有含內酯之環式基的結構單位(f2’)之共聚物為佳。 該結構單位(f2’)的含內酯之環式基,使用於(F1’)成份形成阻劑膜時,就提高阻劑膜對基板之密著性之觀點為有效者。又,具有結構單位(f2’)時,於鹼顯影製程中,可提高阻劑膜對鹼顯影液之溶解性。
「含內酯之環式基」係指,其環骨架中含有含-O-C(=O)-之環(內酯環)的環式基。將內酯環以一個環之方式計數時,僅為內酯環時稱為單環式基,尚具有其他環構造時,無論其構造為何,皆稱為多環式基。含內酯之環式基,可為單環式基亦可、多環式基亦可。 結構單位(f2’)中之含內酯之環式基,例如,前述式(b1)中之R101
中之環狀之烴基所例示的含內酯之環式基為相同之內容。
結構單位(f2’)中,又以α位的碳原子所鍵結的氫原子可被取代基所取代的丙烯酸酯所衍生之結構單位為佳。 該結構單位(f2’)以下述通式(f2’-1)所表示之結構單位為佳。
[式中,R為氫原子、碳數1~5之烷基或碳數1~5之鹵化烷基;Ya21
為單鍵或2價之連結基;La21
為-O-、 -COO-、-CON(R’)-、-OCO-、-CONHCO-或-CONHCS-。R’表示氫原子或甲基。但,La21
為-O-之時,Ya21
不為-CO-。Rf21
為含內酯之環式基]。
前述式(f2’-1)中,R為氫原子、碳數1~5之烷基或碳數1~5之鹵化烷基;R中的碳數1~5之烷基,以碳數1~5之直鏈狀或支鏈狀烷基為佳,具體而言,例如,甲基、乙基、丙基、異丙基、n-丁基、異丁基、tert-丁基、戊基、異戊基、新戊基等。R中之碳數1~5之鹵化烷基,為前述碳數1~5之烷基中的氫原子之一部份或全部被鹵素原子所取代之基。該鹵素原子,可列舉如,氟原子、氯原子、溴原子、碘原子等,特別是以氟原子為佳。R,以氫原子、碳數1~5之烷基或碳數1~5之氟化烷基為佳,就工業上取得之容易度,以氫原子或甲基為較佳,以甲基為更佳。
前述式(f2’-1)中,Ya21
為單鍵或2價之連結基; Ya21
中的2價之連結基,例如,與上述結構單位(a0)中所說明之Yax0
中的2價之連結基(可具有取代基的2價之烴基、含雜原子的2價之連結基)為相同之內容。其中,Ya21
又以單鍵、酯鍵結[-C(=O)-O-]、醚鍵結(-O-)、直鏈狀或支鏈狀之伸烷基,或該些之組合為佳。
前述式(f2’-1)中,La21
為-O-、-COO-、 -CON(R’)-、-OCO-、-CONHCO-或-CONHCS-。該R’表示氫原子或甲基。但,La21
為-O-之時,Ya21
不為-CO-。
前述式(f2’-1)中,Rf21
為含內酯之環式基; Rf21
之含內酯之環式基,例如,以前述通式(a2-r-1)~(a2-r-7)所各別表示的基為較佳之例示。其中,又以前述通式(a2-r-1)、(a2-r-2)或(a2-r-6)所各別表示的基為較佳,以前述通式(a2-r-1)所表示之基為更佳。具體而言,例如,前述化學式(r-lc-1-1)~(r-lc-1-7)、(r-lc-2-1)~(r-lc-2-18)或(r-lc-6-1)所各別表示的任一之基為較佳。
(F1’)成份所具有的結構單位(f2’),可為1種或2種以上皆可。 (F1’)成份具有結構單位(f2’)時,結構單位(f2’)之比例,相對於構成該(F1’)成份的全結構單位之合計(100莫耳%),以5~60莫耳%為佳,以10~50莫耳%為較佳,以15~45莫耳%為更佳。 結構單位(f2’)之比例於前述範圍的下限值以上時,於鹼顯影製程中,可容易提高阻劑膜對鹼顯影液之溶解性。又,亦具有改善缺陷之效果。結構單位(f2’)之比例於前述範圍的上限值以下時,可容易取得與其他結構單位之平衡。
≪結構單位(f3’)≫ (F1’)成份,除上述結構單位(f1’)以外,以再具有(α取代)丙烯酸酯所衍生之結構單位(f3’)之共聚物為佳。 較佳之結構單位(f3’),例如,下述通式(f3’-1)所表示之結構單位。
[式中,R為氫原子、碳數1~5之烷基或碳數1~5之鹵化烷基]。
前述通式(f3’-1)中,R為氫原子、碳數1~5之烷基或碳數1~5之鹵化烷基;R中的碳數1~5之烷基,又以碳數1~5之直鏈狀或支鏈狀烷基為佳,具體而言,例如,甲基、乙基、丙基、異丙基、n-丁基、異丁基、tert-丁基、戊基、異戊基、新戊基等。R中之碳數1~5之鹵化烷基,為前述碳數1~5之烷基中的氫原子之一部份或全部被鹵素原子所取代之基。該鹵素原子,可列舉如,氟原子、氯原子、溴原子、碘原子等,特別是以氟原子為佳。R,以氫原子、碳數1~5之烷基或碳數1~5之氟化烷基為佳,就工業上取得之容易度,以氫原子或甲基為較佳,以甲基為更佳。
(F1’)成份所具有的結構單位(f3’),可為1種或2種以上皆可。 (F1’)成份具有結構單位(f3’)時,結構單位(f3’)之比例,相對於構成該(F1)成份的全結構單位之合計(100莫耳%),以5~60莫耳%為佳,以10~50莫耳%為較佳,以15~45莫耳%為更佳。 結構單位(f3’)之比例於前述範圍的下限值以上時,於鹼顯影製程中,容易提高阻劑膜對鹼顯影液之溶解性。又,可更有效地提升抑制缺陷發生之效果。結構單位(f3’)之比例於前述範圍的上限值以下時,可取得與其他結構單位之平衡。
≪其他結構單位≫ (F1’)成份,可具有結構單位(f1’)、結構單位(f2’)、結構單位(f3’)以外的其他結構單位。 其他結構單位,只要為未分類於上述結構單位者時,並未有特別限定之內容,其可使用以往作為ArF準分子雷射用、KrF準分子雷射用(較佳為ArF準分子雷射用)等的阻劑用樹脂使用的已知多數成份。
結構單位(f4’): (F1’)成份,除結構單位(f1’)以外,可再具有含酸分解性基之(α取代)丙烯酸酯所衍生之結構單位(f4’)。
「酸分解性基」係指,可經由酸之作用,使該酸分解性基的構造中之至少一部份鍵結產生開裂之具有酸分解性之基; 經由酸之作用而增大極性的酸分解性基,例如,經由酸之作用而分解生成極性基之基等。 極性基,例如羧基、羥基、胺基、磺酸基(-SO3
H)等。該些之中,又以構造中含有-OH的極性基(以下,亦稱為「含有OH之極性基」)為佳,以羧基或羥基為較佳,以羧基為特佳。 酸分解性基,更具體而言,例如,前述極性基被酸解離性基所保護之基(例如含有OH之極性基的氫原子被酸解離性基所保護之基)等。 此處,「酸解離性基」係指:(i)經由酸之作用,使該酸解離性基與該酸解離性基鄰接的原子之間的鍵結產生開裂之具有酸解離性之基,或,(ii)經由酸之作用而使一部份鍵結產生開裂之後,再生成去碳酸反應,使該酸解離性基與該酸解離性基鄰接的原子之間的鍵結產生開裂之基,等二者。 構成酸分解性基之酸解離性基,必須為極性較經該酸解離性基解離而生成的極性基為更低之基,如此,經由酸之作用使該酸解離性基解離之際,可生成較該酸解離性基具有更高極性的極性基,而增大極性。其結果,將會增大(F1’)成份全體之極性。經由極性之增大,相對的,會使對顯影液之溶解性產生變化,而可增大顯影液為鹼顯影液時的溶解性。
較佳之結構單位(f4’),例如,下述通式(f4’-1)或通式(f4’-2)所表示之結構單位所成之群所選出之至少一種的結構單位。
[式中,RC
,各自獨立表示氫原子或甲基;Rf4
,各自獨立表示碳數1~5之烷基;h”為1~4之整數]。
前述式(f4’-1)及(f4’-2)中,Rf4
,各自獨立表示碳數1~5之烷基,具體而言,例如,甲基、乙基、丙基、異丙基、n-丁基、異丁基、tert-丁基、戊基、異戊基、新戊基等的直鏈狀或支鏈狀烷基為較佳之例示,甲基、乙基為較佳。 前述式(f4’-1)中,h”為1~4之整數,1或2為佳,以1為較佳。
(F1’)成份具有結構單位(f4’)時,結構單位(f4’)之比例,相對於構成該(F1’)成份的全結構單位之合計(100莫耳%),以5~50莫耳%為佳,以5~40莫耳%為較佳,以5~35莫耳%為更佳。 結構單位(f4’)之比例於前述範圍的下限值以上時,更能促進阻劑膜的曝光部對顯影液之溶解性。結構單位(f4’)之比例於前述範圍的上限值以下時,可取得與其他結構單位之平衡。
本實施形態之阻劑組成物中,(F’)成份為含有具有結構單位(f1’)之高分子化合物(F1’)((F1’)成份)者。 較佳之(F1’)成份,例如,由結構單位(f1’)所形成之聚合物(均聚物)、具有結構單位(f1’)與結構單位(f2’)之重複構造的共聚物、具有結構單位(f1’)與結構單位(f3’)之重複構造的共聚物、具有結構單位(f1’)與結構單位(f2’)與結構單位(f3’)之重複構造的共聚物等。
(F1’)成份,可將衍生所期待的結構單位之單體,使用例如,偶氮二異丁腈(AIBN)、偶氮二異丁酸二甲酯等的自由基聚合起始劑,依公知的自由基聚合等方式聚合而可製得。
(F1’)成份之重量平均分子量(Mw)(凝膠滲透色層分析之聚苯乙烯換算基準),以1000~50000為佳,以5000~40000為較佳,以10000~30000為更佳。於該範圍的上限值以下時,作為阻劑使用時,對於阻劑溶劑具有充份的溶解性,於該範圍的下限值以上時,可使耐乾蝕刻性或阻劑圖型斷面形狀良好。
(F1’)成份之分散度(Mw/Mn),以1.0~5.0為佳,以1.0~3.0為較佳,以1.2~2.5為更佳。
本實施形態之阻劑組成物中,(F1’)成份,可單獨使用1種亦可、將2種以上合併使用亦可。 本實施形態之阻劑組成物為(F’)成份,可併用不相當於前述(F1’)成份的對鹼顯影液具有分解性之氟添加劑成份。 (F’)成份中的(F1’)成份之比例,相對於(F’)成份之總質量,以25質量%以上為佳,以50質量%以上為較佳,以75質量%以上為較佳,亦可為100質量%。(F1’)成份之比例為25質量%以上時,於形成阻劑圖型之際,更容易提高阻劑膜的曝光部與未曝光部之對比。
本實施形態之阻劑組成物中,(F’)成份,可單獨使用1種亦可、將2種以上合併使用亦可。 本實施形態之阻劑組成物中,(F’)成份之含量,相對於(A’)成份100質量份,以0.5~10質量份為佳,以0.5~8質量份為較佳,以1~5質量份為更佳。 (F’)成份之含量,於前述範圍的下限值以上時,於阻劑圖型的形成中,容易提高阻劑膜的未曝光部對於鹼顯影液之溶解性,使解析力更向上提升。且可抑制缺陷的發生。又,於上限值以下時,可使微影蝕刻特性更向上提升。
<任意成份> 第3態樣的阻劑組成物,可再含有上述(A’)成份及(F’)成份以外之成份(任意成份)。 該任意之成份,例如以下所示之(B’)成份、(D’)成份、(C’)成份、(E’)成份、(S’)成份等。
≪(B’)成份≫ 本實施形態之阻劑組成物,除(A’)成份及(F’)成份以外,可再含有酸產生劑成份(以下,亦稱為「(B’)成份」)。 (B’)成份,並未有特別之限定,其可使用目前為止被提案作為化學增幅型阻劑用之酸產生劑者。 該些酸產生劑,可列舉如,錪鹽或鋶鹽等之鎓鹽系酸產生劑、肟磺酸酯系酸產生劑;雙烷基或雙芳基磺醯基重氮甲烷類、聚(雙磺醯基)重氮甲烷類等之重氮甲烷系酸產生劑;硝基苄基磺酸酯系酸產生劑、亞胺基磺酸酯系酸產生劑、二碸系酸產生劑等多種成份。其中,又以使用鎓鹽系酸產生劑為佳。
鎓鹽系酸產生劑,例如,可使用前述第1態樣的阻劑組成物中之(b-1)成份、(b-2)成份或(b-3)成份。
第3態樣的阻劑組成物中,(B’)成份,可單獨使用1種亦可、將2種以上合併使用亦可。 第3態樣的阻劑組成物中,(B’)成份之含量,相對於(A’)成份100質量份,以1~40質量份為佳,以5~35質量份為較佳,以9~30質量份為更佳。 (B’)成份之含量為前述較佳下限值以上時,於阻劑圖型的形成中,可使感度、解析力、降低LWR(線路寬度不均)、形狀等的微影蝕刻特性更向上提升。另一方面,於較佳上限值以下時,阻劑組成物之各成份於溶解於有機溶劑之際,可容易得到均勻的溶液,且作為阻劑組成物時,可使保存安定性更為提高。
≪(D’)成份≫ 第3態樣的阻劑組成物中,除(A’)成份及(F’)成份以外,以再含有於阻劑組成物中,可控制經由曝光所產生的酸之擴散的酸擴散控制劑成份(以下,亦稱為「(D’)成份」)為佳。 (D’)成份,為與前述第1態樣的阻劑組成物中之(D)成份為相同之內容,例如,前述(D1)成份及前述(D2)成份。
第3態樣的阻劑組成物中,(D1)成份,可僅使用上述(d1-1)~(d1-3)成份中之任一種,亦可將2種以上組合使用。 第3態樣的阻劑組成物含有(D1)時,該阻劑組成物中,(D1)成份之含量,相對於(A)成份100質量份,以0.5~10質量份為佳,以0.5~8質量份為較佳,以1~8質量份為更佳。 (D1)成份之含量,為前述較佳範圍之下限值以上時,特別是容易得到良好的微影蝕刻特性及阻劑圖型之形狀。又,於前述較佳範圍的上限值以下時,可維持良好的感度,亦具有優良的產率。
第3態樣的阻劑組成物中,(D2)成份,可單獨使用1種,或將2種以上組合使用亦可。 第3態樣的阻劑組成物含有(D2)成份時,阻劑組成物中,(D2)成份之含量,相對於(A)成份100質量份,以0.01~5質量份為佳。 (D2)成份之含量,於前述較佳範圍時,可提高阻劑圖型形狀、延遲烘烤(Post Exposure Delay)的放置穩定性(temporal stability)等。
≪(C’)成份≫ 第3態樣的阻劑組成物中,除為(A’)成份及(F’)成份以外,可再含有交聯劑成份(以下,將其稱為「(C’)成份」)。 含有該(C’)成份的阻劑組成物,於形成阻劑圖型之際,更能提高阻劑膜的曝光部與未曝光部之對比,故於阻劑圖型的形成中,可使解析力、降低LWR(線路寬度不均)、形狀等的微影蝕刻特性更向上提升。 (C’)成份,與前述第1態樣的阻劑組成物中之(C)成份為相同之內容。
(C’)成份,可單獨使用1種亦可、亦可將2種以上組合使用。 第3態樣的阻劑組成物含有(C’)成份時,(C’)成份之含量,相對於(A’)成份100質量份,以1~50質量份為佳,以3~30質量份為較佳,以3~20質量份為較佳,以5~15質量份為最佳。 (C’)成份之含量為下限值以上時,可充份進行交聯之形成,使解析力、微影蝕刻特性更向上提升。又,可製得膨潤較少的良好阻劑圖型。又,於該上限值以下時,可使阻劑組成物的保存安定性良好,且容易抑制因放置所造成的感度劣化。
≪(E’)成份≫ 第3態樣的阻劑組成物中,就防止感度劣化,或提高阻劑圖型形狀、延遲烘烤時放置穩定性等目的,可含有由作為任意成份之由有機羧酸及磷的含氧酸及其衍生物所成之群所選出之至少1種的化合物(E’)(以下,亦稱為「(E’)成份」)。 (E’)成份,例如與前述第1態樣的阻劑組成物中之(E)成份為相同之內容。 第3態樣的阻劑組成物中,(E’)成份,可單獨使用1種亦可、將2種以上合併使用亦可。 第3態樣的阻劑組成物含有(E’)成份時,(E’)成份之含量,相對於(A’)成份100質量份,以0.01~5質量份之範圍為佳。
≪(S’)成份≫ 第3態樣的阻劑組成物,可將阻劑材料溶解於有機溶劑成份(以下,亦稱為「(S’)成份」)之方式製造。 (S’)成份,與前述第1態樣的阻劑組成物中之(S)成份為相同之內容。 (S’)成份之使用量,並未有特別之限定,其可以阻劑組成物塗佈於基板等的濃度,配合塗佈膜厚度作適當的設定。一般而言,以使阻劑組成物的固形分濃度達1~20質量%、較佳為2~15質量%之範圍內之方式,使用(S’)成份。
第3態樣的阻劑組成物中,可依所期待之目的,適當地含有具有混和性的添加劑,例如改良阻劑膜性能所附加的樹脂、界面活性劑、溶解抑制劑、可塑劑、安定劑、著色劑、抗暈劑、染料等。
(阻劑圖型之形成方法) 本發明之第4態樣的阻劑圖型之形成方法為具有:於支撐體上,使用上述第3態樣的阻劑組成物形成阻劑膜之步驟、使前述阻劑膜曝光之步驟,及使前述曝光後的阻劑膜進行鹼顯影而形成阻劑圖型步驟之方法。 該阻劑圖型之形成方法的一實施形態,例如,前述第2態樣的阻劑圖型之形成方法中所例示的方法。
以上說明之第3態樣的阻劑組成物,為含有:具有通式(a0-1)所表示之化合物所衍生之結構單位(結構單位(a0))的高分子化合物((A1’)成份),與具有含有鹼解離性基之結構單位(f1’)之氟樹脂成份((F1’)成份)者。 於半導體元件或液晶顯示元件之製造中,急速地進入圖型微細化中,已尋求具有更高解析力之阻劑材料。對於此點,於含有交聯劑成份的以往化學增幅型阻劑組成物中,多以尋求增加交聯劑成份或酸產生劑成份之摻合量之方式,以提高阻劑膜的曝光部之交聯效率。但,因增加交聯劑成份或酸產生劑成份之摻合量時,會降低阻劑膜的未曝光部對顯影液之溶解性,而使顯影對比降低,造成解析力不充份之現象。又,交聯劑成份或酸產生劑成份之摻合量過剩時,將會造成不易形成阻劑膜之問題。 上述第3態樣的阻劑組成物中,可經由導入結構單位(a0)而使交聯效率提高。此外,於阻劑圖型形成中,進行鹼顯影之際,導入含有鹼解離性基之結構單位(f1’)時,可提高阻劑膜表面的親水性,提高阻劑膜的未曝光部對鹼顯影液之溶解性,使阻劑膜的曝光部與未曝光部之對比更向上提升。推測該具有結構單位(a0)之高分子化合物,與具有結構單位(f1’)之(F1’)成份組合所具有的相乘性作用,特別是於使用電子線或EUV之微影蝕刻時,可提高解析力。
又,依上述第3態樣的阻劑組成物,可將阻劑組成物中之金屬含量抑制至更低,而提高最後製得的半導體元件或液晶顯示元件之電氣特性或信賴性。此外,也容易形成高集積化。該些阻劑組成物,例如,上述第3態樣的阻劑組成物中,不含有具有金屬錯合物所衍生之結構單位的高分子化合物者。
[實施例]
以下,將使用實施例對本發明做更詳細之說明,但本發明並不受該些例示所限定。 本實施例中,化學式(1)所表示之化合物將標記為「化合物(1)」,其他化學式所表示之化合物將進行同樣的標記。
<高分子化合物之製造例> 本實施例所使用的高分子化合物A1-1~A1-35及 A2-1,可分別將可衍生構成各高分子化合物的下述結構單位之單體,使用特定莫耳比進行自由基聚合之方式而可製得。
高分子化合物A1-1~A1-35及A2-1中,依13
C-NMR所求得的該高分子化合物之共聚組成比(高分子化合物中之各結構單位之比例(莫耳比))、GPC測定所求得的標準聚苯乙烯換算的重量平均分子量(Mw)及分子量分散度(Mw/Mn)併記於表1~2中。
<阻劑組成物之製作(1)> (實施例1~51、比較例1~10) 將表3~6所示各成份混合、溶解,分別製得各例之阻劑組成物(固形分濃度1.5質量%)。
表3~6中,各簡稱分別具有以下之意義。[ ]內之數值為摻合量(質量份)。 (A)-1~(A)-35:上述之高分子化合物A1-1~A1-35。 (A)-36:上述之高分子化合物A2-1。
(B)-1~(B)-10:由下述化學式(B1-1)~(B1-10)所各別表示的化合物所形成的酸產生劑。
(B)-11:下述化學式(B2-1)所表示之化合物所形成的酸產生劑。
(D)-1~(D)-4:下述化學式(D1-1)~(D1-4)所各別表示的化合物所形成的光崩壞性鹼。
(D)-5:三辛胺。
(Add)-1~(Add)-4:由下述化學式(Add-1)~(Add-4)所各別表示的化合物所形成的交聯劑。
(Add)-5:下述化學式(F-1)所表示之含氟高分子化合物。GPC測定所求得的標準聚苯乙烯換算的重量平均分子量(Mw)為6800、分子量分散度(Mw/Mn)為1.54。13
C-NMR所求得的共聚組成比(構造式中之各結構單位之比例(莫耳比))為l/m=69.1/30.9。
(S)-1:丙二醇單甲醚乙酸酯/丙二醇單甲醚=20/80(質量比)之混合溶劑。
<阻劑圖型之形成(1)> 將各例的阻劑組成物分別使用旋轉塗佈器塗佈於施有六甲基二矽氮烷(HMDS)處理的8英吋矽基板上,於加熱板上,進行溫度110℃、60秒鐘之預燒焙(PAB)處理,經乾燥處理,形成膜厚50nm之阻劑膜。 其次,使用電子線描畫裝置JEOL-JBX-9300FS(日本電子股份有限公司製),於加速電壓100kV下,對前述阻劑膜,進行標靶尺寸為線路寬50~26nm的1:1線路與空間圖型(以下,亦稱為「LS圖型」)之描畫(曝光)。隨後,進行110℃、60秒鐘的曝光後加熱(PEB)處理。 其次,於23℃下,使用2.38質量%氫氧化四甲基銨(TMAH)水溶液「NMD-3」(商品名、東京應化工業股份有限公司製),進行60秒鐘的鹼顯影。 隨後,使用純水進行15秒鐘的水洗滌。 其結果,形成線路寬50~26nm的1:1之LS圖型。
[最佳曝光量(Eop)之評估(1)] 求取依前述之阻劑圖型的形成方法(1)所形成的標靶尺寸之LS圖型的最佳曝光量Eop(μC/cm2
)。將其以「Eop(μC/cm2
)」標記於表7~10中。
[解析度之評估(1)] 使用實施例1~51及比較例1~10之阻劑組成物,測定上述Eop中之臨界解析度,具體而言,例如,由最佳曝光量Eop少量逐漸增大曝光量之方式形成LS圖型之過程中,使用掃瞄型電子顯微鏡S-9380(日立高科技公司製)求取未倒塌而能形成解析的圖型之最小尺寸。將其以「解析力(nm)」標記於表7~10中。
[LWR(線路寬度不均)之評估(1)] 於依上述<阻劑圖型之形成(1)>所形成的LS圖型中,求取標示LWR尺度之3σ。將其以「LWR(nm)」標記於表7~10中。 「3σ」為,使用掃瞄型電子顯微鏡(加速電壓800V、商品名:S-9380、日立高科技公司製),測定線路長度方向的400處之線路位置,由該測定結果所求得的標準偏差(σ)之3倍值(3σ)(單位:nm)之意。 該3σ之值越小時,表示線路側壁的粗糙度越小,而可形成更均勻寬度的LS圖型之意。
[LS圖型形狀之評估(1)] 使用測長SEM(掃瞄型電子顯微鏡、加速電壓800V、商品名:SU-8000、日立高科技股份有限公司製)觀察依前述<阻劑圖型之形成(1)>所形成的LS圖型之形狀,並依下述評估基準進行評估。其結果以「形狀」標記於表7~10中。 評估基準 A:矩型形狀 B:頭部擴張或錐型形狀
由表7~10所示結果得知,使用本發明的實施例1~51之阻劑組成物時,於阻劑圖型之形成中,確認可形成高解析度且粗糙度更低的良好形狀之阻劑圖型。
<阻劑組成物之製作(2)> (實施例52~100、比較例11~14) 將表11~14所示各成份混合、溶解,分別製得各例之阻劑組成物(固形分濃度1.5質量%)。
表11~14中,各簡稱分別具有以下之意義。[ ]內之數值為摻合量(質量份)。 (A’)-1~(A’)-24、(A’)-26~(A’)-35:上述之高分子化合物A1-1~A1-24、A1-26~A1-35。 (A’)-36:上述之高分子化合物A2-1。
(F’)-1:下述化學式(F1’-1)所表示之含氟高分子化合物。GPC測定所求得的標準聚苯乙烯換算的重量平均分子量(Mw)為6800、分子量分散度(Mw/Mn)為1.54。13
C-NMR所求得的共聚組成比(構造式中之各結構單位之比例(莫耳比))為l/m=69.1/30.9。 (F’)-2:下述化學式(F1’-2)所表示之含氟高分子化合物。GPC測定所求得的標準聚苯乙烯換算的重量平均分子量(Mw)為17300、分子量分散度(Mw/Mn)為1.73。13
C-NMR所求得的共聚組成比(構造式中之各結構單位之比例(莫耳比))為l/m=82.0/18.0。
(B’)-1~(B’)-10:前述化學式(B1-1)~ (B1-10)所各別表示的化合物所形成的酸產生劑。
(D’)-1~(D’)-4:前述化學式(D1-1)~(D1-4)所各別表示的化合物所形成的光崩壞性鹼。 (D’)-5:三辛胺。
(Add)-1:前述化學式(Add-1)所表示之化合物所形成的交聯劑。
(S’)-1:丙二醇單甲醚乙酸酯/丙二醇單甲醚=20/80(質量比)之混合溶劑。
<阻劑圖型之形成(2)> 除使用實施例52~100及比較例11~14之阻劑組成物以外,其他皆依與前述<阻劑圖型之形成(1)>相同方法,形成阻劑圖型。 其結果,形成線路寬50~26nm的1:1之LS圖型。
[最佳曝光量(Eop)之評估(2)] 求取依前述之阻劑圖型形成方法(2)形成標靶尺寸的LS圖型時之最佳曝光量Eop(μC/cm2
)。將其以「Eop(μC/cm2
)」標記於表15~18中。
[解析度之評估(2)] 使用實施例52~100及比較例11~14之阻劑組成物,求取上述Eop中之臨界解析度,具體而言,例如,由最佳曝光量Eop少量逐漸增大曝光量之方式形成LS圖型之過程中,使用掃瞄型電子顯微鏡S-9380(日立高科技公司製)求取未倒塌而能形成解析的圖型之最小尺寸。將其以「解析力(nm)」標記於表15~18中。
[LWR(線路寬度不均)之評估(2)] 對依上述<阻劑圖型之形成(2)>所形成的LS圖型,求取標示LWR尺度之3σ。將其以「LWR(nm)」標記於表15~18中。 「3σ」為,使用掃瞄型電子顯微鏡(加速電壓800V、商品名:S-9380、日立高科技公司製),測定線路長度方向的400處之線路位置,由該測定結果所求得的標準偏差(σ)之3倍值(3σ)(單位:nm)之意。 該3σ之值越小時,表示線路側壁的粗糙度越小,而可形成更均勻寬度的LS圖型之意。
[LS圖型形狀之評估(2)] 使用測長SEM(掃瞄型電子顯微鏡、加速電壓800V、商品名:SU-8000、日立高科技股份有限公司製)觀察依前述<阻劑圖型之形成(2)>所形成的LS圖型之形狀,並依下述評估基準進行評估。其結果以「形狀」標記於表15~18中。 評估基準 A:矩型形狀 B:頭部擴張或錐型形狀
由表15~18所示結果得知,使用本發明的實施例52~100之阻劑組成物,於阻劑圖型之形成中,確認可形成高解析度且粗糙度更低的良好形狀之阻劑圖型。
Claims (9)
- 一種阻劑組成物,其為經由曝光而產生酸,而經由酸的作用而對顯影液之溶解性產生變化的阻劑組成物,其特徵為,含有: 具有由下述通式(a0-1)所表示之化合物所衍生之結構單位的高分子化合物(A1),與 下述通式(b1)所表示之酸產生劑(B1),與 經由曝光而分解而喪失酸擴散控制性的光崩壞性鹼(D1);[式(a0-1)中,Rax0 為含有聚合性基之基;Wax0 為(nax0 +1)價之芳香族烴基;又,Rax0 與Wax0 可形成縮合環構造;nax0 為1~3之整數;Yax01 為羰基或單鍵;Rax01 為可具有取代基之烴基或氫原子;式(b1)中,R101 為可具有取代基之環式基、可具有取代基之鏈狀烷基,或可具有取代基之鏈狀烯基;R102 為碳數1~5之氟化烷基或氟原子;Y101 為包含氧原子的2價之連結基或單鍵;V101 為伸烷基、氟化伸烷基或單鍵;m為1以上之整數,又,M’m+ 為m價之鎓陽離子]。
- 如請求項1之阻劑組成物,其中,前述光崩壞性鹼(D1)為含有:由下述通式(d1-1)所表示之化合物、下述通式(d1-2)所表示之化合物及下述通式(d1-3)所表示之化合物所成之群所選出的1種以上之化合物;[式中,Rd1 ~Rd4 各自獨立為可具有取代基之環式基、可具有取代基之鏈狀烷基,或可具有取代基之鏈狀烯基;又,式(d1-2)中之Rd2 中,S原子鄰接的碳原子為不鍵結氟原子者;Yd1 為單鍵或2價之連結基;m為1以上之整數,又,Mm+ 各自獨立為m價之有機陽離子]。
- 如請求項1之阻劑組成物,其中,前述通式(b1)中之M’m+ 為下述通式(b1-ca-1)所表示之鎓陽離子;[式中,Rb11 表示具有作為取代基的氟化烷基或氟原子之芳基、具有作為取代基的氟化烷基或氟原子之烷基,或具有作為取代基的氟化烷基或氟原子之烯基;Rb12 及Rb13 各自獨立表示可具有取代基之芳基、可具有取代基之烷基,或可具有取代基之烯基;Rb11 ~Rb13 可相互鍵結並與式中的硫原子共同形成環]。
- 一種阻劑圖型之形成方法,其特徵為,具有: 於支撐體上,使用請求項1~3中任一項之阻劑組成物形成阻劑膜之步驟、 使前述阻劑膜曝光之步驟,及 使前述曝光後的阻劑膜進行顯影,形成阻劑圖型之步驟。
- 一種阻劑組成物,其為經由曝光而產生酸,而經由酸的作用而對顯影液之溶解性產生變化的阻劑組成物,其特徵為,含有: 經由酸的作用而對顯影液之溶解性產生變化的基材成份(A’),與對鹼顯影液具有分解性之氟添加劑成份(F’); 前述基材成份(A’)為含有:具有由下述通式(a0-1)所表示之化合物所衍生之結構單位的高分子化合物(A1’); 前述氟添加劑成份(F’)為含有:具有含鹼解離性基之結構單位(f1’)的氟樹脂成份(F1’);[式中,Rax0 為含有聚合性基之基;Wax0 為(nax0 +1)價之芳香族烴基;又,Rax0 與Wax0 可形成縮合環構造;nax0 為1~3之整數;Yax01 為羰基或單鍵;Rax01 為可具有取代基之烴基或氫原子]。
- 如請求項5之阻劑組成物,其中,前述結構單位(f1’)為,下述通式(f1’-1)所表示之結構單位,或下述通式(f1’-2)所表示之結構單位;[式中,R各自獨立為氫原子、碳數1~5之烷基或碳數1~5之鹵化烷基;X為不具有酸解離性部位的2價之連結基;Aaryl 為可具有取代基的2價之芳香族環式基;X01 為單鍵或2價之連結基;R2 各自獨立為具有氟原子之有機基]。
- 如請求項5之阻劑組成物,其中,前述氟樹脂成份(F1’)之含量,相對於前述基材成份(A’)100質量份為0.5~10質量份。
- 如請求項5之阻劑組成物,其尚含有經由曝光而分解而喪失酸擴散控制性的光崩壞性鹼(D1’)。
- 一種阻劑圖型之形成方法,其特徵為,具有: 於支撐體上,使用請求項5~8中任一項之阻劑組成物形成阻劑膜之步驟、 使前述阻劑膜曝光之步驟,及 使前述曝光後的阻劑膜進行鹼顯影而形成阻劑圖型之步驟。
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