TW201940970A - 感光性樹脂組成物及其製造方法、抗蝕劑膜、圖案形成方法以及電子器件的製造方法 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種感光性樹脂組成物及其製造方法以及使用上述感光性樹脂組成物之抗蝕劑膜、圖案形成方法及電子器件的製造方法,該感光性樹脂組成物包含乙烯性不飽和化合物、藉由酸的作用而極性增大之樹脂及金屬原子,上述金屬原子的含量的合計相對於感光性樹脂組成物的總質量為1ppt以上且30ppb以下,上述乙烯性不飽和化合物的含量相對於感光性樹脂組成物的總質量為0.0001質量%以上且1質量%以下。
Description
本揭示係關於一種感光性樹脂組成物及其製造方法、抗蝕劑膜、圖案形成方法以及電子器件的製造方法。
在KrF準分子雷射(248nm)用抗蝕劑以後,為了彌補由光吸收所引起之靈敏度下降,使用利用化學增幅之圖案形成方法。例如,在正型的化學增幅法中,首先,曝光部中所包含的光酸產生劑藉由光照射進行分解而產生酸。並且,在曝光後之烘烤(PEB:Post Exposure Bake(曝光後烘烤))過程等中,藉由所產生之酸的觸媒作用而使感光性組成物中所包含之鹼不溶性的基團變為鹼可溶性的基團。然後,例如使用鹼溶液進行顯影。藉此,去除曝光部而得到所希望之圖案。
在上述方法中,作為鹼顯影液,提出有各種者。例如,作為該鹼顯影液,通常使用2.38質量%TMAH(氫氧化四甲基銨水溶液)的水系鹼顯影液。
在上述方法中,作為鹼顯影液,提出有各種者。例如,作為該鹼顯影液,通常使用2.38質量%TMAH(氫氧化四甲基銨水溶液)的水系鹼顯影液。
為了半導體元件的微細化,進行曝光光源的短波長化及投影透鏡的高開口數(高NA)化,目前開發出將具有193nm的波長之ArF準分子雷射作為光源之曝光機。作為進一步提高解析力之技術,可以舉出在投影透鏡與試樣之間填滿高折射率的液體(以下,亦稱為“液浸液”。)之方法(亦即,液浸法)。
又,作為以往的感光性樹脂組成物及感光性樹脂組成物中所使用之樹脂,例如已知有專利文獻1~4中所記載者。
又,作為以往的感光性樹脂組成物及感光性樹脂組成物中所使用之樹脂,例如已知有專利文獻1~4中所記載者。
在專利文獻1中記載有一種光阻劑用樹脂的純化方法,其特徵為,藉由管住層析進行含有光阻劑用樹脂和溶劑之樹脂溶液中之該光阻劑用樹脂的純化。
在專利文獻2中記載有一種光阻劑用高分子化合物的製造方法,該光阻劑用高分子化合物至少具有藉由酸進行分解而成為鹼可溶之結構及脂環式烴基,該脂環式烴基含有具有對半導體基板之密接性之極性基,該光阻劑用高分子化合物的製造方法的特徵為,利用聚合起始劑將單體進行聚合,將該聚合溶液添加到貧溶劑中,對於所生成之高分子化合物的沉澱,不使用濾過操作而藉由傾析來去除未反應單體。
在專利文獻2中記載有一種光阻劑用高分子化合物的製造方法,該光阻劑用高分子化合物至少具有藉由酸進行分解而成為鹼可溶之結構及脂環式烴基,該脂環式烴基含有具有對半導體基板之密接性之極性基,該光阻劑用高分子化合物的製造方法的特徵為,利用聚合起始劑將單體進行聚合,將該聚合溶液添加到貧溶劑中,對於所生成之高分子化合物的沉澱,不使用濾過操作而藉由傾析來去除未反應單體。
在專利文獻3中記載有一種液浸曝光用保護膜形成組成物,其特徵為,含有(A)水不溶性且鹼可溶性的樹脂及(B)溶劑,且金屬雜質的含量為100ppb以下。
在專利文獻4中記載有一種感放射線性樹脂組成物,其含有[A]具有包含鹼解離性基之結構單元(f)之含氟聚合物,金屬的合計含量為30質量ppb以下。
在專利文獻4中記載有一種感放射線性樹脂組成物,其含有[A]具有包含鹼解離性基之結構單元(f)之含氟聚合物,金屬的合計含量為30質量ppb以下。
[專利文獻1]日本特開2010-013531號公報
[專利文獻2]日本特開2006-137829號公報
[專利文獻3]日本特開2006-030603號公報
[專利文獻4]日本特開2012-088574號公報
[專利文獻2]日本特開2006-137829號公報
[專利文獻3]日本特開2006-030603號公報
[專利文獻4]日本特開2012-088574號公報
本揭示的實施形態要解決之課題為提供一種即使使用製備後經時之感光性樹脂組成物,所得到之圖案的直線性亦優異之感光性樹脂組成物。
本揭示的另一實施形態要解決之課題為提供一種即使使用製備後經時之感光性樹脂組成物,所得到之圖案的直線性亦優異之感光性樹脂組成物的製造方法。
本發明的又一實施形態要解決之課題為提供一種使用上述感光性樹脂組成物之抗蝕劑膜、圖案形成方法及電子器件的製造方法。
本揭示的另一實施形態要解決之課題為提供一種即使使用製備後經時之感光性樹脂組成物,所得到之圖案的直線性亦優異之感光性樹脂組成物的製造方法。
本發明的又一實施形態要解決之課題為提供一種使用上述感光性樹脂組成物之抗蝕劑膜、圖案形成方法及電子器件的製造方法。
用於解決上述課題之手段包括以下態樣。
<1>一種感光性樹脂組成物,其包含乙烯性不飽和化合物、藉由酸的作用而極性增大之樹脂及金屬原子,上述金屬原子的含量的合計相對於感光性樹脂組成物的總質量為1ppt以上且30ppb以下,上述乙烯性不飽和化合物的含量相對於感光性樹脂組成物的總質量為0.0001質量%以上且1質量%以下。
<2>如<1>所述之感光性樹脂組成物,其中上述金屬原子的含量為1ppt以上且10ppb以下。
<3>如<1>或<2>所述之感光性樹脂組成物,其中上述金屬原子的含量為1ppt以上且1,000ppt以下。
<4>如<1>至<3>中任一項所述之感光性樹脂組成物,其中上述乙烯性不飽和化合物的含量相對於感光性樹脂組成物的總質量為0.0001質量%以上且0.5質量%以下。
<5>如<1>至<4>中任一項所述之感光性樹脂組成物,其中上述乙烯性不飽和化合物的含量相對於感光性樹脂組成物的總質量為0.0001質量%以上且0.1質量%以下。
<6>如<1>至<5>中任一項所述之感光性樹脂組成物,其進一步含有有機溶劑。
<7>如<1>至<6>中任一項所述之感光性樹脂組成物,其進一步含有光酸產生劑。
<8>如<1>至<7>中任一項所述之感光性樹脂組成物,其進一步含有酸擴散控制劑。
<9>一種感光性樹脂組成物的製造方法,該感光性樹脂組成物係<1>至<8>中任一項所述之感光性樹脂組成物,該製造方法包括混合藉由酸的作用而極性增大之樹脂之製程,上述樹脂的金屬原子的含量的合計相對於上述樹脂的總質量為1ppt以上且30ppb以下,上述樹脂中所包含之上述乙烯性不飽和化合物的含量相對於上述樹脂的總質量為0.001質量%以上且10質量%以下。
<10>如<9>所述之感光性樹脂組成物的製造方法,其中上述混合製程係至少混合上述樹脂和金屬原子的含量的合計為1ppt以上且30ppb以下的有機溶劑之製程。
<11>如<9>或<10>所述之感光性樹脂組成物的製造方法,其中上述混合製程係至少混合上述樹脂和金屬原子的含量的合計為1ppt以上且1,000ppb以下的光酸產生劑之製程。
<12>如<9>至<11>中任一項所述之感光性樹脂組成物的製造方法,其中上述混合製程係至少混合上述樹脂和金屬原子的含量的合計為1ppt以上且1,000ppb以下的酸擴散控制劑之製程。
<13>一種抗蝕劑膜,其係上述<1>至<8>中任一項所述之感光性樹脂組成物的固化物。
<14>一種圖案形成方法,其包括:對<13>所述之抗蝕劑膜進行曝光之製程;及對經曝光之上述抗蝕劑膜進行顯影之製程。
<15>一種電子器件的製造方法,其包括<14>所述之圖案形成方法。
[發明效果]
<1>一種感光性樹脂組成物,其包含乙烯性不飽和化合物、藉由酸的作用而極性增大之樹脂及金屬原子,上述金屬原子的含量的合計相對於感光性樹脂組成物的總質量為1ppt以上且30ppb以下,上述乙烯性不飽和化合物的含量相對於感光性樹脂組成物的總質量為0.0001質量%以上且1質量%以下。
<2>如<1>所述之感光性樹脂組成物,其中上述金屬原子的含量為1ppt以上且10ppb以下。
<3>如<1>或<2>所述之感光性樹脂組成物,其中上述金屬原子的含量為1ppt以上且1,000ppt以下。
<4>如<1>至<3>中任一項所述之感光性樹脂組成物,其中上述乙烯性不飽和化合物的含量相對於感光性樹脂組成物的總質量為0.0001質量%以上且0.5質量%以下。
<5>如<1>至<4>中任一項所述之感光性樹脂組成物,其中上述乙烯性不飽和化合物的含量相對於感光性樹脂組成物的總質量為0.0001質量%以上且0.1質量%以下。
<6>如<1>至<5>中任一項所述之感光性樹脂組成物,其進一步含有有機溶劑。
<7>如<1>至<6>中任一項所述之感光性樹脂組成物,其進一步含有光酸產生劑。
<8>如<1>至<7>中任一項所述之感光性樹脂組成物,其進一步含有酸擴散控制劑。
<9>一種感光性樹脂組成物的製造方法,該感光性樹脂組成物係<1>至<8>中任一項所述之感光性樹脂組成物,該製造方法包括混合藉由酸的作用而極性增大之樹脂之製程,上述樹脂的金屬原子的含量的合計相對於上述樹脂的總質量為1ppt以上且30ppb以下,上述樹脂中所包含之上述乙烯性不飽和化合物的含量相對於上述樹脂的總質量為0.001質量%以上且10質量%以下。
<10>如<9>所述之感光性樹脂組成物的製造方法,其中上述混合製程係至少混合上述樹脂和金屬原子的含量的合計為1ppt以上且30ppb以下的有機溶劑之製程。
<11>如<9>或<10>所述之感光性樹脂組成物的製造方法,其中上述混合製程係至少混合上述樹脂和金屬原子的含量的合計為1ppt以上且1,000ppb以下的光酸產生劑之製程。
<12>如<9>至<11>中任一項所述之感光性樹脂組成物的製造方法,其中上述混合製程係至少混合上述樹脂和金屬原子的含量的合計為1ppt以上且1,000ppb以下的酸擴散控制劑之製程。
<13>一種抗蝕劑膜,其係上述<1>至<8>中任一項所述之感光性樹脂組成物的固化物。
<14>一種圖案形成方法,其包括:對<13>所述之抗蝕劑膜進行曝光之製程;及對經曝光之上述抗蝕劑膜進行顯影之製程。
<15>一種電子器件的製造方法,其包括<14>所述之圖案形成方法。
[發明效果]
依本揭示的實施形態,能夠提供一種即使使用製備後經時之感光性樹脂組成物,所得到之圖案的直線性亦優異之感光性樹脂組成物。
依本揭示的另一實施形態,能夠提供一種即使使用製備後經時之感光性樹脂組成物,所得到之圖案的直線性亦優異之感光性樹脂組成物的製造方法。
又,依本發明的又一實施形態,能夠提供一種使用上述感光性樹脂組成物之抗蝕劑膜、圖案形成方法及電子器件的製造方法。
依本揭示的另一實施形態,能夠提供一種即使使用製備後經時之感光性樹脂組成物,所得到之圖案的直線性亦優異之感光性樹脂組成物的製造方法。
又,依本發明的又一實施形態,能夠提供一種使用上述感光性樹脂組成物之抗蝕劑膜、圖案形成方法及電子器件的製造方法。
以下,對本揭示的內容進行詳細說明。以下所記載之構成要件的說明有時根據本揭示的代表性實施態樣而進行,但本揭示並不限定於該種實施態樣。
關於本說明書中之基團(原子團)的標記,未標有取代及未經取代之標記包含不具有取代基者,並且還包含具有取代基者。例如,“烷基”不僅包含不具有取代基之烷基(未經取代之烷基),還包含具有取代基之烷基(取代烷基)。又,本說明書中之“有機基”係指包含至少1個碳原子之基團。
本說明書中之“光化射線”或“放射線”係指例如汞燈的明線光譜、以準分子雷射為代表之遠紫外線、極紫外線(EUV光;Extreme Ultraviolet)、X射線及電子束(EB:Electron Beam)等。只要沒有特別指定,則本說明書中之“光”係指光化射線或放射線。
本說明書中之“曝光”,只要沒有特別指定,則不僅包含使用汞燈的明線光譜、以準分子雷射為代表之遠紫外線、極紫外線、X射線及EUV光等進行之曝光,還包含使用電子束及離子束等粒子線進行之曝光。
本說明書中,“~”係以將記載於其前後之數值作為下限值及上限值而包含之含義來使用。
關於本說明書中之基團(原子團)的標記,未標有取代及未經取代之標記包含不具有取代基者,並且還包含具有取代基者。例如,“烷基”不僅包含不具有取代基之烷基(未經取代之烷基),還包含具有取代基之烷基(取代烷基)。又,本說明書中之“有機基”係指包含至少1個碳原子之基團。
本說明書中之“光化射線”或“放射線”係指例如汞燈的明線光譜、以準分子雷射為代表之遠紫外線、極紫外線(EUV光;Extreme Ultraviolet)、X射線及電子束(EB:Electron Beam)等。只要沒有特別指定,則本說明書中之“光”係指光化射線或放射線。
本說明書中之“曝光”,只要沒有特別指定,則不僅包含使用汞燈的明線光譜、以準分子雷射為代表之遠紫外線、極紫外線、X射線及EUV光等進行之曝光,還包含使用電子束及離子束等粒子線進行之曝光。
本說明書中,“~”係以將記載於其前後之數值作為下限值及上限值而包含之含義來使用。
本說明書中,(甲基)丙烯酸酯表示丙烯酸酯及甲基丙烯酸酯,(甲基)丙烯酸表示丙烯酸及甲基丙烯酸。
本說明書中,樹脂成分的重量平均分子量(Mw)、數量平均分子量(Mn)及分散度(亦稱為分子量分佈)(Mw/Mn)被定義為,藉由使用GPC(Gel Permeation Chromatography(凝膠滲透層析))裝置(TOSOH CORPORATION製造之HLC-8120GPC)之GPC測定(溶劑:四氫呋喃、流量(樣品注入量):10μL、管柱:TOSOH CORPORATION製造之TSK gel Multipore HXL-M、管柱溫度:40℃、流速:1.0mL/分鐘、檢測器:示差折射率檢測器(Refractive Index Detector))之聚苯乙烯換算值。
本說明書中,樹脂成分的重量平均分子量(Mw)、數量平均分子量(Mn)及分散度(亦稱為分子量分佈)(Mw/Mn)被定義為,藉由使用GPC(Gel Permeation Chromatography(凝膠滲透層析))裝置(TOSOH CORPORATION製造之HLC-8120GPC)之GPC測定(溶劑:四氫呋喃、流量(樣品注入量):10μL、管柱:TOSOH CORPORATION製造之TSK gel Multipore HXL-M、管柱溫度:40℃、流速:1.0mL/分鐘、檢測器:示差折射率檢測器(Refractive Index Detector))之聚苯乙烯換算值。
本說明書中,關於組成物中的各成分的量,當在組成物中存在複數種對應於各成分之物質時,只要沒有特別指定,則指存在於組成物中之對應之複數種物質的合計量。
本說明書中,“製程”這一術語不僅包含獨立之製程,即使在無法與其他製程明確區分之情況下,只要能夠達成製程的所期望之目的,則包含於本術語中。
本說明書中,“總固體成分”係指從組成物的所有組成中去除溶劑之後之成分的總質量。又,如上所述,“固體成分”係去除溶劑之後之成分,例如在25℃下可以為固體,亦可以為液體。
本說明書中,“質量%”與“重量%”的含義相同,“質量份”與“重量份”的含義相同。
又,本說明書中,2個以上的較佳態樣的組合為更佳的態樣。
本說明書中,“製程”這一術語不僅包含獨立之製程,即使在無法與其他製程明確區分之情況下,只要能夠達成製程的所期望之目的,則包含於本術語中。
本說明書中,“總固體成分”係指從組成物的所有組成中去除溶劑之後之成分的總質量。又,如上所述,“固體成分”係去除溶劑之後之成分,例如在25℃下可以為固體,亦可以為液體。
本說明書中,“質量%”與“重量%”的含義相同,“質量份”與“重量份”的含義相同。
又,本說明書中,2個以上的較佳態樣的組合為更佳的態樣。
(感光性樹脂組成物)
本揭示之感光性樹脂組成物包含乙烯性不飽和化合物、藉由酸的作用而極性增大之樹脂及金屬原子,上述金屬原子的含量的合計相對於感光性樹脂組成物的總質量為1ppt以上且30ppb以下,上述乙烯性不飽和化合物的含量相對於感光性樹脂組成物的總質量為0.0001質量%以上且1質量%以下。
本揭示之感光性樹脂組成物包含乙烯性不飽和化合物、藉由酸的作用而極性增大之樹脂及金屬原子,上述金屬原子的含量的合計相對於感光性樹脂組成物的總質量為1ppt以上且30ppb以下,上述乙烯性不飽和化合物的含量相對於感光性樹脂組成物的總質量為0.0001質量%以上且1質量%以下。
本發明人等進行了深入探討之結果,發現藉由採用上述構成,能夠提供經時後所得到之圖案的直線性優異之感光性樹脂組成物。
基於上述構成之優異效果的作用機構並不明確,但如下推定。
推定在製作感光性樹脂組成物時,若在各材料中金屬原子以高濃度的狀態存在,則隨著經時,樹脂中所包含之乙烯性不飽和化合物與金屬原子或含有金屬原子之化合物締合而形成藉由過濾等亦無法全部去除之粒徑小的粒子。推定從感光性樹脂組成物中之上述粒子的去除,由於粒子過小而難以進行,在塗佈感光性樹脂組成物並對其進行曝光而形成了圖案時,所得到之圖案的直線性差。
在本揭示之感光性樹脂組成物中,金屬原子的含量的合計相對於感光性樹脂組成物的總質量為1ppt以上且30ppb以下,上述乙烯性不飽和化合物的含量相對於感光性樹脂組成物的總質量為0.0001質量%以上且1質量%以下,藉此推定即使在製作感光性樹脂組成物並經時之後,亦抑制上述粒子的生成,所得到之圖案的直線性優異。
又,本發明人等發現了,若感光性樹脂組成物中之金屬原子或上述乙烯性不飽和化合物的量少,則曝光後之加熱時的酸擴散性並不充分,所得到之圖案的直線性差。關於該現象,推定藉由在本揭示之感光性樹脂組成物中,金屬原子的含量的合計相對於感光性樹脂組成物的總質量為1ppt以上,上述乙烯性不飽和化合物的含量相對於感光性樹脂組成物的總質量為0.0001質量%以上,上述粒子的生成量作出貢獻,藉由適量的上述粒子的存在,在上述感光性樹脂組成物中誘發適當的酸擴散性,所得到之圖案的直線性優異。
基於上述構成之優異效果的作用機構並不明確,但如下推定。
推定在製作感光性樹脂組成物時,若在各材料中金屬原子以高濃度的狀態存在,則隨著經時,樹脂中所包含之乙烯性不飽和化合物與金屬原子或含有金屬原子之化合物締合而形成藉由過濾等亦無法全部去除之粒徑小的粒子。推定從感光性樹脂組成物中之上述粒子的去除,由於粒子過小而難以進行,在塗佈感光性樹脂組成物並對其進行曝光而形成了圖案時,所得到之圖案的直線性差。
在本揭示之感光性樹脂組成物中,金屬原子的含量的合計相對於感光性樹脂組成物的總質量為1ppt以上且30ppb以下,上述乙烯性不飽和化合物的含量相對於感光性樹脂組成物的總質量為0.0001質量%以上且1質量%以下,藉此推定即使在製作感光性樹脂組成物並經時之後,亦抑制上述粒子的生成,所得到之圖案的直線性優異。
又,本發明人等發現了,若感光性樹脂組成物中之金屬原子或上述乙烯性不飽和化合物的量少,則曝光後之加熱時的酸擴散性並不充分,所得到之圖案的直線性差。關於該現象,推定藉由在本揭示之感光性樹脂組成物中,金屬原子的含量的合計相對於感光性樹脂組成物的總質量為1ppt以上,上述乙烯性不飽和化合物的含量相對於感光性樹脂組成物的總質量為0.0001質量%以上,上述粒子的生成量作出貢獻,藉由適量的上述粒子的存在,在上述感光性樹脂組成物中誘發適當的酸擴散性,所得到之圖案的直線性優異。
本揭示之感光性樹脂組成物係抗蝕劑組成物為較佳,可以為正型的抗蝕劑組成物,亦可以為負型的抗蝕劑組成物。又,可以為鹼顯影用的抗蝕劑組成物,亦可以為有機溶劑顯影用的抗蝕劑組成物。
本揭示之感光性樹脂組成物係化學增幅型感光性樹脂組成物為較佳。
以下,對本揭示之感光性樹脂組成物(亦簡稱為“組成物”。)中所包含之各成分的詳細內容進行說明。
本揭示之感光性樹脂組成物係化學增幅型感光性樹脂組成物為較佳。
以下,對本揭示之感光性樹脂組成物(亦簡稱為“組成物”。)中所包含之各成分的詳細內容進行說明。
<金屬原子的含量>
本揭示之感光性樹脂組成物中,金屬原子的含量(亦簡稱為“金屬含量”。)的合計相對於感光性樹脂組成物的總質量為1ppt以上且30ppb以下。
本揭示中之“金屬原子”設為Li、Na、Mg、Al、K、Ca、Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、Ge、As、Rb、Sr、Y、Zr、Nb、Mo、Ru、Rh、Pd、Ag、Cd、In、Sn、Sb、Cs、Ba、Hf、Ta、W、Re、Os、Ir、Pt、Au、Hg、Tl、Pb及Bi。
該等金屬原子係在通常的操作中能夠包含於感光性樹脂組成物中之金屬原子。
又,上述金屬原子的含量的合計係指該等金屬的總含量。
另外,本揭示之感光性樹脂組成物中之金屬原子的含有形式並沒有特別限制,可以以鹽等化合物的狀態包含,亦可以以單體的狀態包含,亦可以以離子的狀態包含。
本揭示之感光性樹脂組成物中,金屬原子的含量(亦簡稱為“金屬含量”。)的合計相對於感光性樹脂組成物的總質量為1ppt以上且30ppb以下。
本揭示中之“金屬原子”設為Li、Na、Mg、Al、K、Ca、Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、Ge、As、Rb、Sr、Y、Zr、Nb、Mo、Ru、Rh、Pd、Ag、Cd、In、Sn、Sb、Cs、Ba、Hf、Ta、W、Re、Os、Ir、Pt、Au、Hg、Tl、Pb及Bi。
該等金屬原子係在通常的操作中能夠包含於感光性樹脂組成物中之金屬原子。
又,上述金屬原子的含量的合計係指該等金屬的總含量。
另外,本揭示之感光性樹脂組成物中之金屬原子的含有形式並沒有特別限制,可以以鹽等化合物的狀態包含,亦可以以單體的狀態包含,亦可以以離子的狀態包含。
從經時後所得到之圖案的直線性的觀點而言,本揭示之感光性樹脂組成物中之金屬原子的含量的合計相對於感光性樹脂組成物的總質量,係1ppt以上且10ppb以下為較佳,1ppt以上且5ppb以下為更佳,1ppt以上且1,000ppt以下為進一步較佳,5ppt以上且100ppt以下為特佳。
本揭示中之感光性樹脂組成物及上述樹脂等中之金屬原子的含量設為藉由以下所示之方法測定者。
另外,感光性樹脂組成物中之金屬原子的含量例如能夠使用ICP-MS(Inductively coupled plasma mass spectrometry(感應耦合電漿質譜法))進行測定。
上述金屬原子可以添加到感光性樹脂組成物中,亦可以為在感光性樹脂組成物的製造製程中未意圖地混合於感光性樹脂組成物中者。作為在感光性樹脂組成物的製造製程中未意圖地混合之情況,例如可以舉出金屬原子含於感光性樹脂組成物的製造中所使用之原料(例如,有機溶劑)中之情況及在感光性樹脂組成物的製造製程中混合等,但並不限於上述。
另外,感光性樹脂組成物中之金屬原子的含量例如能夠使用ICP-MS(Inductively coupled plasma mass spectrometry(感應耦合電漿質譜法))進行測定。
上述金屬原子可以添加到感光性樹脂組成物中,亦可以為在感光性樹脂組成物的製造製程中未意圖地混合於感光性樹脂組成物中者。作為在感光性樹脂組成物的製造製程中未意圖地混合之情況,例如可以舉出金屬原子含於感光性樹脂組成物的製造中所使用之原料(例如,有機溶劑)中之情況及在感光性樹脂組成物的製造製程中混合等,但並不限於上述。
<乙烯性不飽和化合物及藉由酸的作用而極性增大之樹脂>
本揭示之感光性樹脂組成物包含乙烯性不飽和化合物及藉由酸的作用而極性增大之樹脂(以下,亦稱為“樹脂(A)”。),上述乙烯性不飽和化合物的含量相對於感光性樹脂組成物的總質量為0.0001質量%以上且1質量%以下。
推定在本揭示之感光性樹脂組成物中,藉由將乙烯性不飽和化合物的含量設在上述範圍,抑制金屬原子或具有金屬原子之化合物與上述乙烯性不飽和化合物締合而形成藉由過濾等亦無法全部去除之粒徑小的粒子,經時後所得到之圖案的直線性優異。
本揭示之感光性樹脂組成物中之上述乙烯性不飽和化合物包含在上述樹脂的聚合時所使用之乙烯性不飽和化合物為較佳,相對於感光性樹脂組成物中所包含之乙烯性不飽和化合物的總質量,在上述樹脂的聚合時所使用之乙烯性不飽和化合物係50質量%以上為較佳,80質量%以上為更佳,90質量%以上為進一步較佳,100質量%為特佳。
關於是否屬於上述乙烯性不飽和化合物,對上述樹脂進行結構分析,利用單體單元等結構單元來判斷是否為對應之乙烯性不飽和化合物,從而判斷是否屬於在上述樹脂的聚合時所使用之乙烯性不飽和化合物。
上述乙烯性不飽和化合物具有1~4個乙烯性不飽和鍵為較佳,1個為更佳。另外,上述乙烯性不飽和化合物係單體為較佳。
又,上述乙烯性不飽和化合物的分子量係28~1,000為較佳,50~800為更佳,100~600為特佳。
本揭示之感光性樹脂組成物包含乙烯性不飽和化合物及藉由酸的作用而極性增大之樹脂(以下,亦稱為“樹脂(A)”。),上述乙烯性不飽和化合物的含量相對於感光性樹脂組成物的總質量為0.0001質量%以上且1質量%以下。
推定在本揭示之感光性樹脂組成物中,藉由將乙烯性不飽和化合物的含量設在上述範圍,抑制金屬原子或具有金屬原子之化合物與上述乙烯性不飽和化合物締合而形成藉由過濾等亦無法全部去除之粒徑小的粒子,經時後所得到之圖案的直線性優異。
本揭示之感光性樹脂組成物中之上述乙烯性不飽和化合物包含在上述樹脂的聚合時所使用之乙烯性不飽和化合物為較佳,相對於感光性樹脂組成物中所包含之乙烯性不飽和化合物的總質量,在上述樹脂的聚合時所使用之乙烯性不飽和化合物係50質量%以上為較佳,80質量%以上為更佳,90質量%以上為進一步較佳,100質量%為特佳。
關於是否屬於上述乙烯性不飽和化合物,對上述樹脂進行結構分析,利用單體單元等結構單元來判斷是否為對應之乙烯性不飽和化合物,從而判斷是否屬於在上述樹脂的聚合時所使用之乙烯性不飽和化合物。
上述乙烯性不飽和化合物具有1~4個乙烯性不飽和鍵為較佳,1個為更佳。另外,上述乙烯性不飽和化合物係單體為較佳。
又,上述乙烯性不飽和化合物的分子量係28~1,000為較佳,50~800為更佳,100~600為特佳。
作為上述乙烯性不飽和化合物,亦可以使用在上述樹脂的聚合時所使用之乙烯性不飽和化合物以外的乙烯性不飽和化合物,例如能夠使用公知的乙烯性不飽和化合物。
上述乙烯性不飽和化合物的含量相對於感光性樹脂組成物的總質量為0.0001質量%以上且1質量%以下,從經時後所得到之圖案的直線性的觀點而言,0.0001質量%以上且0.5質量%以下為較佳,0.0001質量%以上且0.4質量%以下為更佳,0.0001質量%以上且0.2質量%以下為進一步較佳,0.0001質量%以上且0.1質量%以下為特佳,0.0001質量%以上且0.08質量%以下為最佳。
本揭示中之感光性樹脂組成物中之上述乙烯性不飽和化合物的含量設為藉由以下所示之方法測定者。
乙烯性不飽和化合物的含量能夠使用GCMS(氣相層析質譜分析裝置;gas chromatography mass spectrometry)進行測定。
乙烯性不飽和化合物可以添加到感光性樹脂組成物中,亦可以為在感光性樹脂組成物的製造製程中未意圖地混合於感光性樹脂組成物中者。作為在感光性樹脂組成物的製造製程中未意圖地混合之情況,例如可以舉出含於感光性樹脂組成物的製造中所使用之原料(例如,製造樹脂時的單體)中之情況及在感光性樹脂組成物的製造製程中混合等,但並不限於上述。
乙烯性不飽和化合物的含量能夠使用GCMS(氣相層析質譜分析裝置;gas chromatography mass spectrometry)進行測定。
乙烯性不飽和化合物可以添加到感光性樹脂組成物中,亦可以為在感光性樹脂組成物的製造製程中未意圖地混合於感光性樹脂組成物中者。作為在感光性樹脂組成物的製造製程中未意圖地混合之情況,例如可以舉出含於感光性樹脂組成物的製造中所使用之原料(例如,製造樹脂時的單體)中之情況及在感光性樹脂組成物的製造製程中混合等,但並不限於上述。
上述藉由酸的作用而極性增大之樹脂(樹脂(A))係將乙烯性不飽和化合物至少進行聚合而成之樹脂為較佳。
又,藉由酸的作用而極性增大之樹脂具有酸分解性基為較佳,係含有具有酸分解性基之結構單元之樹脂為更佳。
在該情況下,在後述之本揭示之圖案形成方法中,當採用鹼顯影液作為顯影液時,可較佳地形成正型圖案,當採用有機系顯影液作為顯影液時,可較佳地形成負型圖案。
又,藉由酸的作用而極性增大之樹脂具有酸分解性基為較佳,係含有具有酸分解性基之結構單元之樹脂為更佳。
在該情況下,在後述之本揭示之圖案形成方法中,當採用鹼顯影液作為顯影液時,可較佳地形成正型圖案,當採用有機系顯影液作為顯影液時,可較佳地形成負型圖案。
〔具有酸分解性基之結構單元〕
樹脂(A)含有具有酸分解性基之結構單元為較佳。
樹脂(A)含有具有酸分解性基之結構單元為較佳。
作為樹脂(A),能夠適當使用公知的樹脂。例如,能夠將美國專利申請公開第2016/0274458號說明書的0055~0191段、美國專利申請公開第2015/0004544號說明書的0035~0085段、美國專利申請公開第2016/0147150號說明書的0045~0090段中所揭示之公知的樹脂較佳地用作樹脂(A)。
酸分解性基具有極性基被藉由酸的作用進行分解而脫離之基團(脫離基)保護之結構為較佳。
作為極性基,可以舉出羧基、酚性羥基、磺酸基、磺醯胺基、磺醯亞胺基、(烷基磺醯基)(烷基羰基)亞甲基、(烷基磺醯基)(烷基羰基)醯亞胺基、雙(烷基羰基)亞甲基、雙(烷基羰基)醯亞胺基、雙(烷基磺醯基)亞甲基、雙(烷基磺醯基)醯亞胺基、三(烷基羰基)亞甲基及三(烷基磺醯基)亞甲基等酸性基(在2.38質量%氫氧化四甲基銨水溶液中解離之基團)以及醇性羥基等。
作為極性基,可以舉出羧基、酚性羥基、磺酸基、磺醯胺基、磺醯亞胺基、(烷基磺醯基)(烷基羰基)亞甲基、(烷基磺醯基)(烷基羰基)醯亞胺基、雙(烷基羰基)亞甲基、雙(烷基羰基)醯亞胺基、雙(烷基磺醯基)亞甲基、雙(烷基磺醯基)醯亞胺基、三(烷基羰基)亞甲基及三(烷基磺醯基)亞甲基等酸性基(在2.38質量%氫氧化四甲基銨水溶液中解離之基團)以及醇性羥基等。
另外,醇性羥基係指鍵結於烴基之羥基,係直接鍵結於芳香環上之羥基(酚性羥基)以外的羥基,作為羥基,將α位經氟原子等拉電子基團取代之脂肪族醇基(例如,六氟異丙醇基等)除外。作為醇性羥基,pKa(酸解離常數)為12以上且20以下的羥基為較佳。
作為較佳的極性基,可以舉出羧基、酚性羥基及磺酸基。
作為酸分解性基而較佳的基團係該等基團的氫原子經藉由酸的作用而脫離之基團(脫離基)取代之基團。
作為藉由酸的作用而脫離之基團(脫離基),例如能夠舉出-C(R36 )(R37 )(R38 )、-C(R36 )(R37 )(OR39 )及-C(R01 )(R02 )(OR39 )等。
式中,R36 ~R39 分別獨立地表示烷基、環烷基、芳基、芳烷基或烯基。R36 與R37 可以相互鍵結而形成環。
R01 及R02 分別獨立地表示氫原子、烷基、環烷基、芳基、芳烷基或烯基。
作為藉由酸的作用而脫離之基團(脫離基),例如能夠舉出-C(R36 )(R37 )(R38 )、-C(R36 )(R37 )(OR39 )及-C(R01 )(R02 )(OR39 )等。
式中,R36 ~R39 分別獨立地表示烷基、環烷基、芳基、芳烷基或烯基。R36 與R37 可以相互鍵結而形成環。
R01 及R02 分別獨立地表示氫原子、烷基、環烷基、芳基、芳烷基或烯基。
R36
~R39
、R01
及R02
的烷基係碳數1~8的烷基為較佳,例如能夠舉出甲基、乙基、丙基、正丁基、第二丁基、己基及辛基等。
R36 ~R39 、R01 及R02 的環烷基可以為單環型,亦可以為多環型。作為單環型,能夠舉出碳數3~8的環烷基為較佳,例如環丙基、環丁基、環戊基、環己基及環辛基等。作為多環型,碳數6~20的環烷基為較佳,例如能夠列舉金剛烷基、降莰基、異莰基、莰基、二環戊基、α-蒎烯基、三環癸基、四環十二烷基及雄甾烷基(androstanyl)等。另外,環烷基中的至少1個碳原子可以經氧原子等雜原子取代。
R36 ~R39 、R01 及R02 的芳基係碳數6~10的芳基為較佳,例如能夠舉出苯基、萘基及蒽基等。
R36 ~R39 、R01 及R02 的芳烷基係碳數7~12的芳烷基為較佳,例如能夠舉出苄基、苯乙基及萘基甲基等。
R36 ~R39 、R01 及R02 的烯基係碳數2~8的烯基為較佳,例如能夠舉出乙烯基、烯丙基、丁烯基及環己烯基等。
作為R36 與R37 相互鍵結而形成之環,環烷基(單環或多環)為較佳。作為環烷基,環戊基及環己基等單環的環烷基、或降莰基、四環癸基、四環十二烷基及金剛烷基等多環的環烷基為較佳。
R36 ~R39 、R01 及R02 的環烷基可以為單環型,亦可以為多環型。作為單環型,能夠舉出碳數3~8的環烷基為較佳,例如環丙基、環丁基、環戊基、環己基及環辛基等。作為多環型,碳數6~20的環烷基為較佳,例如能夠列舉金剛烷基、降莰基、異莰基、莰基、二環戊基、α-蒎烯基、三環癸基、四環十二烷基及雄甾烷基(androstanyl)等。另外,環烷基中的至少1個碳原子可以經氧原子等雜原子取代。
R36 ~R39 、R01 及R02 的芳基係碳數6~10的芳基為較佳,例如能夠舉出苯基、萘基及蒽基等。
R36 ~R39 、R01 及R02 的芳烷基係碳數7~12的芳烷基為較佳,例如能夠舉出苄基、苯乙基及萘基甲基等。
R36 ~R39 、R01 及R02 的烯基係碳數2~8的烯基為較佳,例如能夠舉出乙烯基、烯丙基、丁烯基及環己烯基等。
作為R36 與R37 相互鍵結而形成之環,環烷基(單環或多環)為較佳。作為環烷基,環戊基及環己基等單環的環烷基、或降莰基、四環癸基、四環十二烷基及金剛烷基等多環的環烷基為較佳。
作為酸分解性基,枯基酯基、烯醇酯基、縮醛酯基或3級烷基酯基等為較佳,縮醛酯基或3級烷基酯基為更佳。
從焦點深度的容許度及圖案直線性的觀點而言,樹脂(A)含有下述式AI所表示之結構單元作為具有酸分解性基之結構單元為較佳。
[化學式1]
式AI中,Xa1
表示氫原子、氟原子以外的鹵素原子或1價的有機基,T表示單鍵或2價的連結基,Rx1
~Rx3
分別獨立地表示烷基或環烷基,Rx1
~Rx3
中的任意2個可以鍵結而形成環結構,亦可以不形成環結構。
作為T的2價的連結基,可以舉出伸烷基、伸芳基、-COO-Rt-及-O-Rt-等。式中,Rt表示伸烷基、伸環烷基或伸芳基。
T係單鍵或-COO-Rt-為較佳。Rt係碳數1~5的鏈狀伸烷基為較佳,-CH2 -、-(CH2 )2 -或-(CH2 )3 -為更佳。T係單鍵為更佳。
T係單鍵或-COO-Rt-為較佳。Rt係碳數1~5的鏈狀伸烷基為較佳,-CH2 -、-(CH2 )2 -或-(CH2 )3 -為更佳。T係單鍵為更佳。
Xa1
係氫原子或烷基為較佳。
Xa1 的烷基可以具有取代基,作為取代基,例如可以舉出羥基及氟原子以外的鹵素原子。
Xa1 的烷基係碳數1~4為較佳,可以舉出甲基、乙基、丙基及羥基甲基等。Xa1 的烷基係甲基為較佳。
Xa1 的烷基可以具有取代基,作為取代基,例如可以舉出羥基及氟原子以外的鹵素原子。
Xa1 的烷基係碳數1~4為較佳,可以舉出甲基、乙基、丙基及羥基甲基等。Xa1 的烷基係甲基為較佳。
作為Rx1
、Rx2
及Rx3
的烷基,可以為直鏈狀,亦可以為支鏈狀,可以較佳地舉出甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、異丁基、第三丁基等。作為烷基的碳數,1~10為較佳,1~5為更佳,1~3為進一步較佳。Rx1
、Rx2
及Rx3
的烷基中,碳-碳鍵的一部分可以為雙鍵。
作為Rx1 、Rx2 及Rx3 的環烷基,環戊基、環己基等單環的環烷基、或降莰基、四環癸基、四環十二烷基、金剛烷基等多環的環烷基為較佳。
作為Rx1 、Rx2 及Rx3 的環烷基,環戊基、環己基等單環的環烷基、或降莰基、四環癸基、四環十二烷基、金剛烷基等多環的環烷基為較佳。
作為Rx1
、Rx2
及Rx3
中的2個鍵結而形成之環結構,環戊基環、環己基環、環庚基環及環辛烷環等單環的環烷烴環、或降莰烷環、四環癸烷環、四環十二烷環及金剛烷環等多環的環烷基環為較佳。環戊基環、環己基環或金剛烷環為更佳。作為Rx1
、Rx2
及Rx3
中的2個鍵結而形成之環結構,下述所示之結構亦為較佳。
[化學式2]
以下舉出相當於式AI所表示之結構單元之單體的具體例,但本揭示並不限定於該等具體例。下述具體例相當於式AI中之Xa1
為甲基之情況,但Xa1
能夠任意取代為氫原子、氟原子以外的鹵素原子或1價的有機基。
[化學式3]
樹脂(A)含有美國專利申請公開第2016/0070167號說明書的0336~0369段中所記載之結構單元作為具有酸分解性基之結構單元亦為較佳。
又,樹脂(A)亦可以含有美國專利申請公開第2016/0070167號說明書的0363~0364段中所記載之包含藉由酸的作用進行分解而產生醇性羥基之基團之結構單元作為具有酸分解性基之結構單元。
樹脂(A)可以單獨包含1種具有酸分解性基之結構單元,亦可以包含2種以上。
樹脂(A)中所包含之具有酸分解性基之結構單元的含量(當存在複數個具有酸分解性基之結構單元時為其合計)相對於樹脂(A)的所有結構單元,係10莫耳%~90莫耳%為較佳,20莫耳%~80莫耳%為更佳,30莫耳%~70莫耳%為進一步較佳。
另外,本揭示中,當以莫耳比規定“結構單元”的含量時,上述“結構單元”的含義與“單體單元”相同。又,本揭示中,上述“單體單元”可以藉由高分子反應等聚合之後進行修飾。以下亦相同。
另外,本揭示中,當以莫耳比規定“結構單元”的含量時,上述“結構單元”的含義與“單體單元”相同。又,本揭示中,上述“單體單元”可以藉由高分子反應等聚合之後進行修飾。以下亦相同。
〔具有選自包括內酯結構、磺內酯結構及碳酸酯結構之群組中之至少1種之結構單元〕
樹脂(A)含有具有選自包括內酯結構、磺內酯結構及碳酸酯結構之群組中之至少1種之結構單元為較佳。
樹脂(A)含有具有選自包括內酯結構、磺內酯結構及碳酸酯結構之群組中之至少1種之結構單元為較佳。
作為內酯結構或磺內酯結構,只要具有內酯結構或磺內酯結構,則均能夠使用,但較佳為5~7員環內酯結構或5~7員環磺內酯結構,其他環結構以形成雙環結構、螺環結構之形式在5~7員環內酯結構上縮環者或其他環結構以形成雙環結構、螺環結構之形式在5~7員環磺內酯結構上縮環者為更佳。含有具有下述式LC1-1~LC1-21中的任一個所表示之內酯結構、或下述式SL1-1~SL1-3中的任一個所表示之磺內酯結構之結構單元為進一步較佳。又,內酯結構或磺內酯結構可以直接鍵結於主鏈上。作為較佳的結構為LC1-1、LC1-4、LC1-5、LC1-8、LC1-16、LC1-21、SL1-1。
[化學式4]
內酯結構部分或磺內酯結構部分可以具有或不具有取代基(Rb2
)。作為較佳的取代基(Rb2
),可以舉出碳數1~8的烷基、碳數4~7的環烷基、碳數1~8的烷氧基、碳數2~8的烷氧基羰基、羧基、氟原子以外的鹵素原子、羥基、氰基及酸分解性基等。更佳為碳數1~4的烷基、氰基及酸分解性基。n2表示0~4的整數。當n2為2以上時,存在複數個之取代基(Rb2
)可以相同,亦可以不同。又,存在複數個之取代基(Rb2
)彼此可以鍵結而形成環。
從焦點深度的容許度及圖案直線性的觀點而言,具有內酯結構或磺內酯結構之結構單元係下述式III所表示之結構單元為較佳。
又,從焦點深度的容許度及圖案直線性的觀點而言,含有具有酸分解性基之結構單元之樹脂包含下述式III所表示之結構單元為較佳。
又,從焦點深度的容許度及圖案直線性的觀點而言,含有具有酸分解性基之結構單元之樹脂包含下述式III所表示之結構單元為較佳。
[化學式5]
上述式III中,
A表示酯鍵(-COO-所表示之基團)或醯胺鍵(-CONH-所表示之基團)。
n為-R0 -Z-所表示之結構的重複數,表示0~5的整數,0或1為較佳,0為更佳。當n為0時,不存在-R0 -Z-,A與R8 藉由單鍵而鍵結。
R0 表示伸烷基、伸環烷基或其組合。R0 存在複數個時分別獨立地表示伸烷基、伸環烷基或其組合。
Z表示單鍵、醚鍵、酯鍵、醯胺鍵、胺基甲酸酯鍵或脲鍵。Z存在複數個時分別獨立地表示單鍵、醚鍵、酯鍵、醯胺鍵、胺基甲酸酯鍵或脲鍵。
R8 表示具有內酯結構或磺內酯結構之1價的有機基。
R7 表示氫原子、氟原子以外的鹵素原子或1價的有機基(較佳為甲基)。
A表示酯鍵(-COO-所表示之基團)或醯胺鍵(-CONH-所表示之基團)。
n為-R0 -Z-所表示之結構的重複數,表示0~5的整數,0或1為較佳,0為更佳。當n為0時,不存在-R0 -Z-,A與R8 藉由單鍵而鍵結。
R0 表示伸烷基、伸環烷基或其組合。R0 存在複數個時分別獨立地表示伸烷基、伸環烷基或其組合。
Z表示單鍵、醚鍵、酯鍵、醯胺鍵、胺基甲酸酯鍵或脲鍵。Z存在複數個時分別獨立地表示單鍵、醚鍵、酯鍵、醯胺鍵、胺基甲酸酯鍵或脲鍵。
R8 表示具有內酯結構或磺內酯結構之1價的有機基。
R7 表示氫原子、氟原子以外的鹵素原子或1價的有機基(較佳為甲基)。
R0
的伸烷基或伸環烷基可以具有取代基。
Z較佳為醚鍵或酯鍵,更佳為酯鍵。
Z較佳為醚鍵或酯鍵,更佳為酯鍵。
以下舉出相當於式III所表示之結構單元之單體的具體例及相當於後述之式A-1所表示之結構單元之單體的具體例,但本揭示並不限定於該等具體例。下述具體例相當於式III中之R7
及後述之式A-1中之RA 1
為甲基之情況,但R7
及RA 1
能夠任意取代為氫原子、氟原子以外的鹵素原子或1價的有機基。
[化學式6]
除了上述單體以外,下述所示之單體亦為較佳地用作樹脂(A)的原料。
[化學式7]
樹脂(A)可以含有具有碳酸酯結構之結構單元。碳酸酯結構係環狀碳酸酯結構為較佳。
具有環狀碳酸酯結構之結構單元係下述式A-1所表示之結構單元為較佳。
具有環狀碳酸酯結構之結構單元係下述式A-1所表示之結構單元為較佳。
[化學式8]
式A-1中,RA 1
表示氫原子、氟原子以外的鹵素原子或1價的有機基(較佳為甲基),n表示0以上的整數,RA 2
表示取代基。當n為2以上時RA 2
各自獨立地表示取代基,A表示單鍵或2價的連結基,Z表示與式中的-O-C(=O)-O-所表示之基團一同形成單環結構或多環結構之原子團。
樹脂(A)含有美國專利申請公開第2016/0070167號說明書的0370~0414段中所記載之結構單元作為具有選自包括內酯結構、磺內酯結構及碳酸酯結構之群組中之至少1種之結構單元亦為較佳。
樹脂(A)含有具有至少2個內酯結構之結構單元(a)(以下,亦稱為“結構單元(a)”。)為較佳。
至少2個內酯結構例如可以為至少2個內酯結構縮環而成之結構,又,亦可以為至少2個內酯結構藉由單鍵或連結基連結而成之結構。
結構單元(a)所具有之內酯結構並不受特別限定,但5~7員環內酯結構為較佳,其他環結構以形成雙環結構、螺環結構之形式在5~7員環內酯結構上縮環者為較佳。
上述內酯結構例如可以較佳地舉出上述LC1-1~LC1-21中的任一個所表示之內酯結構。
至少2個內酯結構例如可以為至少2個內酯結構縮環而成之結構,又,亦可以為至少2個內酯結構藉由單鍵或連結基連結而成之結構。
結構單元(a)所具有之內酯結構並不受特別限定,但5~7員環內酯結構為較佳,其他環結構以形成雙環結構、螺環結構之形式在5~7員環內酯結構上縮環者為較佳。
上述內酯結構例如可以較佳地舉出上述LC1-1~LC1-21中的任一個所表示之內酯結構。
具有至少2個內酯結構之結構單元(以下,亦稱為“結構單元(a)”。)係下述式L-1所表示之結構單元為較佳。
[化學式9]
式L-1中,Ra表示氫原子或烷基,Rb表示具有2個以上的內酯結構之部分結構。
Ra的烷基係碳數1~4的烷基為較佳,甲基或乙基為更佳,甲基為特佳。Ra的烷基可以經取代。作為取代基,例如可以舉出氟原子、氯原子、溴原子等鹵素原子或巰基、羥基、甲氧基、乙氧基、異丙氧基、第三丁氧基、苄氧基等烷氧基、乙醯基、丙醯基等醯基。Ra係氫原子、甲基、三氟甲基及羥基甲基為較佳。
Rb部分結構所具有之內酯結構例如可以舉出上述內酯結構。
Rb的具有2個以上的內酯結構之部分結構例如係至少2個內酯結構藉由單鍵或連結基連結而成之結構及至少2個內酯結構縮環而成之結構為較佳。
關於具有至少2個內酯結構縮環而成之結構之結構單元(a1)及具有至少2個內酯結構藉由單鍵或連結基連結而成之結構之結構單元(a2),以下對各自進行說明。
Rb的具有2個以上的內酯結構之部分結構例如係至少2個內酯結構藉由單鍵或連結基連結而成之結構及至少2個內酯結構縮環而成之結構為較佳。
關於具有至少2個內酯結構縮環而成之結構之結構單元(a1)及具有至少2個內酯結構藉由單鍵或連結基連結而成之結構之結構單元(a2),以下對各自進行說明。
-具有至少2個內酯結構縮環而成之結構之結構單元(a1)-
至少2個內酯結構縮環而成之結構係2個或3個內酯結構縮環而成之結構為較佳,又,2個內酯結構縮環而成之結構為更佳。
具有至少2個內酯結構縮環而成之結構之結構單元(以下,亦稱為“結構單元(a1)”。)例如可以舉出下述式L-2所表示之結構單元。
至少2個內酯結構縮環而成之結構係2個或3個內酯結構縮環而成之結構為較佳,又,2個內酯結構縮環而成之結構為更佳。
具有至少2個內酯結構縮環而成之結構之結構單元(以下,亦稱為“結構單元(a1)”。)例如可以舉出下述式L-2所表示之結構單元。
[化學式10]
式L-2中,Ra的含義與式L-1的Ra相同,Re1
~Re8
分別獨立地表示氫原子或烷基,Me1
表示單鍵或2價的連結基,Me2
及Me3
分別獨立地表示2價的連結基。
Re1
~Re8
的烷基例如係碳數5以下為較佳,又,碳數1為更佳。
Re1 ~Re8 的碳數5以下的烷基例如可以舉出甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、異丁基、第三丁基、正戊基、異戊基、第二戊基、第三戊基等。
其中,Re1 ~Re8 係氫原子為較佳。
Re1 ~Re8 的碳數5以下的烷基例如可以舉出甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、異丁基、第三丁基、正戊基、異戊基、第二戊基、第三戊基等。
其中,Re1 ~Re8 係氫原子為較佳。
Me1
的2價的連結基例如可以舉出伸烷基、伸環烷基、-O-、-CO-、-COO-、-OCO-及將該等的2個以上的基團組合而成之基團。
Me1 的伸烷基例如係碳數1~10為較佳。又,碳數1或2為更佳,作為碳數1或2的伸烷基,例如係亞甲基或伸乙基為較佳。
Me1 的伸烷基可以為直鏈狀亦可以為支鏈狀,例如可以舉出亞甲基、乙烷-1,1-二基、乙烷-1,2-二基、丙烷-1,1-二基、丙烷-1,3-二基、丙烷-2,2-二基、戊烷-1,5-二基、己烷-1,6-二基等。
Me1 的伸環烷基例如係碳數5~10為較佳,又,碳數5或6為更佳。
Me1 的伸環烷基例如可以舉出伸環戊基、伸環己基、伸環庚基、伸環辛基、伸環癸基等。
作為Me1 的2價的連結基,上述將2個以上的基團組合而成之基團例如係將伸烷基與-COO-組合而成之基團及將-OCO-與伸烷基組合而成之基團為較佳。又,上述將2個以上的基團組合而成之基團係將亞甲基與-COO-基組合而成之基團及將-COO-基與亞甲基組合而成之基團為更佳。
Me1 的伸烷基例如係碳數1~10為較佳。又,碳數1或2為更佳,作為碳數1或2的伸烷基,例如係亞甲基或伸乙基為較佳。
Me1 的伸烷基可以為直鏈狀亦可以為支鏈狀,例如可以舉出亞甲基、乙烷-1,1-二基、乙烷-1,2-二基、丙烷-1,1-二基、丙烷-1,3-二基、丙烷-2,2-二基、戊烷-1,5-二基、己烷-1,6-二基等。
Me1 的伸環烷基例如係碳數5~10為較佳,又,碳數5或6為更佳。
Me1 的伸環烷基例如可以舉出伸環戊基、伸環己基、伸環庚基、伸環辛基、伸環癸基等。
作為Me1 的2價的連結基,上述將2個以上的基團組合而成之基團例如係將伸烷基與-COO-組合而成之基團及將-OCO-與伸烷基組合而成之基團為較佳。又,上述將2個以上的基團組合而成之基團係將亞甲基與-COO-基組合而成之基團及將-COO-基與亞甲基組合而成之基團為更佳。
Me2
及Me3
的2價的連結基例如可以舉出伸烷基、-O-等。Me2
及Me3
的2價的連結基係亞甲基、伸乙基、-O-為較佳,-O-為更佳。
對應於結構單元(a1)之單體例如能夠藉由日本特開2015-160836號公報中所記載之方法進行合成。
以下示出結構單元(a1)的具體例,但本揭示並不限定於此。以下的各式中,R9
表示氫原子、甲基、三氟甲基或羥基甲基,*表示與其他結構單元之鍵結位置。
[化學式11]
[化學式12]
[化學式13]
-具有至少2個內酯結構藉由單鍵或連結基連結而成之結構之結構單元(a2)-
至少2個內酯結構藉由單鍵或連結基連結而成之結構係2~4個內酯結構藉由單鍵或連結基連結而成之結構為較佳,又,2個內酯結構藉由單鍵或連結基連結而成之結構為更佳。
連結基例如可以舉出與作為後述之式L-3中的M2 的連結基而舉出之基團相同之基團。
具有2個以上的內酯結構藉由單鍵或連結基連結而成之結構之結構單元(以下,亦稱為“結構單元(a2)”。)例如可以舉出下述式L-3所表示之結構單元。
至少2個內酯結構藉由單鍵或連結基連結而成之結構係2~4個內酯結構藉由單鍵或連結基連結而成之結構為較佳,又,2個內酯結構藉由單鍵或連結基連結而成之結構為更佳。
連結基例如可以舉出與作為後述之式L-3中的M2 的連結基而舉出之基團相同之基團。
具有2個以上的內酯結構藉由單鍵或連結基連結而成之結構之結構單元(以下,亦稱為“結構單元(a2)”。)例如可以舉出下述式L-3所表示之結構單元。
[化學式14]
式L-3中,Ra的含義與上述式L-1的Ra相同,M1
及M2
分別獨立地表示單鍵或連結基,Lc1
及Lc2
分別獨立地表示具有內酯結構之基團。
M1
的連結基例如可以舉出伸烷基、伸環烷基、-O-、-CO-、-COO-、-OCO-及將該等的2個以上的基團組合而成之基團。
M1 的伸烷基例如係碳數1~10為較佳。
M1 的伸烷基可以為直鏈狀亦可以為支鏈狀,例如可以舉出亞甲基、乙烷-1,1-二基、乙烷-1,2-二基、丙烷-1,1-二基、丙烷-1,3-二基、丙烷-2,2-二基、戊烷-1,5-二基、己烷-1,6-二基等。
M1 的伸環烷基例如係碳數5~10為較佳。
M1 的伸環烷基例如可以舉出伸環戊基、伸環己基、伸環庚基、伸環辛基、伸環癸基等。
作為M1 的連結基,上述將2個以上的基團組合而成之基團例如係將伸烷基與-COO-組合而成之基團及將-OCO-與伸烷基組合而成之基團為較佳。又,上述將2個以上的基團組合而成之基團係將亞甲基與-COO-基組合而成之基團及將-COO-基與亞甲基組合而成之基團為更佳。
M2 的連結基例如可以舉出與在M1 的連結基中舉出之基團相同之基團。
M1 的伸烷基例如係碳數1~10為較佳。
M1 的伸烷基可以為直鏈狀亦可以為支鏈狀,例如可以舉出亞甲基、乙烷-1,1-二基、乙烷-1,2-二基、丙烷-1,1-二基、丙烷-1,3-二基、丙烷-2,2-二基、戊烷-1,5-二基、己烷-1,6-二基等。
M1 的伸環烷基例如係碳數5~10為較佳。
M1 的伸環烷基例如可以舉出伸環戊基、伸環己基、伸環庚基、伸環辛基、伸環癸基等。
作為M1 的連結基,上述將2個以上的基團組合而成之基團例如係將伸烷基與-COO-組合而成之基團及將-OCO-與伸烷基組合而成之基團為較佳。又,上述將2個以上的基團組合而成之基團係將亞甲基與-COO-基組合而成之基團及將-COO-基與亞甲基組合而成之基團為更佳。
M2 的連結基例如可以舉出與在M1 的連結基中舉出之基團相同之基團。
Lc1
所具有之內酯結構例如係5~7員環內酯結構為較佳,其他環結構以形成雙環結構、螺環結構之形式在5~7員環內酯結構上縮環者為較佳。上述內酯結構係上述LC1-1~LC1-21中的任一個所表示之內酯結構為更佳。作為進一步較佳的內酯結構,可以舉出LC1-1、LC1-4、LC1-5、LC1-6、LC1-13、LC1-14及LC1-17。
Lc1 所具有之內酯結構可以包含取代基。Lc1 所具有之內酯結構可包含之取代基例如可以舉出與上述內酯結構的取代基(Rb2 )相同之取代基。
Lc2 所具有之內酯結構例如可以舉出與在Lc1 所具有之內酯結構中舉出之內酯結構相同之結構。
Lc1 所具有之內酯結構可以包含取代基。Lc1 所具有之內酯結構可包含之取代基例如可以舉出與上述內酯結構的取代基(Rb2 )相同之取代基。
Lc2 所具有之內酯結構例如可以舉出與在Lc1 所具有之內酯結構中舉出之內酯結構相同之結構。
結構單元(a2)中,作為上述式L-3所表示之結構單元,係下述式L-4所表示之結構單元為較佳。
[化學式15]
式L-4中,Ra的含義與上述式L-1的Ra相同,Mf1
及Mf2
分別獨立地表示單鍵或連結基,Rf1
、Rf2
及Rf3
分別獨立地表示氫原子或烷基,Mf1
與Rf1
可以相互鍵結而形成環,Mf2
與Rf2
或Rf3
分別可以相互鍵結而形成環。
Mf1
的連結基的含義與上述式L-3的M1
的連結基相同。
Mf2 的連結基的含義與上述式L-3的M2 的連結基相同。
Rf1 的烷基例如可以舉出碳數1~4的烷基。Rf1 的碳數1~4的烷基係甲基或乙基為較佳,甲基為更佳。Rf1 的烷基可以具有取代基。Rf1 的烷基可具有之取代基例如可以舉出羥基、甲氧基及乙氧基等烷氧基、氰基、氟原子等鹵素原子。
Rf2 及Rf3 的烷基的含義與Rf1 的烷基相同。
Mf2 的連結基的含義與上述式L-3的M2 的連結基相同。
Rf1 的烷基例如可以舉出碳數1~4的烷基。Rf1 的碳數1~4的烷基係甲基或乙基為較佳,甲基為更佳。Rf1 的烷基可以具有取代基。Rf1 的烷基可具有之取代基例如可以舉出羥基、甲氧基及乙氧基等烷氧基、氰基、氟原子等鹵素原子。
Rf2 及Rf3 的烷基的含義與Rf1 的烷基相同。
Mf1
與Rf1
可以相互鍵結而形成環。Mf1
與Rf1
相互鍵結而形成環之結構例如可以舉出上述內酯結構中上述LC1-13、LC1-14或LC1-17所表示之內酯結構。
Mf2 與Rf2 或Rf3 分別可以相互鍵結而形成環。
Mf2 與Rf2 相互鍵結而形成環之結構例如可以舉出上述內酯結構中上述LC1-7、LC1-8或LC1-15所表示之內酯結構。
Mf2 與Rf3 相互鍵結而形成之環之結構例如可以舉出上述內酯結構中上述LC1-3~LC1-6中的任一個所表示之內酯結構。
以下示出結構單元(a2)的具體例,但本揭示並不限定於此。*表示與其他結構單元之鍵結位置。
Mf2 與Rf2 或Rf3 分別可以相互鍵結而形成環。
Mf2 與Rf2 相互鍵結而形成環之結構例如可以舉出上述內酯結構中上述LC1-7、LC1-8或LC1-15所表示之內酯結構。
Mf2 與Rf3 相互鍵結而形成之環之結構例如可以舉出上述內酯結構中上述LC1-3~LC1-6中的任一個所表示之內酯結構。
以下示出結構單元(a2)的具體例,但本揭示並不限定於此。*表示與其他結構單元之鍵結位置。
[化學式16]
具有至少2個內酯結構之結構單元通常存在光學異構物,可以使用任一光學異構物。又,可以單獨使用1種光學異構物,亦可以混合使用複數種光學異構物。當主要使用1種光學異構物時,其光學純度(ee)為90%以上者為較佳,更佳為95%以上。
具有至少2個內酯結構之結構單元的含有率相對於樹脂(A)中的所有結構單元,係10莫耳%~60莫耳%為較佳,更佳為20莫耳%~50莫耳%,進一步較佳為30莫耳%~50莫耳%。
為了提高本揭示中之效果,亦能夠併用2種以上的具有至少2個內酯結構之結構單元。當含有2種以上的具有至少2個內酯結構之重複單元時,具有至少2個內酯結構之結構單元的合計含有率成為上述範圍為較佳。
為了提高本揭示中之效果,亦能夠併用2種以上的具有至少2個內酯結構之結構單元。當含有2種以上的具有至少2個內酯結構之重複單元時,具有至少2個內酯結構之結構單元的合計含有率成為上述範圍為較佳。
樹脂(A)可以單獨包含1種具有選自包括內酯結構、磺內酯結構及碳酸酯結構之群組中之至少1種之結構單元,亦可以同時包含2種以上。
樹脂(A)中所包含之具有選自包括內酯結構、磺內酯結構及碳酸酯結構之群組中之至少1種之結構單元的含量(當存在複數種具有選自包括內酯結構、磺內酯結構及碳酸酯結構之群組中之至少1種之結構單元時為其合計)相對於樹脂(A)的所有結構單元,係5莫耳%~70莫耳%為較佳,10莫耳%~65莫耳%為更佳,20莫耳%~60莫耳%為進一步較佳。
〔具有極性基之結構單元〕
樹脂(A)含有具有極性基之結構單元為較佳。
作為極性基,可以舉出羥基、氰基及羧基等。
具有極性基之結構單元係具有經極性基取代之脂環烴結構之結構單元為較佳。又,具有極性基之結構單元不具有酸分解性基為較佳。作為經極性基取代之脂環烴結構中之脂環烴結構,金剛烷基或降莰基為較佳。
樹脂(A)含有具有極性基之結構單元為較佳。
作為極性基,可以舉出羥基、氰基及羧基等。
具有極性基之結構單元係具有經極性基取代之脂環烴結構之結構單元為較佳。又,具有極性基之結構單元不具有酸分解性基為較佳。作為經極性基取代之脂環烴結構中之脂環烴結構,金剛烷基或降莰基為較佳。
以下舉出相當於具有極性基之結構單元之單體的具體例,但本揭示並不限定於該等具體例。又,下述具體例記載為甲基丙烯酸酯化合物,但亦可以為丙烯酸酯化合物。
[化學式17]
此外,作為具有極性基之結構單元的具體例,能夠舉出美國專利申請公開第2016/0070167號說明書的0415~0433段中所揭示之結構單元。
樹脂(A)可以單獨包含1種具有極性基之結構單元,亦可以同時包含2種以上。
具有極性基之結構單元的含量相對於樹脂(A)中的所有結構單元,係5莫耳%~40莫耳%為較佳,5莫耳%~30莫耳%為更佳,10莫耳%~25莫耳%為進一步較佳。
樹脂(A)可以單獨包含1種具有極性基之結構單元,亦可以同時包含2種以上。
具有極性基之結構單元的含量相對於樹脂(A)中的所有結構單元,係5莫耳%~40莫耳%為較佳,5莫耳%~30莫耳%為更佳,10莫耳%~25莫耳%為進一步較佳。
〔不具有酸分解性基及極性基兩者之結構單元〕
樹脂(A)能夠進一步含有不具有酸分解性基及極性基兩者之結構單元。不具有酸分解性基及極性基兩者之結構單元具有脂環烴結構為較佳。作為不具有酸分解性基及極性基兩者之結構單元,例如可以舉出美國專利申請公開第2016/0026083號說明書的0236~0237段中所記載之結構單元。以下示出相當於不具有酸分解性基及極性基兩者之結構單元之單體的較佳例。
樹脂(A)能夠進一步含有不具有酸分解性基及極性基兩者之結構單元。不具有酸分解性基及極性基兩者之結構單元具有脂環烴結構為較佳。作為不具有酸分解性基及極性基兩者之結構單元,例如可以舉出美國專利申請公開第2016/0026083號說明書的0236~0237段中所記載之結構單元。以下示出相當於不具有酸分解性基及極性基兩者之結構單元之單體的較佳例。
[化學式18]
此外,作為不具有酸分解性基及極性基兩者之結構單元的具體例,能夠舉出美國專利申請公開第2016/0070167號說明書的0433段中所揭示之結構單元。
樹脂(A)可以單獨包含1種不具有酸分解性基及極性基兩者之結構單元,亦可以同時包含2種以上。
不具有酸分解性基及極性基兩者之結構單元的含量相對於樹脂(A)中的所有結構單元,係5~40莫耳%為較佳,5~30莫耳%為更佳,5~25莫耳%為進一步較佳。
樹脂(A)可以單獨包含1種不具有酸分解性基及極性基兩者之結構單元,亦可以同時包含2種以上。
不具有酸分解性基及極性基兩者之結構單元的含量相對於樹脂(A)中的所有結構單元,係5~40莫耳%為較佳,5~30莫耳%為更佳,5~25莫耳%為進一步較佳。
樹脂(A)除了上述結構單元以外,還能夠以調節耐乾蝕刻性或標準顯影液適性、基板密接性、抗蝕劑輪廓、以及抗蝕劑一般所需之特性亦即解析力、耐熱性、靈敏度等為目的而具有各種結構單元。作為該種結構單元,能夠舉出相當於其他單體之結構單元,但並不限定於該等。
作為其他單體,例如能夠舉出選自丙烯酸酯類、甲基丙烯酸酯類、丙烯醯胺類、甲基丙烯醯胺類、烯丙基化合物、乙烯基醚類及乙烯基酯類等中之具有1個加成聚合性不飽和鍵之化合物等。
此外,只要是能夠與相當於上述各種結構單元之單體共聚合之加成聚合性的不飽和化合物,則亦可以進行共聚合。
在樹脂(A)中,為了調節各種性能而適當設定各結構單元的含有莫耳比。
此外,只要是能夠與相當於上述各種結構單元之單體共聚合之加成聚合性的不飽和化合物,則亦可以進行共聚合。
在樹脂(A)中,為了調節各種性能而適當設定各結構單元的含有莫耳比。
當本揭示之感光性樹脂組成物為氟化氬(ArF)雷射曝光用時,從ArF光的透射性的觀點而言,樹脂(A)實質上不具有芳香族基為較佳。更具體而言,樹脂(A)的所有結構單元中,具有芳香族基之結構單元係整體的5莫耳%以下為較佳,3莫耳%以下為更佳,理想的係0莫耳%,亦即不含有具有芳香族基之結構單元為進一步較佳。又,樹脂(A)具有單環或多環的脂環烴結構為較佳。
樹脂(A)中,結構單元全部由(甲基)丙烯酸酯系結構單元所構成為較佳。在該情況下,能夠使用結構單元全部為甲基丙烯酸酯系結構單元者、結構單元全部為丙烯酸酯系結構單元者、結構單元全部由甲基丙烯酸酯系結構單元和丙烯酸酯系結構單元所構成者中的任一種,但丙烯酸酯系結構單元相對於樹脂(A)的所有結構單元係50莫耳%以下為較佳。
當本揭示之感光性樹脂組成物為氟化氪(KrF)曝光用、電子束(EB)曝光用或極紫外線(EUV)曝光用時,樹脂(A)包含具有芳香族烴基之結構單元為較佳。樹脂(A)包含具有酚性羥基之結構單元為更佳。
作為具有酚性羥基之結構單元,能夠舉出來自於羥基苯乙烯之結構單元或來自於羥基苯乙烯(甲基)丙烯酸酯之結構單元。
當本揭示之感光性樹脂組成物為KrF曝光用、EB曝光用或EUV曝光用時,樹脂(A)具有酚性羥基的氫原子被藉由酸的作用進行分解而脫離之基團(脫離基)保護之結構為較佳。
樹脂(A)中所包含之具有芳香族烴基之結構單元的含量相對於樹脂(A)中的所有結構單元,係30莫耳%~100莫耳%為較佳,40莫耳%~100莫耳%為更佳,50莫耳%~100莫耳%為進一步較佳。
作為具有酚性羥基之結構單元,能夠舉出來自於羥基苯乙烯之結構單元或來自於羥基苯乙烯(甲基)丙烯酸酯之結構單元。
當本揭示之感光性樹脂組成物為KrF曝光用、EB曝光用或EUV曝光用時,樹脂(A)具有酚性羥基的氫原子被藉由酸的作用進行分解而脫離之基團(脫離基)保護之結構為較佳。
樹脂(A)中所包含之具有芳香族烴基之結構單元的含量相對於樹脂(A)中的所有結構單元,係30莫耳%~100莫耳%為較佳,40莫耳%~100莫耳%為更佳,50莫耳%~100莫耳%為進一步較佳。
樹脂(A)的重量平均分子量係1,000~200,000為較佳,2,000~20,000為更佳,3,000~15,000為進一步較佳,3,000~11,000為特佳。
分散度(Mw/Mn)係1.0~3.0為較佳,1.0~2.6為更佳,1.0~2.0為進一步較佳,1.1~2.0為特佳。
分散度(Mw/Mn)係1.0~3.0為較佳,1.0~2.6為更佳,1.0~2.0為進一步較佳,1.1~2.0為特佳。
作為樹脂(A)的具體例,可以舉出在實施例中所使用之樹脂A-1~A-14及A-21~A-43,但並不限定於此。
樹脂(A)可以單獨使用1種,亦可以併用2種以上。
含有具有酸分解性基之結構單元之樹脂的含量相對於本揭示之感光性樹脂組成物的總固體成分,係20質量%以上為較佳,40質量%以上為更佳,60質量%以上為進一步較佳,80質量%以上為特佳。上限並不受特別限制,99.5質量%以下為較佳,99質量%以下為更佳,97質量%以下為進一步較佳。
含有具有酸分解性基之結構單元之樹脂的含量相對於本揭示之感光性樹脂組成物的總固體成分,係20質量%以上為較佳,40質量%以上為更佳,60質量%以上為進一步較佳,80質量%以上為特佳。上限並不受特別限制,99.5質量%以下為較佳,99質量%以下為更佳,97質量%以下為進一步較佳。
〔具有酚性羥基之鹼可溶性樹脂〕
當本揭示之感光性樹脂組成物含有後述之交聯劑(G)時,本揭示之感光性樹脂組成物含有具有酚性羥基之鹼可溶性樹脂(以下,亦稱為“樹脂(C)”)為較佳。樹脂(C)含有具有酚性羥基之結構單元為較佳。
在該情況下,典型地,較佳地形成負型圖案。
交聯劑(G)可以為負載於樹脂(C)上之形態。
另外,樹脂(C)中屬於藉由酸的作用而極性增大之樹脂者作為藉由酸的作用而極性增大之樹脂來處理。又,在該情況下,本揭示之感光性樹脂組成物至少包含藉由酸的作用而極性增大之樹脂以外的樹脂(C)和藉由酸的作用而極性增大之樹脂為較佳。
樹脂(C)可以含有上述酸分解性基。
作為具有樹脂(C)所具有之酚性羥基之結構單元並不受特別限定,但係下述式(II)所表示之結構單元為較佳。
當本揭示之感光性樹脂組成物含有後述之交聯劑(G)時,本揭示之感光性樹脂組成物含有具有酚性羥基之鹼可溶性樹脂(以下,亦稱為“樹脂(C)”)為較佳。樹脂(C)含有具有酚性羥基之結構單元為較佳。
在該情況下,典型地,較佳地形成負型圖案。
交聯劑(G)可以為負載於樹脂(C)上之形態。
另外,樹脂(C)中屬於藉由酸的作用而極性增大之樹脂者作為藉由酸的作用而極性增大之樹脂來處理。又,在該情況下,本揭示之感光性樹脂組成物至少包含藉由酸的作用而極性增大之樹脂以外的樹脂(C)和藉由酸的作用而極性增大之樹脂為較佳。
樹脂(C)可以含有上述酸分解性基。
作為具有樹脂(C)所具有之酚性羥基之結構單元並不受特別限定,但係下述式(II)所表示之結構單元為較佳。
[化學式19]
式(II)中,R2
表示氫原子、可以具有取代基之烷基(較佳為甲基)或鹵素原子(較佳為氟原子),B’表示單鍵或2價的連結基,Ar’表示芳香環基,m表示1以上的整數。
樹脂(C)可以單獨使用1種,亦可以併用2種以上。
本揭示之感光性樹脂組成物的總固體成分中的樹脂(C)的含量係30質量%以上為較佳,40質量%以上為更佳,50質量%以上為進一步較佳。上限並不受特別限制,但99質量%以下為較佳,90質量%以下為更佳,85質量%以下為進一步較佳。
作為樹脂(C),能夠較佳地使用美國專利申請公開第2016/0282720號說明書的0142~0347段中所揭示之樹脂。
本揭示之感光性樹脂組成物的總固體成分中的樹脂(C)的含量係30質量%以上為較佳,40質量%以上為更佳,50質量%以上為進一步較佳。上限並不受特別限制,但99質量%以下為較佳,90質量%以下為更佳,85質量%以下為進一步較佳。
作為樹脂(C),能夠較佳地使用美國專利申請公開第2016/0282720號說明書的0142~0347段中所揭示之樹脂。
〔疏水性樹脂〕
本揭示之感光性樹脂組成物含有疏水性樹脂(亦稱為“疏水性樹脂(E)”。)為較佳。
本揭示之感光性樹脂組成物至少包含藉由酸的作用而極性增大之樹脂以外的疏水性樹脂(E)和藉由酸的作用而極性增大之樹脂為較佳。
藉由本揭示之感光性樹脂組成物含有疏水性樹脂(E),能夠控制感光化射線性或感放射線性膜的表面上之靜態/動態接觸角。藉此,能夠改善顯影特性、抑制逸氣(outgas)、提高液浸曝光時之液浸液追隨性及減少液浸缺陷等。
疏水性樹脂(E)被設計成偏在於抗蝕劑膜的表面為較佳,但與界面活性劑不同,無需一定要在分子內具有親水基,亦可以無助於均勻地混合極性/非極性物質。
又,本揭示中,具有氟原子之樹脂作為疏水性樹脂及後述之含氟樹脂來處理。又,上述含有具有酸分解性基之結構單元之樹脂不具有氟原子為較佳。
本揭示之感光性樹脂組成物含有疏水性樹脂(亦稱為“疏水性樹脂(E)”。)為較佳。
本揭示之感光性樹脂組成物至少包含藉由酸的作用而極性增大之樹脂以外的疏水性樹脂(E)和藉由酸的作用而極性增大之樹脂為較佳。
藉由本揭示之感光性樹脂組成物含有疏水性樹脂(E),能夠控制感光化射線性或感放射線性膜的表面上之靜態/動態接觸角。藉此,能夠改善顯影特性、抑制逸氣(outgas)、提高液浸曝光時之液浸液追隨性及減少液浸缺陷等。
疏水性樹脂(E)被設計成偏在於抗蝕劑膜的表面為較佳,但與界面活性劑不同,無需一定要在分子內具有親水基,亦可以無助於均勻地混合極性/非極性物質。
又,本揭示中,具有氟原子之樹脂作為疏水性樹脂及後述之含氟樹脂來處理。又,上述含有具有酸分解性基之結構單元之樹脂不具有氟原子為較佳。
從在膜表層上之偏在化的觀點而言,疏水性樹脂(E)係包含具有選自包括“氟原子”、“矽原子”及“樹脂的側鏈部分中所含有之CH3
部分結構”之群組中之至少1種之結構單元之樹脂為較佳。
當疏水性樹脂(E)包含氟原子或矽原子時,疏水性樹脂(E)中之上述氟原子或矽原子可以包含於樹脂的主鏈中,亦可以包含於側鏈中。
當疏水性樹脂(E)包含氟原子或矽原子時,疏水性樹脂(E)中之上述氟原子或矽原子可以包含於樹脂的主鏈中,亦可以包含於側鏈中。
疏水性樹脂(E)具有至少1個選自下述(x)~(z)的群組中之基團為較佳。
(x)酸基
(y)藉由鹼顯影液的作用進行分解而對鹼顯影液之溶解度增大之基團(以下亦稱為極性轉換基。)
(z)藉由酸的作用而分解之基團
(x)酸基
(y)藉由鹼顯影液的作用進行分解而對鹼顯影液之溶解度增大之基團(以下亦稱為極性轉換基。)
(z)藉由酸的作用而分解之基團
作為酸基(x),可以舉出酚性羥基、羧酸基、氟化醇基、磺酸基、磺醯胺基、磺醯亞胺基、(烷基磺醯基)(烷基羰基)亞甲基、(烷基磺醯基)(烷基羰基)醯亞胺基、雙(烷基羰基)亞甲基、雙(烷基羰基)醯亞胺基、雙(烷基磺醯基)亞甲基、雙(烷基磺醯基)醯亞胺基、三(烷基羰基)亞甲基及三(烷基磺醯基)亞甲基等。
作為酸基,氟化醇基(較佳為六氟異丙醇基)、磺醯亞胺基或雙(烷基羰基)亞甲基為較佳。
作為酸基,氟化醇基(較佳為六氟異丙醇基)、磺醯亞胺基或雙(烷基羰基)亞甲基為較佳。
作為藉由鹼顯影液的作用進行分解而對鹼顯影液之溶解度增大之基團(y),例如可以舉出內酯基、羧酸酯基(-COO-)、酸酐基(-C(O)OC(O)-)、酸醯亞胺基(-NHCONH-)、羧酸硫酯基(-COS-)、碳酸酯基(-OC(O)O-)、硫酸酯基(-OSO2
O-)及磺酸酯基(-SO2
O-)等,內酯基或羧酸酯基(-COO-)為較佳。
包含該等基團之結構單元係該等基團直接鍵結於樹脂的主鏈上之結構單元,例如可以舉出由丙烯酸酯及甲基丙烯酸酯所構成之結構單元等。該結構單元中,該等基團可以經由連結基鍵結於樹脂的主鏈上。或者,該結構單元可以在聚合時使用具有該等基團之聚合起始劑或鏈轉移劑而被導入到樹脂的末端。
作為具有內酯基之結構單元,例如可以舉出與之前在樹脂(A)項中說明之具有內酯結構之結構單元相同者。
包含該等基團之結構單元係該等基團直接鍵結於樹脂的主鏈上之結構單元,例如可以舉出由丙烯酸酯及甲基丙烯酸酯所構成之結構單元等。該結構單元中,該等基團可以經由連結基鍵結於樹脂的主鏈上。或者,該結構單元可以在聚合時使用具有該等基團之聚合起始劑或鏈轉移劑而被導入到樹脂的末端。
作為具有內酯基之結構單元,例如可以舉出與之前在樹脂(A)項中說明之具有內酯結構之結構單元相同者。
具有藉由鹼顯影液的作用進行分解而對鹼顯影液之溶解度增大之基團(y)之結構單元的含量以疏水性樹脂(E)中的所有結構單元為基準,係1~100莫耳%為較佳,3~98莫耳%為更佳,5~95莫耳%為進一步較佳。
疏水性樹脂(E)中之具有藉由酸的作用而分解之基團(z)之結構單元可以舉出與在樹脂(A)中舉出之具有酸分解性基之結構單元相同者。具有藉由酸的作用而分解之基團(z)之結構單元可以具有氟原子及矽原子中的至少任一者。具有藉由酸的作用而分解之基團(z)之結構單元的含量相對於樹脂(E)中的所有結構單元,係1莫耳%~80莫耳%為較佳,10莫耳%~80莫耳%為更佳,20莫耳%~60莫耳%為進一步較佳。
疏水性樹脂(E)可以進一步具有與上述結構單元不同之另一結構單元。
包含氟原子之結構單元相對於疏水性樹脂(E)中所包含之所有結構單元,係10莫耳%~100莫耳%為較佳,30莫耳%~100莫耳%為更佳。又,包含矽原子之結構單元相對於疏水性樹脂(E)中所包含之所有結構單元,係10莫耳%~100莫耳%為較佳,20莫耳%~100莫耳%為更佳。
另一方面,尤其疏水性樹脂(E)在側鏈部分包含CH3
部分結構時,疏水性樹脂(E)實質上不含有氟原子及矽原子之形態亦為較佳。又,疏水性樹脂(E)實質上僅由如下結構單元所構成為較佳,該結構單元僅由選自碳原子、氧原子、氫原子、氮原子及硫原子中之原子所構成。
疏水性樹脂(E)的標準聚苯乙烯換算的重量平均分子量係1,000~100,000為較佳,1,000~50,000為更佳。
疏水性樹脂(E)中所包含之殘存單體及寡聚物成分的合計含量係0.01質量%~5質量%為較佳,0.01質量%~3質量%為更佳。又,分散度(Mw/Mn)較佳為1~5的範圍,更佳為1~3的範圍。
作為疏水性樹脂(E),能夠將公知的樹脂作為單獨或該等的混合物而適當選擇使用。例如,能夠較佳地使用美國專利申請公開第2015/0168830號說明書的0451~0704段、美國專利申請公開第2016/0274458號說明書的0340~0356段中所揭示之公知的樹脂作為疏水性樹脂(E)。又,美國專利申請公開第2016/0237190號說明書的0177~0258段中所揭示之結構單元亦作為構成疏水性樹脂(E)之結構單元而較佳。
-含氟樹脂-
疏水性樹脂(E)係包含氟原子之樹脂(亦稱為“含氟樹脂”)為特佳。
當疏水性樹脂(E)包含氟原子時,係含有具有氟原子之烷基、具有氟原子之環烷基或具有氟原子之芳基作為具有氟原子之部分結構之樹脂為較佳。
疏水性樹脂(E)係包含氟原子之樹脂(亦稱為“含氟樹脂”)為特佳。
當疏水性樹脂(E)包含氟原子時,係含有具有氟原子之烷基、具有氟原子之環烷基或具有氟原子之芳基作為具有氟原子之部分結構之樹脂為較佳。
具有氟原子之烷基係至少1個氫原子經氟原子取代之直鏈狀或支鏈狀的烷基,碳數1~10為較佳,碳數1~4為更佳。
具有氟原子之環烷基係至少1個氫原子經氟原子取代之單環或多環的環烷基。
作為具有氟原子之芳基,可以舉出苯基及萘基等芳基的至少1個氫原子經氟原子取代者。
具有氟原子之環烷基係至少1個氫原子經氟原子取代之單環或多環的環烷基。
作為具有氟原子之芳基,可以舉出苯基及萘基等芳基的至少1個氫原子經氟原子取代者。
作為具有氟原子之烷基、具有氟原子之環烷基及具有氟原子之芳基,式F2~F4所表示之基團為較佳。
[化學式20]
式F2~F4中,
R57 ~R68 分別獨立地表示氫原子、氟原子或烷基(直鏈狀或支鏈狀)。其中,R57 ~R61 中的至少1個、R62 ~R64 中的至少1個及R65 ~R68 中的至少1個分別獨立地表示氟原子或至少1個氫原子經氟原子取代之烷基。
R57 ~R61 及R65 ~R67 全部係氟原子為較佳。R62 、R63 及R68 係至少1個氫原子經氟原子取代之烷基(較佳為碳數1~4)為較佳,碳數1~4的全氟烷基為更佳。R62 與R63 可以相互連結而形成環。
R57 ~R68 分別獨立地表示氫原子、氟原子或烷基(直鏈狀或支鏈狀)。其中,R57 ~R61 中的至少1個、R62 ~R64 中的至少1個及R65 ~R68 中的至少1個分別獨立地表示氟原子或至少1個氫原子經氟原子取代之烷基。
R57 ~R61 及R65 ~R67 全部係氟原子為較佳。R62 、R63 及R68 係至少1個氫原子經氟原子取代之烷基(較佳為碳數1~4)為較佳,碳數1~4的全氟烷基為更佳。R62 與R63 可以相互連結而形成環。
其中,在本揭示之效果更加優異之觀點上,含氟樹脂具有鹼分解性為較佳。
含氟樹脂具有鹼分解性係指在pH10的緩衝液2mL與THF8mL的混合液中添加含氟樹脂100mg並在40℃下靜置,10分鐘後,含氟樹脂中的分解性基的總量的30mol%以上發生水解。另外,分解率能夠根據基於NMR分析之原料與分解物之比進行計算。
含氟樹脂具有鹼分解性係指在pH10的緩衝液2mL與THF8mL的混合液中添加含氟樹脂100mg並在40℃下靜置,10分鐘後,含氟樹脂中的分解性基的總量的30mol%以上發生水解。另外,分解率能夠根據基於NMR分析之原料與分解物之比進行計算。
從改善焦點深度的容許度、圖案直線性、顯影特性、抑制逸氣、提高液浸曝光時之液浸液追隨性及減少液浸缺陷之觀點而言,含氟樹脂具有式X所表示之結構單元為較佳。
又,從改善焦點深度的容許度、圖案直線性、顯影特性、抑制逸氣、提高液浸曝光時之液浸液追隨性及減少液浸缺陷之觀點而言,本揭示之感光性樹脂組成物進一步包含具有式X所表示之結構單元之含氟樹脂為較佳。
又,從改善焦點深度的容許度、圖案直線性、顯影特性、抑制逸氣、提高液浸曝光時之液浸液追隨性及減少液浸缺陷之觀點而言,本揭示之感光性樹脂組成物進一步包含具有式X所表示之結構單元之含氟樹脂為較佳。
[化學式21]
式X中,Z表示鹵素原子、R11
OCH2
-所表示之基團或R12
OC(=O)CH2
-所表示之基團,R11
及R12
分別獨立地表示取代基,X表示氧原子或硫原子。L表示(n+1)價的連結基,R10
表示具有藉由鹼水溶液的作用進行分解而在鹼水溶液中之含氟樹脂的溶解度增大之基團之基團,n表示正的整數,當n為2以上時,複數個R10
可以相互相同,亦可以不同。
作為Z的鹵素原子,例如可以舉出氟原子、氯原子、溴原子及碘原子,氟原子為較佳。
作為R11 及R12 之取代基例如可以舉出烷基(較佳為碳數1~4)、環烷基(較佳為碳數6~10)及芳基(較佳為碳數6~10)。又,作為R11 及R12 之取代基可以進一步具有取代基,作為該種進一步的取代基,可以舉出烷基(較佳為碳數1~4)、鹵素原子、羥基、烷氧基(較佳為碳數1~4)及羧基。
作為L之連結基係2價或3價的連結基為較佳(換言之,n係1或2為較佳),2價的連結基為更佳(換言之,n係1為較佳)。作為L之連結基係選自包括脂肪族基、芳香族基及包含該等的組合之群組中之連結基為較佳。
例如,當n為1且作為L之連結基為2價的連結基時,作為2價的脂肪族基,可以舉出伸烷基、伸烯基、伸炔基或聚伸烷氧基。其中,伸烷基或伸烯基為較佳,伸烷基為更佳。
2價的脂肪族基可以為鏈狀結構,亦可以為環狀結構,但與環狀結構相比,鏈狀結構為較佳,與具有支鏈之鏈狀結構相比,直鏈狀結構為較佳。2價的脂肪族基可以具有取代基,作為取代基,可以舉出鹵素原子(氟原子、氯原子、溴原子、碘原子)、羥基、羧基、胺基、氰基、芳基、烷氧基、芳氧基、醯基、烷氧基羰基、芳氧基羰基、醯氧基、單烷基胺基、二烷基胺基、芳基胺基及二芳基胺基。
作為2價的芳香族基,可以舉出伸芳基。其中,伸苯基及伸萘基為較佳。
2價的芳香族基可以具有取代基,除了可以舉出上述2價的脂肪族基中之取代基的例子以外,還可以舉出烷基。
又,作為L,可以為從上述式LC1-1~式LC1-21或式SL1-1~式SL-3所表示之結構中去除2個任意位置的氫原子而成之2價的基團。
當n為2以上時,作為(n+1)價的連結基的具體例,可以舉出從上述2價的連結基的具體例中去除任意(n-1)個氫原子而成之基團。
作為L的具體例,例如可以舉出以下連結基。
作為R11 及R12 之取代基例如可以舉出烷基(較佳為碳數1~4)、環烷基(較佳為碳數6~10)及芳基(較佳為碳數6~10)。又,作為R11 及R12 之取代基可以進一步具有取代基,作為該種進一步的取代基,可以舉出烷基(較佳為碳數1~4)、鹵素原子、羥基、烷氧基(較佳為碳數1~4)及羧基。
作為L之連結基係2價或3價的連結基為較佳(換言之,n係1或2為較佳),2價的連結基為更佳(換言之,n係1為較佳)。作為L之連結基係選自包括脂肪族基、芳香族基及包含該等的組合之群組中之連結基為較佳。
例如,當n為1且作為L之連結基為2價的連結基時,作為2價的脂肪族基,可以舉出伸烷基、伸烯基、伸炔基或聚伸烷氧基。其中,伸烷基或伸烯基為較佳,伸烷基為更佳。
2價的脂肪族基可以為鏈狀結構,亦可以為環狀結構,但與環狀結構相比,鏈狀結構為較佳,與具有支鏈之鏈狀結構相比,直鏈狀結構為較佳。2價的脂肪族基可以具有取代基,作為取代基,可以舉出鹵素原子(氟原子、氯原子、溴原子、碘原子)、羥基、羧基、胺基、氰基、芳基、烷氧基、芳氧基、醯基、烷氧基羰基、芳氧基羰基、醯氧基、單烷基胺基、二烷基胺基、芳基胺基及二芳基胺基。
作為2價的芳香族基,可以舉出伸芳基。其中,伸苯基及伸萘基為較佳。
2價的芳香族基可以具有取代基,除了可以舉出上述2價的脂肪族基中之取代基的例子以外,還可以舉出烷基。
又,作為L,可以為從上述式LC1-1~式LC1-21或式SL1-1~式SL-3所表示之結構中去除2個任意位置的氫原子而成之2價的基團。
當n為2以上時,作為(n+1)價的連結基的具體例,可以舉出從上述2價的連結基的具體例中去除任意(n-1)個氫原子而成之基團。
作為L的具體例,例如可以舉出以下連結基。
[化學式22]
另外,如上所述,該等連結基可以進一步具有取代基。
作為R10
,下述式W所表示之基團為較佳。
-Y-R20 式W
-Y-R20 式W
上述式W中,Y表示藉由鹼水溶液的作用進行分解而在鹼水溶液中之溶解度增大之基團。R20
表示拉電子基團。
作為Y,可以舉出羧酸酯基(-COO-或OCO-)、酸酐基(-C(O)OC(O)-)、酸醯亞胺基(-NHCONH-)、羧酸硫酯基(-COS-)、碳酸酯基(-OC(O)O-)、硫酸酯基(-OSO2
O-)及磺酸酯基(-SO2
O-),羧酸酯基為較佳。
作為上述拉電子基團,下述式EW所表示之部分結構為較佳。式EW中之*表示直接鍵結於式W中的基團Y之連接鍵。
[化學式23]
式EW中,
new 為-C(Rew1 )(Rew2 )-所表示之連結基的重複數,表示0或1的整數。當new 為0時表示單鍵,表示直接鍵結有Yew1 。
Yew1 可以舉出鹵素原子、氰基、硝基、後述之-C(Rf1 )(Rf2 )-Rf3 所表示之鹵代(環)烷基、鹵代芳基、氧基、羰基、磺醯基、亞磺醯基及該等的組合。(其中,當Yew1 為鹵素原子、氰基或硝基時,new 為1。)
Rew1 及Rew2 分別獨立地表示任意的基團,例如表示氫原子、烷基(較佳為碳數1~8)、環烷基(較佳為碳數3~10)或芳基(較佳為碳數6~10)。
Rew1 、Rew2 及Yew1 中的至少2個可以相互連結而形成環。
另外,“鹵代(環)烷基”表示至少一部分鹵化之烷基及環烷基,“鹵代芳基”表示至少一部分鹵化之芳基。
new 為-C(Rew1 )(Rew2 )-所表示之連結基的重複數,表示0或1的整數。當new 為0時表示單鍵,表示直接鍵結有Yew1 。
Yew1 可以舉出鹵素原子、氰基、硝基、後述之-C(Rf1 )(Rf2 )-Rf3 所表示之鹵代(環)烷基、鹵代芳基、氧基、羰基、磺醯基、亞磺醯基及該等的組合。(其中,當Yew1 為鹵素原子、氰基或硝基時,new 為1。)
Rew1 及Rew2 分別獨立地表示任意的基團,例如表示氫原子、烷基(較佳為碳數1~8)、環烷基(較佳為碳數3~10)或芳基(較佳為碳數6~10)。
Rew1 、Rew2 及Yew1 中的至少2個可以相互連結而形成環。
另外,“鹵代(環)烷基”表示至少一部分鹵化之烷基及環烷基,“鹵代芳基”表示至少一部分鹵化之芳基。
作為Yew1
,鹵素原子、-C(Rf1
)(Rf2
)-Rf3
所表示之鹵代(環)烷基或鹵代芳基為較佳。
Rf1
表示鹵素原子、全鹵代烷基、全鹵代環烷基或全鹵代芳基,氟原子、全氟烷基或全氟環烷基為較佳,氟原子或三氟甲基為更佳。
Rf2 及Rf3 分別獨立地表示氫原子、鹵素原子或有機基,Rf2 與Rf3 可以連結而形成環。作為有機基,可以舉出烷基、環烷基及烷氧基,該等可以經鹵素原子(較佳為氟原子)取代。Rf2 及Rf3 係(鹵代)烷基或(鹵代)環烷基為較佳。Rf2 表示與Rf1 相同之基團或者與Rf3 連結而形成環為更佳。
作為Rf2 與Rf3 連結而形成之環,可以舉出(鹵代)環烷基環。
Rf2 及Rf3 分別獨立地表示氫原子、鹵素原子或有機基,Rf2 與Rf3 可以連結而形成環。作為有機基,可以舉出烷基、環烷基及烷氧基,該等可以經鹵素原子(較佳為氟原子)取代。Rf2 及Rf3 係(鹵代)烷基或(鹵代)環烷基為較佳。Rf2 表示與Rf1 相同之基團或者與Rf3 連結而形成環為更佳。
作為Rf2 與Rf3 連結而形成之環,可以舉出(鹵代)環烷基環。
作為Rf1
~Rf3
中之(鹵代)烷基,可以為直鏈狀及支鏈狀中的任一種,作為直鏈狀(鹵代)烷基,碳數1~30為較佳,1~20為更佳。
作為Rf1
~Rf3
中之或Rf2
與Rf3
連結而形成之環中之(鹵代)環烷基,可以為單環型,亦可以為多環型。在多環型的情況下,(鹵代)環烷基可以為橋接式。亦即,在該情況下,(鹵代)環烷基可以具有交聯結構。
作為該等(鹵代)環烷基,例如可以舉出由下式表示者及該等進行鹵化而成之基團。另外,環烷基中的碳原子的一部分可以經氧原子等雜原子取代。
作為該等(鹵代)環烷基,例如可以舉出由下式表示者及該等進行鹵化而成之基團。另外,環烷基中的碳原子的一部分可以經氧原子等雜原子取代。
[化學式24]
作為Rf2
及Rf3
中之或Rf2
與Rf3
連結而形成之環中之(鹵代)環烷基,-C( n )
F( 2n-2 )
H所表示之氟環烷基為較佳。在此,碳數n並不受特別限定,但5~13者為較佳,6為更佳。
作為Yew1
中之或Rf1
中之(醛)鹵代芳基,可以舉出-C( n )
F( n-1 )
所表示之全氟芳基。在此,碳數n並不受特別限定,但5~13為較佳,6為更佳。
作為Rew1
、Rew2
及Yew1
中的至少2個可以相互連結而形成之環,環烷基或雜環基為較佳。
構成上述式EW所表示之部分結構之各基團及各環可以進一步具有取代基。
上述式W中,R20
係經選自包括鹵素原子、氰基及硝基之群組中之1個以上取代之烷基為較佳,經鹵素原子取代之烷基(鹵代烷基)為更佳,氟烷基為進一步較佳。經選自包括鹵素原子、氰基及硝基之群組中之1個以上取代之烷基的碳數係1~10為較佳,1~5為更佳。
更具體而言,R20 係-C(R’1 )(R’f1 )(R’f2 )或-C(R’1 )(R’2 )(R’f1 )所表示之原子團為較佳。R’1 及R’2 分別獨立地表示氫原子或未經拉電子基團取代之(較佳為未經取代之)烷基。R’f1 及R’f2 分別獨立地表示鹵素原子、氰基、硝基或全氟烷基。
作為R’1 及R’2 之烷基可以為直鏈狀,亦可以為支鏈狀,碳數1~6為較佳。
作為R’f1 及R’f2 之全氟烷基可以為直鏈狀,亦可以為支鏈狀,碳數1~6為較佳。
作為R20 的較佳的具體例,可以舉出-CF3 、-C2 F5 、-C3 F7 、-C4 F9 、-CF(CF3 )2 、-CF(CF3 )C2 F5 、-CF2 CF(CF3 )2 、-C(CF3 )3 、-C5 F11 、-C6 F13 、-C7 F15 、-C8 F17 、-CH2 CF3 、-CH2 C2 F5 、-CH2 C3 F7 、-CH(CF3 )2 、-CH(CF3 )C2 F5 、-CH2 CF(CF3 )2 及-CH2 CN。其中,-CF3 、-C2 F5 、-C3 F7 、-C4 F9 、-CH2 CF3 、-CH2 C2 F5 、-CH2 C3 F7 、-CH(CF3 )2 或-CH2 CN為較佳,-CH2 CF3 、-CH2 C2 F5 、-CH2 C3 F7 、-CH(CF3 )2 或-CH2 CN為更佳,-CH2 C2 F5 、-CH(CF3 )2 或-CH2 CN為進一步較佳,-CH2 C2 F5 或-CH(CF3 )2 為特佳。
更具體而言,R20 係-C(R’1 )(R’f1 )(R’f2 )或-C(R’1 )(R’2 )(R’f1 )所表示之原子團為較佳。R’1 及R’2 分別獨立地表示氫原子或未經拉電子基團取代之(較佳為未經取代之)烷基。R’f1 及R’f2 分別獨立地表示鹵素原子、氰基、硝基或全氟烷基。
作為R’1 及R’2 之烷基可以為直鏈狀,亦可以為支鏈狀,碳數1~6為較佳。
作為R’f1 及R’f2 之全氟烷基可以為直鏈狀,亦可以為支鏈狀,碳數1~6為較佳。
作為R20 的較佳的具體例,可以舉出-CF3 、-C2 F5 、-C3 F7 、-C4 F9 、-CF(CF3 )2 、-CF(CF3 )C2 F5 、-CF2 CF(CF3 )2 、-C(CF3 )3 、-C5 F11 、-C6 F13 、-C7 F15 、-C8 F17 、-CH2 CF3 、-CH2 C2 F5 、-CH2 C3 F7 、-CH(CF3 )2 、-CH(CF3 )C2 F5 、-CH2 CF(CF3 )2 及-CH2 CN。其中,-CF3 、-C2 F5 、-C3 F7 、-C4 F9 、-CH2 CF3 、-CH2 C2 F5 、-CH2 C3 F7 、-CH(CF3 )2 或-CH2 CN為較佳,-CH2 CF3 、-CH2 C2 F5 、-CH2 C3 F7 、-CH(CF3 )2 或-CH2 CN為更佳,-CH2 C2 F5 、-CH(CF3 )2 或-CH2 CN為進一步較佳,-CH2 C2 F5 或-CH(CF3 )2 為特佳。
作為式X所表示之結構單元,下述式X-1或式X-2所表示之結構單元為較佳,式X-1所表示之結構單元為更佳。
[化學式25]
式X-1中,R20
表示拉電子基團,L2
表示2價的連結基,X2
表示氧原子或硫原子,Z2
表示鹵素原子。
式X-2中,R20 表示拉電子基團,L3 表示2價的連結基,X3 表示氧原子或硫原子,Z3 表示鹵素原子。
式X-2中,R20 表示拉電子基團,L3 表示2價的連結基,X3 表示氧原子或硫原子,Z3 表示鹵素原子。
作為L2
及L3
之2價的連結基的具體例及較佳例與在上述式X的作為2價的連結基之L中說明者相同。
作為R2 及R3 之拉電子基團係上述式EW所表示之部分結構為較佳,具體例及較佳例亦如上所述,但鹵代(環)烷基為更佳。
作為R2 及R3 之拉電子基團係上述式EW所表示之部分結構為較佳,具體例及較佳例亦如上所述,但鹵代(環)烷基為更佳。
上述式X-1中,L2
與R2
不會相互鍵結而形成環,上述式X-2中,L3
與R3
不會相互鍵結而形成環。
作為X2
及X3
,氧原子為較佳。
作為Z2 及Z3 ,氟原子或氯原子為較佳,氟原子為更佳。
作為Z2 及Z3 ,氟原子或氯原子為較佳,氟原子為更佳。
又,作為式X所表示之結構單元,式X-3所表示之結構單元亦為較佳。
[化學式26]
式X-3中,R20
表示拉電子基團,R21
表示氫原子、烷基或芳基,L4
表示2價的連結基,X4
表示氧原子或硫原子,m表示0或1。
作為L4
之2價的連結基的具體例及較佳例與在式X的作為2價的連結基之L中說明者相同。
作為R4 之拉電子基團係上述式EW所表示之部分結構為較佳,具體例及較佳例亦如上所述,但鹵代(環)烷基為更佳。
作為R4 之拉電子基團係上述式EW所表示之部分結構為較佳,具體例及較佳例亦如上所述,但鹵代(環)烷基為更佳。
另外,上述式X-3中,L4
與R4
不會相互鍵結而形成環。
作為X4 ,氧原子為較佳。
作為X4 ,氧原子為較佳。
又,作為式X所表示之結構單元,式Y-1所表示之結構單元或式Y-2所表示之結構單元亦為較佳。
[化學式27]
式Y-1及式Y-2中,Z表示鹵素原子、R11
OCH2
-所表示之基團或R12
OC(=O)CH2
-所表示之基團,R11
及R12
分別獨立地表示取代基,R20
表示拉電子基團。
作為R20
之拉電子基團係上述式EW所表示之部分結構為較佳,具體例及較佳例亦如上所述,但鹵代(環)烷基為更佳。
作為Z之鹵素原子、R11
OCH2
-所表示之基團及R12
OC(=O)CH2
-所表示之基團的具體例及較佳例與在上述式1中說明者相同。
式X所表示之結構單元的含量相對於含氟樹脂的所有結構單元,係10莫耳%~100莫耳%為較佳,20莫耳%~100莫耳%為更佳,30莫耳%~100莫耳%為進一步較佳。
以下示出構成疏水性樹脂(E)之結構單元的較佳例。
作為疏水性樹脂(E),可以較佳地舉出將該等結構單元任意組合而成之樹脂或在實施例中使用之樹脂E-1~E-23,但並不限定於此。
作為疏水性樹脂(E),可以較佳地舉出將該等結構單元任意組合而成之樹脂或在實施例中使用之樹脂E-1~E-23,但並不限定於此。
[化學式28]
[化學式29]
疏水性樹脂(E)可以單獨使用1種,亦可以併用2種以上。
從兼顧液浸曝光中之液浸液追隨性和顯影特性之觀點而言,混合使用表面能不同之2種以上的疏水性樹脂(E)為較佳。
疏水性樹脂(E)在組成物中的含量相對於本揭示之感光性樹脂組成物的總固體成分,係0.01質量%~10質量%為較佳,0.05質量%~8質量%為更佳。
從兼顧液浸曝光中之液浸液追隨性和顯影特性之觀點而言,混合使用表面能不同之2種以上的疏水性樹脂(E)為較佳。
疏水性樹脂(E)在組成物中的含量相對於本揭示之感光性樹脂組成物的總固體成分,係0.01質量%~10質量%為較佳,0.05質量%~8質量%為更佳。
<光酸產生劑>
本揭示之組成物包含光酸產生劑(以下,亦稱為“光酸產生劑(B)”)為較佳。
光酸產生劑係藉由光化射線或放射線的照射而產生酸之化合物。
作為光酸產生劑,藉由光化射線或放射線的照射而產生有機酸之化合物為較佳。例如能夠舉出鋶鹽化合物、錪鹽化合物、重氮鹽化合物、鏻鹽化合物、醯亞胺磺酸鹽化合物、肟磺酸鹽化合物、重氮二碸化合物、二碸化合物及鄰硝基苄基磺酸鹽化合物。
本揭示之組成物包含光酸產生劑(以下,亦稱為“光酸產生劑(B)”)為較佳。
光酸產生劑係藉由光化射線或放射線的照射而產生酸之化合物。
作為光酸產生劑,藉由光化射線或放射線的照射而產生有機酸之化合物為較佳。例如能夠舉出鋶鹽化合物、錪鹽化合物、重氮鹽化合物、鏻鹽化合物、醯亞胺磺酸鹽化合物、肟磺酸鹽化合物、重氮二碸化合物、二碸化合物及鄰硝基苄基磺酸鹽化合物。
作為光酸產生劑,能夠將藉由光化射線或放射線的照射而產生酸之公知的化合物作為單獨或該等的混合物而適當選擇使用。例如,能夠將美國專利申請公開第2016/0070167號說明書的0125~0319段、美國專利申請公開第2015/0004544號說明書的0086~0094段、美國專利申請公開第2016/0237190號說明書的0323~0402段中所揭示之公知的化合物較佳地用作光酸產生劑(B)。
〔式ZI、ZII及ZIII所表示之化合物〕
作為光酸產生劑(B)的較佳態樣,例如可以舉出下述式ZI、ZII及ZIII所表示之化合物。
作為光酸產生劑(B)的較佳態樣,例如可以舉出下述式ZI、ZII及ZIII所表示之化合物。
[化學式30]
上述式ZI中,
R201 、R202 及R203 分別獨立地表示有機基。
作為R201 、R202 及R203 之有機基的碳數較佳為1~30,更佳為1~20。
又,R201 ~R203 中的2個可以鍵結而形成環結構,環內可以包含氧原子、硫原子、酯鍵、醯胺鍵或羰基。作為R201 ~R203 中的2個鍵結而形成之基團,能夠舉出伸烷基(例如,伸丁基、伸戊基)及-CH2 -CH2 -O-CH2 -CH2 -。
Z- 表示陰離子。
R201 、R202 及R203 分別獨立地表示有機基。
作為R201 、R202 及R203 之有機基的碳數較佳為1~30,更佳為1~20。
又,R201 ~R203 中的2個可以鍵結而形成環結構,環內可以包含氧原子、硫原子、酯鍵、醯胺鍵或羰基。作為R201 ~R203 中的2個鍵結而形成之基團,能夠舉出伸烷基(例如,伸丁基、伸戊基)及-CH2 -CH2 -O-CH2 -CH2 -。
Z- 表示陰離子。
〔式ZI所表示之化合物中之陽離子〕
作為式ZI中之陽離子的較佳態樣,能夠舉出後述之化合物(ZI-1)、(ZI-2)、(ZI-3)及(ZI-4)中之對應之基團。
另外,光酸產生劑(C)可以為具有複數個式ZI所表示之結構之化合物。例如,可以為具有式ZI所表示之化合物的R201 ~R203 中的至少1個與式ZI所表示之另一個化合物的R201 ~R203 中的至少一個經由單鍵或連結基鍵結之結構之化合物。
作為式ZI中之陽離子的較佳態樣,能夠舉出後述之化合物(ZI-1)、(ZI-2)、(ZI-3)及(ZI-4)中之對應之基團。
另外,光酸產生劑(C)可以為具有複數個式ZI所表示之結構之化合物。例如,可以為具有式ZI所表示之化合物的R201 ~R203 中的至少1個與式ZI所表示之另一個化合物的R201 ~R203 中的至少一個經由單鍵或連結基鍵結之結構之化合物。
-化合物ZI-1-
首先,對化合物(ZI-1)進行說明。
化合物(ZI-1)係上述式ZI的R201 ~R203 中的至少1個為芳基之芳基鋶化合物,亦即將芳基鋶作為陽離子之化合物。
芳基鋶化合物可以是R201 ~R203 全部為芳基,亦可以是R201 ~R203 中的一部分為芳基且其餘為烷基或環烷基。
作為芳基鋶化合物,例如能夠舉出三芳基鋶化合物、二芳基烷基鋶化合物、芳基二烷基鋶化合物、二芳基環烷基鋶化合物及芳基二環烷基鋶化合物。
首先,對化合物(ZI-1)進行說明。
化合物(ZI-1)係上述式ZI的R201 ~R203 中的至少1個為芳基之芳基鋶化合物,亦即將芳基鋶作為陽離子之化合物。
芳基鋶化合物可以是R201 ~R203 全部為芳基,亦可以是R201 ~R203 中的一部分為芳基且其餘為烷基或環烷基。
作為芳基鋶化合物,例如能夠舉出三芳基鋶化合物、二芳基烷基鋶化合物、芳基二烷基鋶化合物、二芳基環烷基鋶化合物及芳基二環烷基鋶化合物。
作為芳基鋶化合物的芳基,苯基或萘基為較佳,苯基為更佳。芳基可以為含有具有氧原子、氮原子或硫原子等之雜環結構之芳基。作為雜環結構,可以舉出吡咯殘基、呋喃殘基、噻吩殘基、吲哚殘基、苯并呋喃殘基及苯并噻吩殘基等。當芳基鋶化合物具有2個以上的芳基時,存在2個以上之芳基可以相同,亦可以不同。
芳基鋶化合物根據需要所具有之烷基或環烷基係碳數1~15的直鏈烷基、碳數3~15的支鏈烷基或碳數3~15的環烷基為較佳,例如能夠舉出甲基、乙基、丙基、正丁基、第二丁基、第三丁基、環丙基、環丁基及環己基等。
芳基鋶化合物根據需要所具有之烷基或環烷基係碳數1~15的直鏈烷基、碳數3~15的支鏈烷基或碳數3~15的環烷基為較佳,例如能夠舉出甲基、乙基、丙基、正丁基、第二丁基、第三丁基、環丙基、環丁基及環己基等。
R201
~R203
的芳基、烷基及環烷基可以分別獨立地具有烷基(例如碳數1~15)、環烷基(例如碳數3~15)、芳基(例如碳數6~14)、烷氧基(例如碳數1~15)、鹵素原子、羥基或苯硫基作為取代基。
-化合物ZI-2-
接著,對化合物(ZI-2)進行說明。
化合物(ZI-2)係式ZI中之R201 ~R203 分別獨立地為不具有芳香環之有機基之化合物。在此,芳香環還包含含有雜原子之芳香族環。
作為R201 ~R203 之不具有芳香環之有機基,較佳為碳數1~30,更佳為碳數1~20。
R201 ~R203 分別獨立地較佳為烷基、環烷基、烯丙基或乙烯基,更佳為直鏈或支鏈的2-氧代烷基、2-氧代環烷基或烷氧基羰基甲基,進一步較佳為直鏈或支鏈2-氧代烷基。
接著,對化合物(ZI-2)進行說明。
化合物(ZI-2)係式ZI中之R201 ~R203 分別獨立地為不具有芳香環之有機基之化合物。在此,芳香環還包含含有雜原子之芳香族環。
作為R201 ~R203 之不具有芳香環之有機基,較佳為碳數1~30,更佳為碳數1~20。
R201 ~R203 分別獨立地較佳為烷基、環烷基、烯丙基或乙烯基,更佳為直鏈或支鏈的2-氧代烷基、2-氧代環烷基或烷氧基羰基甲基,進一步較佳為直鏈或支鏈2-氧代烷基。
作為R201
~R203
的烷基及環烷基,能夠舉出碳數1~10的直鏈烷基或碳數3~10的支鏈烷基(例如,甲基、乙基、丙基、丁基及戊基)以及碳數3~10的環烷基(例如環戊基、環己基及降莰基)。
R201 ~R203 可以經鹵素原子、烷氧基(例如碳數1~5)、羥基、氰基或硝基進一步取代。
R201 ~R203 可以經鹵素原子、烷氧基(例如碳數1~5)、羥基、氰基或硝基進一步取代。
-化合物ZI-3-
接著,對化合物(ZI-3)進行說明。
化合物(ZI-3)係由下述式ZI-3表示且具有苯甲醯甲基鋶鹽結構之化合物。
接著,對化合物(ZI-3)進行說明。
化合物(ZI-3)係由下述式ZI-3表示且具有苯甲醯甲基鋶鹽結構之化合物。
[化學式31]
式ZI-3中,R1c
~R5c
分別獨立地表示氫原子、烷基、環烷基、芳基、烷氧基、芳氧基、烷氧基羰基、烷基羰氧基、環烷基羰氧基、鹵素原子、羥基、硝基、烷硫基或芳硫基,R6c
及R7c
分別獨立地表示氫原子、烷基、環烷基、鹵素原子、氰基或芳基,Rx
及Ry
分別獨立地表示烷基、環烷基、2-氧代烷基、2-氧代環烷基、烷氧基羰基烷基、烯丙基或乙烯基。
R1c
~R5c
中的任意2個以上、R5c
與R6c
、R6c
與R7c
、R5c
與Rx
及Rx
與Ry
可以分別鍵結而形成環結構,該環結構可以分別獨立地包含氧原子、硫原子、酮基、酯鍵或醯胺鍵。
作為上述環結構,能夠舉出芳香族或非芳香族的烴環、芳香族或非芳香族的雜環及該等環中的2個以上組合而成之多環縮合環。作為環結構,能夠舉出3員環~10員環,4員環~8員環為較佳,5員環或6員環為更佳。
作為上述環結構,能夠舉出芳香族或非芳香族的烴環、芳香族或非芳香族的雜環及該等環中的2個以上組合而成之多環縮合環。作為環結構,能夠舉出3員環~10員環,4員環~8員環為較佳,5員環或6員環為更佳。
作為R1c
~R5c
中的任意2個以上、R6c
與R7c
及Rx
與Ry
鍵結而形成之基團,能夠舉出伸丁基及伸戊基等。
作為R5c 與R6c 及R5c 與Rx 鍵結而形成之基團,單鍵或伸烷基為較佳。作為伸烷基,能夠舉出亞甲基及伸乙基等。
Zc- 表示陰離子。
作為R5c 與R6c 及R5c 與Rx 鍵結而形成之基團,單鍵或伸烷基為較佳。作為伸烷基,能夠舉出亞甲基及伸乙基等。
Zc- 表示陰離子。
-化合物ZI-4-
接著,對化合物(ZI-4)進行說明。
化合物(ZI-4)由下述式ZI-4表示。
接著,對化合物(ZI-4)進行說明。
化合物(ZI-4)由下述式ZI-4表示。
[化學式32]
式ZI-4中,l表示0~2的整數,r表示0~8的整數,R13表示氫原子、氟原子、羥基、烷基、環烷基、烷氧基、烷氧基羰基或具有環烷基之基團,該等基團可以具有取代基,R14
分別獨立地表示羥基、烷基、環烷基、烷氧基、烷氧基羰基、烷基羰基、烷基磺醯基、環烷基磺醯基或具有環烷基之基團,該等基團可以具有取代基,R15
分別獨立地表示烷基、環烷基或萘基,該等基團可以具有取代基,2個R15
可以相互鍵結而形成環。
當2個R15 相互鍵結而形成環時,環骨架內可以包含氧原子或氮原子等雜原子。在一態樣中,2個R15 為伸烷基且相互鍵結而形成環結構為較佳。
Z- 表示陰離子。
當2個R15 相互鍵結而形成環時,環骨架內可以包含氧原子或氮原子等雜原子。在一態樣中,2個R15 為伸烷基且相互鍵結而形成環結構為較佳。
Z- 表示陰離子。
式ZI-4中,R13
、R14
及R15
的烷基為直鏈狀或支鏈狀,碳原子數1~10者為較佳,甲基、乙基、正丁基或第三丁基等為更佳。
〔式ZII或式ZIII所表示之化合物中之陽離子〕
接著,對式ZII及ZIII進行說明。
式ZII及ZIII中,R204 ~R207 各自獨立地表示芳基、烷基或環烷基。
作為R204 ~R207 的芳基,苯基或萘基為較佳,苯基為更佳。R204 ~R207 的芳基可以為具有含有氧原子、氮原子或硫原子等之雜環結構之芳基。作為具有雜環結構之芳基的骨架,例如能夠舉出吡咯、呋喃、噻吩、吲哚、苯并呋喃及苯并噻吩等。
作為R204 ~R207 的烷基及環烷基,能夠較佳地舉出碳數1~10的直鏈烷基或碳數3~10的支鏈烷基(例如,甲基、乙基、丙基、丁基及戊基)、碳數3~10的環烷基(例如環戊基、環己基及降莰基)。
接著,對式ZII及ZIII進行說明。
式ZII及ZIII中,R204 ~R207 各自獨立地表示芳基、烷基或環烷基。
作為R204 ~R207 的芳基,苯基或萘基為較佳,苯基為更佳。R204 ~R207 的芳基可以為具有含有氧原子、氮原子或硫原子等之雜環結構之芳基。作為具有雜環結構之芳基的骨架,例如能夠舉出吡咯、呋喃、噻吩、吲哚、苯并呋喃及苯并噻吩等。
作為R204 ~R207 的烷基及環烷基,能夠較佳地舉出碳數1~10的直鏈烷基或碳數3~10的支鏈烷基(例如,甲基、乙基、丙基、丁基及戊基)、碳數3~10的環烷基(例如環戊基、環己基及降莰基)。
R204
~R207
的芳基、烷基及環烷基可以各自獨立地具有取代基。作為R204
~R207
的芳基、烷基及環烷基可具有之取代基,例如能夠舉出烷基(例如碳數1~15)、環烷基(例如碳數3~15)、芳基(例如碳數6~15)、烷氧基(例如碳數1~15)、鹵素原子、羥基及苯硫基等。
Z- 表示陰離子。
Z- 表示陰離子。
〔式ZI~式ZIII所表示之化合物中之陰離子〕
作為式ZI中之Z- 、式ZII中之Z- 、式ZI-3中之Zc- 及式ZI-4中之Z- ,下述式An-1所表示之陰離子為較佳。
作為式ZI中之Z- 、式ZII中之Z- 、式ZI-3中之Zc- 及式ZI-4中之Z- ,下述式An-1所表示之陰離子為較佳。
[化學式33]
式An-1中,pf表示0~10的整數,qf表示0~10的整數,rf表示1~3的整數,Xf分別獨立地表示氟原子或經至少1個氟原子取代之烷基,當rf為2以上的整數時,複數個-C(Xf)2
-可以分別相同,亦可以不同,R4f
及R5f
分別獨立地表示氫原子、氟原子、烷基或經至少1個氟原子取代之烷基,當pf為2以上的整數時,複數個-CR4f
R5f
-可以分別相同,亦可以不同,Lf
表示2價的連結基,當qf為2以上的整數時,複數個Lf
可以分別相同,亦可以不同,W表示包含環狀結構之有機基。
Xf表示氟原子或經至少1個氟原子取代之烷基。該烷基的碳數係1~10為較佳,1~4為更佳。又,經至少1個氟原子取代之烷基係全氟烷基為較佳。
Xf較佳為氟原子或碳數1~4的全氟烷基。Xf係氟原子或CF3 為更佳。尤其,兩個Xf係氟原子為較佳。
Xf較佳為氟原子或碳數1~4的全氟烷基。Xf係氟原子或CF3 為更佳。尤其,兩個Xf係氟原子為較佳。
R4f
及R5f
分別獨立地表示氫原子、氟原子、烷基或經至少1個氟原子取代之烷基。存在複數個時之R4f
及R5f
可以分別相同,亦可以不同。
作為R4f 及R5f 之烷基可以具有取代基,碳數1~4為較佳。R4f 及R5f 較佳為氫原子。
經至少1個氟原子取代之烷基的具體例及較佳態樣與式An-1中的Xf的具體例及較佳態樣相同。
作為R4f 及R5f 之烷基可以具有取代基,碳數1~4為較佳。R4f 及R5f 較佳為氫原子。
經至少1個氟原子取代之烷基的具體例及較佳態樣與式An-1中的Xf的具體例及較佳態樣相同。
Lf
表示2價的連結基,存在複數個時之Lf
可以分別相同,亦可以不同。
作為2價的連結基,例如可以舉出-COO-(-C(=O)-O-)、-OCO-、-CONH-、-NHCO-、-CO-、-O-、-S-、-SO-、-SO2 -、伸烷基(較佳為碳數1~6)、伸環烷基(較佳為碳數3~15)、伸烯基(較佳為碳數2~6)及將該等中的複數個組合而成之2價的連結基等。在該等之中,-COO-、-OCO-、-CONH-、-NHCO-、-CO-、-O-、-SO2 -、-COO-伸烷基-、-OCO-伸烷基-、-CONH-伸烷基-或-NHCO-伸烷基-為較佳,-COO-、-OCO-、-CONH-、-SO2 -、-COO-伸烷基-或-OCO-伸烷基-為更佳。
作為2價的連結基,例如可以舉出-COO-(-C(=O)-O-)、-OCO-、-CONH-、-NHCO-、-CO-、-O-、-S-、-SO-、-SO2 -、伸烷基(較佳為碳數1~6)、伸環烷基(較佳為碳數3~15)、伸烯基(較佳為碳數2~6)及將該等中的複數個組合而成之2價的連結基等。在該等之中,-COO-、-OCO-、-CONH-、-NHCO-、-CO-、-O-、-SO2 -、-COO-伸烷基-、-OCO-伸烷基-、-CONH-伸烷基-或-NHCO-伸烷基-為較佳,-COO-、-OCO-、-CONH-、-SO2 -、-COO-伸烷基-或-OCO-伸烷基-為更佳。
W表示包含環狀結構之有機基。在該等之中,環狀的有機基為較佳。
作為環狀的有機基,例如可以舉出脂環基、芳基及雜環基。
脂環基可以為單環式,亦可以為多環式。作為單環式的脂環基,例如可以舉出環戊基、環己基及環辛基等單環的環烷基。作為多環式的脂環基,例如可以舉出降莰基、三環癸基、四環癸基、四環十二烷基及金剛烷基等多環的環烷基。其中,降莰基、三環癸基、四環癸基、四環十二烷基及金剛烷基等碳數7以上的具有大體積結構之脂環基為較佳。
作為環狀的有機基,例如可以舉出脂環基、芳基及雜環基。
脂環基可以為單環式,亦可以為多環式。作為單環式的脂環基,例如可以舉出環戊基、環己基及環辛基等單環的環烷基。作為多環式的脂環基,例如可以舉出降莰基、三環癸基、四環癸基、四環十二烷基及金剛烷基等多環的環烷基。其中,降莰基、三環癸基、四環癸基、四環十二烷基及金剛烷基等碳數7以上的具有大體積結構之脂環基為較佳。
芳基可以為單環式,亦可以為多環式。作為該芳基,例如可以舉出苯基、萘基、菲基及蒽基。
雜環基可以為單環式,亦可以為多環式。多環式更能抑制酸的擴散。又,雜環基可以具有芳香族性,亦可以不具有芳香族性。作為具有芳香族性之雜環,例如可以舉出呋喃環、噻吩環、苯并呋喃環、苯并噻吩環、二苯并呋喃環、二苯并噻吩環及吡啶環。作為不具有芳香族性之雜環,例如可以舉出四氫吡喃環、內酯環、磺內酯環及十氫異喹啉環。作為內酯環及磺內酯環的例子,可以舉出在上述樹脂中例示出之內酯結構及磺內酯結構。作為雜環基中之雜環,呋喃環、噻吩環、吡啶環或十氫異喹啉環為特佳。
雜環基可以為單環式,亦可以為多環式。多環式更能抑制酸的擴散。又,雜環基可以具有芳香族性,亦可以不具有芳香族性。作為具有芳香族性之雜環,例如可以舉出呋喃環、噻吩環、苯并呋喃環、苯并噻吩環、二苯并呋喃環、二苯并噻吩環及吡啶環。作為不具有芳香族性之雜環,例如可以舉出四氫吡喃環、內酯環、磺內酯環及十氫異喹啉環。作為內酯環及磺內酯環的例子,可以舉出在上述樹脂中例示出之內酯結構及磺內酯結構。作為雜環基中之雜環,呋喃環、噻吩環、吡啶環或十氫異喹啉環為特佳。
上述環狀的有機基可以具有取代基。作為該取代基,例如可以舉出烷基(可以為直鏈、支鏈中的任一種,碳數1~12為較佳)、環烷基(可以為單環、多環、螺環中的任一種,碳數3~20為較佳)、芳基(碳數6~14為較佳)、羥基、烷氧基、酯基、醯胺基、胺基甲酸酯基、脲基、硫醚基、磺醯胺基及磺酸酯基。另外,構成環狀的有機基之碳(有助於形成環之碳)可以為羰基碳。
作為式An-1所表示之陰離子,可以舉出SO3 -
-CF2
-CH2
-OCO-(Lf
)q’-W、SO3 -
-CF2
-CHF-CH2
-OCO-(Lf
)q’-W、SO3 -
-CF2
-COO-(Lf
)q’-W、SO3 -
-CF2
-CF2
-CH2
-CH2
-(Lf
)qf
-W、SO3 -
-CF2
-CH(CF3
)-OCO-(Lf
)q’-W作為較佳者。在此,Lf
、qf及W與式An-1相同。q’表示0~10的整數。
在一態樣中,作為式ZI中之Z-
、式ZII中之Z-
、式ZI-3中之Zc-
及式ZI-4中之Z-
,下述式4所表示之陰離子亦為較佳。
[化學式34]
式4中,XB1
及XB2
分別獨立地表示氫原子或不具有氟原子之1價的有機基。XB1
及XB2
係氫原子為較佳。
XB3 及XB4 各自獨立地表示氫原子或1價的有機基。XB3 及XB4 中的至少一者為氟原子或具有氟原子之1價的有機基為較佳,XB3 及XB4 兩者為氟原子或具有氟原子之1價的有機基為更佳。XB3 及XB4 兩者係經氟取代之烷基為進一步較佳。
Lf 、qf及W與式3相同。
XB3 及XB4 各自獨立地表示氫原子或1價的有機基。XB3 及XB4 中的至少一者為氟原子或具有氟原子之1價的有機基為較佳,XB3 及XB4 兩者為氟原子或具有氟原子之1價的有機基為更佳。XB3 及XB4 兩者係經氟取代之烷基為進一步較佳。
Lf 、qf及W與式3相同。
作為式ZI中之Z-
、式ZII中之Z-
、式ZI-3中之Zc-
及式ZI-4中之Z-
,下述式5所表示之陰離子為較佳。
[化學式35]
式5中,Xa分別獨立地表示氟原子或經至少1個氟原子取代之烷基,Xb分別獨立地表示氫原子或不具有氟原子之有機基。rf、pf、qf、R4f
、R5f
、Lf
及W的定義及較佳態樣與式3相同。
式ZI中之Z-
、式ZII中之Z-
、式ZI-3中之Zc-
及式ZI-4中之Z-
可以為苯磺酸陰離子,亦可以為經支鏈烷基或環烷基取代之苯磺酸陰離子為較佳。
作為式ZI中之Z-
、式ZII中之Z-
、式ZI-3中之Zc-
及式ZI-4中之Z-
,下述式SA1所表示之芳香族磺酸陰離子亦為較佳。
[化學式36]
式SA1中,Ar表示芳基,可以進一步具有磺酸陰離子及-(D-RB
)以外的取代基。作為可以進一步具有之取代基,可以舉出氟原子、羥基等。
n表示0以上的整數。n較佳為1~4,更佳為2~3,特佳為3。
D表示單鍵或2價的連結基。作為該2價的連結基,能夠舉出醚基、硫醚基、羰基、亞碸基、碸基、磺酸酯基、酯基及包含該等中的2種以上的組合之基團等。
RB
表示烴基。
較佳為D為單鍵,RB
為脂肪族烴結構。RB
係異丙基或環己基為更佳。
以下示出式ZI中之鋶陽離子及式ZII中之鋶陽離子或錪陽離子的較佳例。
[化學式37]
以下示出式ZI、式ZII中之陰離子Z-
、式ZI-3中之Zc-
及式ZI-4中之Z-
的較佳例。
[化學式38]
能夠將上述陽離子及陰離子任意組合而用作光酸產生劑。
其中,上述光酸產生劑係包含陽離子及陰離子之離子性化合物,上述陰離子包含上述式An-1、下述式An-2及下述式An-3中的任一個所表示之離子為較佳。
其中,上述光酸產生劑係包含陽離子及陰離子之離子性化合物,上述陰離子包含上述式An-1、下述式An-2及下述式An-3中的任一個所表示之離子為較佳。
[化學式39]
式An-2及式An-3中,Rfa分別獨立地表示具有氟原子之1價的有機基,複數個Rfa可以相互鍵結而形成環。
Rfa係經至少1個氟原子取代之烷基為較佳。該烷基的碳數係1~10為較佳,1~4為更佳。又,經至少1個氟原子取代之烷基係全氟烷基為較佳。
又,複數個Rfa相互鍵結而形成環為較佳。
又,複數個Rfa相互鍵結而形成環為較佳。
光酸產生劑可以為低分子化合物的形態,亦可以為編入聚合物的一部分中之形態。又,亦可以併用低分子化合物的形態和編入聚合物的一部分中之形態。
光酸產生劑係低分子化合物的形態為較佳。
當光酸產生劑為低分子化合物的形態時,分子量係3,000以下為較佳,2,000以下為更佳,1,000以下為進一步較佳。
當光酸產生劑為編入聚合物的一部分中之形態時,可以編入上述樹脂(A)的一部分中,亦可以編入與樹脂(A)不同之樹脂中。
光酸產生劑可以單獨使用1種,亦可以併用2種以上。
光酸產生劑在組成物中的含量(當存在複數種時為其合計)以組成物的總固體成分為基準,係0.1質量%~35質量%為較佳,0.5質量%~25質量%為更佳,3質量%~20質量%為進一步較佳,3質量%~15質量%為特佳。
當包含上述式ZI-3或式ZI-4所表示之化合物作為光酸產生劑時,組成物中所包含之光酸產生劑的含量(當存在複數種時為其合計)以組成物的總固體成分為基準,係5質量%~35質量%為較佳,7質量%~30質量%為更佳。
光酸產生劑係低分子化合物的形態為較佳。
當光酸產生劑為低分子化合物的形態時,分子量係3,000以下為較佳,2,000以下為更佳,1,000以下為進一步較佳。
當光酸產生劑為編入聚合物的一部分中之形態時,可以編入上述樹脂(A)的一部分中,亦可以編入與樹脂(A)不同之樹脂中。
光酸產生劑可以單獨使用1種,亦可以併用2種以上。
光酸產生劑在組成物中的含量(當存在複數種時為其合計)以組成物的總固體成分為基準,係0.1質量%~35質量%為較佳,0.5質量%~25質量%為更佳,3質量%~20質量%為進一步較佳,3質量%~15質量%為特佳。
當包含上述式ZI-3或式ZI-4所表示之化合物作為光酸產生劑時,組成物中所包含之光酸產生劑的含量(當存在複數種時為其合計)以組成物的總固體成分為基準,係5質量%~35質量%為較佳,7質量%~30質量%為更佳。
<酸擴散控制劑>
本揭示之感光性樹脂組成物含有酸擴散控制劑(亦稱為“酸擴散控制劑(D)”。)為較佳。
酸擴散控制劑(D)係作為捕獲曝光時由酸產生劑等產生之酸,並抑制因多餘的產生酸引起之未曝光部中之酸分解性樹脂的反應之淬滅劑發揮作用者。例如,能夠使用鹼性化合物(DA)、藉由光化射線或放射線的照射而鹼性降低或消失之鹼性化合物(DB)、相對於酸產生劑成為相對弱酸之鎓鹽(DC)、具有氮原子且具有藉由酸的作用而脫離之基團之低分子化合物(DD)或在陽離子部具有氮原子之鎓鹽化合物(DE)等作為酸擴散控制劑。
其中,從經時後所得到之圖案的直線性的觀點而言,本揭示之感光性樹脂組成物包含含氮化合物作為酸擴散控制劑為較佳,包含含氮鹼性化合物為更佳。
在本揭示之感光性樹脂組成物中能夠適當使用公知的酸擴散控制劑。例如,能夠將美國專利申請公開第2016/0070167號說明書的0627~0664段、美國專利申請公開第2015/0004544號說明書的0095~0187段、美國專利申請公開第2016/0237190號說明書的0403~0423段、美國專利申請公開第2016/0274458號說明書的0259~0328段中所揭示之公知的化合物較佳地用作酸擴散控制劑(D)。
本揭示之感光性樹脂組成物含有酸擴散控制劑(亦稱為“酸擴散控制劑(D)”。)為較佳。
酸擴散控制劑(D)係作為捕獲曝光時由酸產生劑等產生之酸,並抑制因多餘的產生酸引起之未曝光部中之酸分解性樹脂的反應之淬滅劑發揮作用者。例如,能夠使用鹼性化合物(DA)、藉由光化射線或放射線的照射而鹼性降低或消失之鹼性化合物(DB)、相對於酸產生劑成為相對弱酸之鎓鹽(DC)、具有氮原子且具有藉由酸的作用而脫離之基團之低分子化合物(DD)或在陽離子部具有氮原子之鎓鹽化合物(DE)等作為酸擴散控制劑。
其中,從經時後所得到之圖案的直線性的觀點而言,本揭示之感光性樹脂組成物包含含氮化合物作為酸擴散控制劑為較佳,包含含氮鹼性化合物為更佳。
在本揭示之感光性樹脂組成物中能夠適當使用公知的酸擴散控制劑。例如,能夠將美國專利申請公開第2016/0070167號說明書的0627~0664段、美國專利申請公開第2015/0004544號說明書的0095~0187段、美國專利申請公開第2016/0237190號說明書的0403~0423段、美國專利申請公開第2016/0274458號說明書的0259~0328段中所揭示之公知的化合物較佳地用作酸擴散控制劑(D)。
〔鹼性化合物(DA)〕
作為鹼性化合物(DA),能夠較佳地舉出具有下述式A~式E所表示之結構之化合物。
作為鹼性化合物(DA),能夠較佳地舉出具有下述式A~式E所表示之結構之化合物。
[化學式40]
式A及式E中,
R200 、R201 及R202 可以相同,亦可以不同,分別獨立地表示氫原子、烷基(較佳為碳數1~20)、環烷基(較佳為碳數3~20)或芳基(碳數6~20)。R201 與R202 可以相互鍵結而形成環。
R203 、R204 、R205 及R206 可以相同,亦可以不同,分別獨立地表示碳數1~20個的烷基。
R200 、R201 及R202 可以相同,亦可以不同,分別獨立地表示氫原子、烷基(較佳為碳數1~20)、環烷基(較佳為碳數3~20)或芳基(碳數6~20)。R201 與R202 可以相互鍵結而形成環。
R203 、R204 、R205 及R206 可以相同,亦可以不同,分別獨立地表示碳數1~20個的烷基。
式A及式E中的烷基可以具有取代基,亦可以未經取代。
關於上述烷基,作為具有取代基之烷基,碳數1~20的胺基烷基、碳數1~20的羥基烷基或碳數1~20的氰基烷基為較佳。
式A及E中的烷基未經取代為更佳。
關於上述烷基,作為具有取代基之烷基,碳數1~20的胺基烷基、碳數1~20的羥基烷基或碳數1~20的氰基烷基為較佳。
式A及E中的烷基未經取代為更佳。
作為鹼性化合物(DA),胍、胺基吡咯啶、吡唑、吡唑啉、哌嗪、胺基嗎福林、胺基烷基嗎福林或哌啶等為較佳,具有咪唑結構、二氮雜雙環結構、氫氧化鎓結構、羧酸鎓結構、三烷基胺結構、苯胺結構或吡啶結構之化合物、具有羥基和/或醚鍵之烷基胺衍生物或具有羥基和/或醚鍵之苯胺衍生物等為更佳。
〔藉由光化射線或放射線的照射而鹼性降低或消失之鹼性化合物(DB)〕
藉由光化射線或放射線的照射而鹼性降低或消失之鹼性化合物(DB)(以下亦稱為“化合物(DB)”。)係具有質子受體性官能基且藉由光化射線或放射線的照射分解而質子受體性降低、消失或者由質子受體性變化為酸性之化合物。
藉由光化射線或放射線的照射而鹼性降低或消失之鹼性化合物(DB)(以下亦稱為“化合物(DB)”。)係具有質子受體性官能基且藉由光化射線或放射線的照射分解而質子受體性降低、消失或者由質子受體性變化為酸性之化合物。
質子受體性官能基係指具有能夠與質子靜電性地相互作用之基團或電子之官能基,例如係指具有環狀聚醚等大環結構之官能基、或含有具有無助於π共軛之未共用電子對之氮原子之官能基。具有無助於π共軛之未共用電子對之氮原子例如係具有下述式所示之部分結構之氮原子。
[化學式41]
作為質子受體性官能基的較佳的部分結構,例如能夠舉出冠醚(crown ether)、氮雜冠醚(azacrown ether)、1級胺~3級胺、吡啶、咪唑及吡嗪結構等。
化合物(DB)產生藉由光化射線或放射線的照射分解而質子受體性降低或消失或者由質子受體性變化為酸性之化合物。在此,質子受體性的降低或消失或者由質子受體性向酸性之變化係指質子加成在質子受體性官能基而引起之質子受體性的變化,具體而言,係指當由具有質子受體性官能基之化合物(DB)和質子生成質子加成物時,其化學平衡中之平衡常數減少。
質子受體性能夠藉由進行pH測定來確認。
質子受體性能夠藉由進行pH測定來確認。
藉由光化射線或放射線的照射,化合物(DB)分解而產生之化合物的酸解離常數pKa滿足pKa<-1為較佳,-13<pKa<-1為更佳,-13<pKa<-3為進一步較佳。
酸解離常數pKa表示水溶液中之酸解離常數pKa,例如在化學便覽(II)(改訂4版,1993年,日本化學會編,Maruzen Company,Limited)中有定義。酸解離常數pKa的值越低,表示酸強度越大。具體而言,水溶液中之酸解離常數pKa能夠藉由使用無限稀釋水溶液測定在25℃下之酸解離常數來進行實測。或者,亦能夠利用下述軟體套件1,藉由計算來求出基於哈米特取代基常數及公知文獻值的資料庫之值。本說明書中所記載之pKa的值全部表示使用該軟體套件藉由計算而求出之值。
軟體套件1:Advanced Chemistry Development(ACD/Labs) Software V8.14 for Solaris (1994-2007 ACD/Labs)。
〔相對於光酸產生劑成為相對弱酸之鎓鹽(DC)〕
本揭示之感光性樹脂組成物中,能夠將相對於光酸產生劑成為相對弱酸之鎓鹽(DC)用作其他酸擴散控制劑。
當混合使用光酸產生劑和產生相對於由光酸產生劑產生之酸為相對弱酸之酸之鎓鹽時,若藉由光化射線性或放射線的照射而由光酸產生劑產生之酸與具有未反應的弱酸陰離子之鎓鹽發生碰撞,則藉由鹽交換釋放弱酸而產生具有強酸陰離子之鎓鹽。在該過程中強酸被交換成觸媒能更低的弱酸,因此外觀上酸失活而能夠進行酸擴散的控制。
本揭示之感光性樹脂組成物中,能夠將相對於光酸產生劑成為相對弱酸之鎓鹽(DC)用作其他酸擴散控制劑。
當混合使用光酸產生劑和產生相對於由光酸產生劑產生之酸為相對弱酸之酸之鎓鹽時,若藉由光化射線性或放射線的照射而由光酸產生劑產生之酸與具有未反應的弱酸陰離子之鎓鹽發生碰撞,則藉由鹽交換釋放弱酸而產生具有強酸陰離子之鎓鹽。在該過程中強酸被交換成觸媒能更低的弱酸,因此外觀上酸失活而能夠進行酸擴散的控制。
從焦點深度的容許度及圖案直線性的觀點而言,本揭示之感光性樹脂組成物進一步包含選自包括由式d1-1~式d1-3表示之化合物之群組中之至少1種化合物為較佳。
[化學式42]
式d1-1~式d1-3中,R51
表示可以具有取代基之烴基,Z2c
表示可以具有取代基之碳數1~30的烴基,視為氟原子不鍵結於與S原子相鄰之碳原子上,R52
表示有機基,Y3
表示直鏈狀、支鏈狀或環狀的伸烷基或伸芳基,Rf表示包含氟原子之烴基,M+
分別獨立地表示銨陽離子、鋶陽離子或錪陽離子。
關於作為M+
而表示之鋶陽離子或錪陽離子的較佳例,能夠舉出式ZI所例示之鋶陽離子及式ZII所例示之錪陽離子。
相對於光酸產生劑成為相對弱酸之鎓鹽(DC)可以為在同一分子內具有陽離子部位和陰離子部位且上述陽離子部位與陰離子部位藉由共價鍵連結之化合物(以下亦稱為“化合物(DCA)”。)。
作為化合物(DCA),下述式C-1~C-3中的任一個所表示之化合物為較佳。
作為化合物(DCA),下述式C-1~C-3中的任一個所表示之化合物為較佳。
[化學式43]
式C-1~C-3中,R1
、R2
及R3
分別獨立地表示碳數1以上的取代基。
L1 表示連結陽離子部位和陰離子部位之2價的連結基或單鍵。
-X- 表示選自-COO- 、-SO3 - 、-SO2 - 及-N- -R4 中之陰離子部位。R4 表示在與相鄰之N原子之連結部位具有羰基(-C(=O)-)、磺醯基(-S(=O)2 -)及亞磺醯基(-S(=O)-)中的至少1個之1價的取代基。
R1 、R2 、R3 、R4 及L1 可以相互鍵結而形成環結構。又,式C-3中,將R1 ~R3 中的2個一起表示1個2價的取代基,可以藉由雙鍵與N原子鍵結。
L1 表示連結陽離子部位和陰離子部位之2價的連結基或單鍵。
-X- 表示選自-COO- 、-SO3 - 、-SO2 - 及-N- -R4 中之陰離子部位。R4 表示在與相鄰之N原子之連結部位具有羰基(-C(=O)-)、磺醯基(-S(=O)2 -)及亞磺醯基(-S(=O)-)中的至少1個之1價的取代基。
R1 、R2 、R3 、R4 及L1 可以相互鍵結而形成環結構。又,式C-3中,將R1 ~R3 中的2個一起表示1個2價的取代基,可以藉由雙鍵與N原子鍵結。
作為R1
~R3
中之碳數1以上的取代基,可以舉出烷基、環烷基、芳基、烷氧基羰基、環烷氧基羰基、芳氧基羰基、烷基胺基羰基、環烷基胺基羰基及芳基胺基羰基等。較佳為烷基、環烷基或芳基。
作為2價的連結基之L1
可以舉出直鏈或支鏈狀伸烷基、伸環烷基、伸芳基、羰基、醚鍵、酯鍵、醯胺鍵、胺基甲酸酯鍵、脲鍵及將該等中的2種以上組合而成之基團等。L1
較佳為伸烷基、伸芳基、醚鍵、酯鍵或將該等中的2種以上組合而成之基團。
〔具有氮原子且具有藉由酸的作用而脫離之基團之低分子化合物(DD)〕
具有氮原子且具有藉由酸的作用而脫離之基團之低分子化合物(DD)(以下亦稱為“化合物(DD)”。)係在氮原子上具有藉由酸的作用而脫離之基團之胺衍生物為較佳。
作為藉由酸的作用而脫離之基團,縮醛基、碳酸酯基、胺甲酸酯基、3級酯基、3級羥基或半胺縮醛醚基為較佳,胺甲酸酯基或半胺縮醛醚基為更佳。
化合物(DD)的分子量係100~1000為較佳,100~700為更佳,100~500為進一步較佳。
化合物(DD)可以具有在氮原子上具有保護基之胺甲酸酯基。作為構成胺甲酸酯基之保護基,能夠由下述式d-1表示。
具有氮原子且具有藉由酸的作用而脫離之基團之低分子化合物(DD)(以下亦稱為“化合物(DD)”。)係在氮原子上具有藉由酸的作用而脫離之基團之胺衍生物為較佳。
作為藉由酸的作用而脫離之基團,縮醛基、碳酸酯基、胺甲酸酯基、3級酯基、3級羥基或半胺縮醛醚基為較佳,胺甲酸酯基或半胺縮醛醚基為更佳。
化合物(DD)的分子量係100~1000為較佳,100~700為更佳,100~500為進一步較佳。
化合物(DD)可以具有在氮原子上具有保護基之胺甲酸酯基。作為構成胺甲酸酯基之保護基,能夠由下述式d-1表示。
[化學式44]
式d-1中,
Rb 分別獨立地表示氫原子、烷基(較佳為碳數1~10)、環烷基(較佳為碳數3~30)、芳基(較佳為碳數3~30)、芳烷基(較佳為碳數1~10)或烷氧基烷基(較佳為碳數1~10)。Rb 亦可以相互連結而形成環。
Rb 所表示之烷基、環烷基、芳基及芳烷基可以分別獨立地經羥基、氰基、胺基、吡咯啶基、哌啶基、嗎福林基、氧代基等官能基、烷氧基或鹵素原子取代。關於Rb 所表示之烷氧基烷基亦相同。
Rb 分別獨立地表示氫原子、烷基(較佳為碳數1~10)、環烷基(較佳為碳數3~30)、芳基(較佳為碳數3~30)、芳烷基(較佳為碳數1~10)或烷氧基烷基(較佳為碳數1~10)。Rb 亦可以相互連結而形成環。
Rb 所表示之烷基、環烷基、芳基及芳烷基可以分別獨立地經羥基、氰基、胺基、吡咯啶基、哌啶基、嗎福林基、氧代基等官能基、烷氧基或鹵素原子取代。關於Rb 所表示之烷氧基烷基亦相同。
作為Rb
,直鏈狀或支鏈狀的烷基、環烷基或芳基為較佳,直鏈狀或支鏈狀的烷基或環烷基為更佳。
作為2個Rb 相互連結而形成之環,可以舉出脂環式烴、芳香族烴、雜環式烴及其衍生物等。
作為式d-1所表示之基團的具體結構,能夠舉出美國專利申請公開第2012/0135348號說明書的0466段中所揭示之結構,但並不限定於此。
作為2個Rb 相互連結而形成之環,可以舉出脂環式烴、芳香族烴、雜環式烴及其衍生物等。
作為式d-1所表示之基團的具體結構,能夠舉出美國專利申請公開第2012/0135348號說明書的0466段中所揭示之結構,但並不限定於此。
化合物(DD)係具有下述式6所表示之結構者為較佳。
[化學式45]
式6中,
l表示0~2的整數,m表示1~3的整數,滿足l+m=3。
Ra 表示氫原子、烷基、環烷基、芳基或芳烷基。當l為2時,2個Ra 可以相同,亦可以不同,2個Ra 亦可以相互鍵結而與式中的氮原子一同形成雜環。該雜環中可以包含式中的氮原子以外的雜原子。
Rb 的含義與上述式d-1中之Rb 相同,較佳例亦相同。
式6中,作為Ra 之烷基、環烷基、芳基及芳烷基可以分別獨立地經與作為如下基團而上述之基團相同之基團取代,該基團係可以取代有作為Rb 之烷基、環烷基、芳基及芳烷基之基團。
l表示0~2的整數,m表示1~3的整數,滿足l+m=3。
Ra 表示氫原子、烷基、環烷基、芳基或芳烷基。當l為2時,2個Ra 可以相同,亦可以不同,2個Ra 亦可以相互鍵結而與式中的氮原子一同形成雜環。該雜環中可以包含式中的氮原子以外的雜原子。
Rb 的含義與上述式d-1中之Rb 相同,較佳例亦相同。
式6中,作為Ra 之烷基、環烷基、芳基及芳烷基可以分別獨立地經與作為如下基團而上述之基團相同之基團取代,該基團係可以取代有作為Rb 之烷基、環烷基、芳基及芳烷基之基團。
作為上述Ra
的烷基、環烷基、芳基及芳烷基(該等基團可以經上述基團取代)的具體例,可以舉出與關於Rb
而上述之具體例相同之基團。
作為本揭示中特佳之化合物(DD)的具體結構,能夠舉出美國專利申請公開第2012/0135348號說明書的0475段中所揭示之化合物,但並不限定於此。
作為本揭示中特佳之化合物(DD)的具體結構,能夠舉出美國專利申請公開第2012/0135348號說明書的0475段中所揭示之化合物,但並不限定於此。
在陽離子部具有氮原子之鎓鹽化合物(DE)(以下亦稱為“化合物(DE)”。)係在陽離子部具有包含氮原子之鹼性部位之化合物為較佳。鹼性部位係胺基為較佳,脂肪族胺基為更佳。鹼性部位中與氮原子相鄰之原子全部係氫原子或碳原子為進一步較佳。又,從提高鹼性之觀點而言,拉電子性的官能基(羰基、磺醯基、氰基及鹵素原子等)不直接鍵結於氮原子為較佳。
作為化合物(DE)的較佳的具體結構,能夠舉出美國專利申請公開第2015/0309408號說明書的0203段中所揭示之化合物,但並不限定於此。
作為化合物(DE)的較佳的具體結構,能夠舉出美國專利申請公開第2015/0309408號說明書的0203段中所揭示之化合物,但並不限定於此。
以下示出其他酸擴散控制劑的較佳例。
[化學式46]
[化學式47]
[化學式48]
在本揭示之感光性樹脂組成物中,其他酸擴散控制劑可以單獨使用1種,亦可以併用2種以上。
酸擴散控制劑在組成物中的含量(當存在複數種時為其合計)以組成物的總固體成分為基準,係0.1質量%~10質量%為較佳,0.1質量%~5質量%為更佳。
酸擴散控制劑在組成物中的含量(當存在複數種時為其合計)以組成物的總固體成分為基準,係0.1質量%~10質量%為較佳,0.1質量%~5質量%為更佳。
<溶劑>
本揭示之感光性樹脂組成物包含溶劑(亦稱為“溶劑(F)”。)為較佳,包含有機溶劑為更佳。
在本揭示之感光性樹脂組成物中,能夠適當使用公知的抗蝕劑溶劑。例如,能夠較佳地使用美國專利申請公開第2016/0070167號說明書的0665~0670段、美國專利申請公開第2015/0004544號說明書的0210~0235段、美國專利申請公開第2016/0237190號說明書的0424~0426段、美國專利申請公開第2016/0274458號說明書的0357~0366段中所揭示之公知的溶劑。
作為能夠在製備組成物時使用之溶劑,例如可舉出伸烷基二醇單烷基醚羧酸酯、伸烷基二醇單烷基醚、乳酸烷基酯、烷氧基丙酸烷基酯、環狀內酯(較佳為碳數4~10)、可以具有環之單酮化合物(較佳為碳數4~10)、伸烷基碳酸酯、烷氧基乙酸烷基酯及丙酮酸烷基酯等有機溶劑。
本揭示之感光性樹脂組成物包含溶劑(亦稱為“溶劑(F)”。)為較佳,包含有機溶劑為更佳。
在本揭示之感光性樹脂組成物中,能夠適當使用公知的抗蝕劑溶劑。例如,能夠較佳地使用美國專利申請公開第2016/0070167號說明書的0665~0670段、美國專利申請公開第2015/0004544號說明書的0210~0235段、美國專利申請公開第2016/0237190號說明書的0424~0426段、美國專利申請公開第2016/0274458號說明書的0357~0366段中所揭示之公知的溶劑。
作為能夠在製備組成物時使用之溶劑,例如可舉出伸烷基二醇單烷基醚羧酸酯、伸烷基二醇單烷基醚、乳酸烷基酯、烷氧基丙酸烷基酯、環狀內酯(較佳為碳數4~10)、可以具有環之單酮化合物(較佳為碳數4~10)、伸烷基碳酸酯、烷氧基乙酸烷基酯及丙酮酸烷基酯等有機溶劑。
作為有機溶劑,可以使用將在結構中含有羥基之溶劑與不含有羥基之溶劑混合而成之混合溶劑。
作為含有羥基之溶劑及不含有羥基之溶劑,能夠適當選擇上述例示化合物,作為含有羥基之溶劑,伸烷基二醇單烷基醚或乳酸烷基酯等為較佳,丙二醇單甲醚(PGME)、丙二醇單乙醚(PGEE)、2-羥基異丁酸甲酯或乳酸乙酯為更佳。又,作為不含有羥基之溶劑,伸烷基二醇單烷基醚乙酸酯、烷基烷氧基丙酸酯、可以含有環之單酮化合物、環狀內酯或乙酸烷基酯等為較佳,在該等之中,丙二醇單甲醚乙酸酯(PGMEA)、乙基乙氧基丙酸酯、2-庚酮、γ-丁內酯、環己酮、環戊酮或乙酸丁酯為更佳,丙二醇單甲醚乙酸酯、γ-丁內酯、乙基乙氧基丙酸酯、環己酮、環戊酮或2-庚酮為進一步較佳。作為不含有羥基之溶劑,碳酸丙烯酯亦為較佳。在該等之中,從所形成之層的均勻性的觀點而言,溶劑包含γ-丁內酯為特佳。
含有羥基之溶劑與不含有羥基之溶劑的混合比(質量比)為1/99~99/1,10/90~90/10為較佳,20/80~60/40為更佳。在塗佈均勻性的觀點上,含有50質量%以上的不含有羥基之溶劑之混合溶劑為較佳。
溶劑包含丙二醇單甲醚乙酸酯為較佳,可以為丙二醇單甲醚乙酸酯單獨溶劑,亦可以為含有丙二醇單甲醚乙酸酯之2種以上的混合溶劑。
作為含有羥基之溶劑及不含有羥基之溶劑,能夠適當選擇上述例示化合物,作為含有羥基之溶劑,伸烷基二醇單烷基醚或乳酸烷基酯等為較佳,丙二醇單甲醚(PGME)、丙二醇單乙醚(PGEE)、2-羥基異丁酸甲酯或乳酸乙酯為更佳。又,作為不含有羥基之溶劑,伸烷基二醇單烷基醚乙酸酯、烷基烷氧基丙酸酯、可以含有環之單酮化合物、環狀內酯或乙酸烷基酯等為較佳,在該等之中,丙二醇單甲醚乙酸酯(PGMEA)、乙基乙氧基丙酸酯、2-庚酮、γ-丁內酯、環己酮、環戊酮或乙酸丁酯為更佳,丙二醇單甲醚乙酸酯、γ-丁內酯、乙基乙氧基丙酸酯、環己酮、環戊酮或2-庚酮為進一步較佳。作為不含有羥基之溶劑,碳酸丙烯酯亦為較佳。在該等之中,從所形成之層的均勻性的觀點而言,溶劑包含γ-丁內酯為特佳。
含有羥基之溶劑與不含有羥基之溶劑的混合比(質量比)為1/99~99/1,10/90~90/10為較佳,20/80~60/40為更佳。在塗佈均勻性的觀點上,含有50質量%以上的不含有羥基之溶劑之混合溶劑為較佳。
溶劑包含丙二醇單甲醚乙酸酯為較佳,可以為丙二醇單甲醚乙酸酯單獨溶劑,亦可以為含有丙二醇單甲醚乙酸酯之2種以上的混合溶劑。
本揭示之感光性樹脂組成物的固體成分濃度並沒有特別限制,但0.5質量%~50質量%為較佳,1.0質量%~20質量%為更佳,1.0質量%~15質量%為進一步較佳。
<交聯劑>
本揭示之感光性樹脂組成物可以含有藉由酸的作用使樹脂交聯之化合物(以下亦稱為交聯劑(G))。
作為交聯劑(G),能夠適當使用公知的化合物。例如,能夠較佳地使用美國專利申請公開第2016/0147154號說明書的0379~0431段、美國專利申請公開第2016/0282720號說明書的0064~0141段中所揭示之公知的化合物作為交聯劑(G)。
交聯劑(G)係具有能夠使樹脂交聯之交聯性基之化合物,作為交聯性基,能夠舉出羥基甲基、烷氧基甲基、醯氧基甲基、烷氧基甲基醚基、環氧乙烷環及氧雜環丁烷環等。
交聯性基係羥基甲基、烷氧基甲基、環氧乙烷環或氧雜環丁烷環為較佳。
交聯劑(G)係具有2個以上的交聯性基之化合物(亦包含樹脂)為較佳。
交聯劑(G)係具有羥基甲基或烷氧基甲基之酚衍生物、脲系化合物(具有脲結構之化合物)或三聚氰胺系化合物(具有三聚氰胺結構之化合物)為更佳。
交聯劑可以單獨使用1種,亦可以併用2種以上。
交聯劑(G)的含量相對於組成物的總固體成分,係1質量%~50質量%為較佳,3質量%~40質量%為更佳,5質量%~30質量%為進一步較佳。
本揭示之感光性樹脂組成物可以含有藉由酸的作用使樹脂交聯之化合物(以下亦稱為交聯劑(G))。
作為交聯劑(G),能夠適當使用公知的化合物。例如,能夠較佳地使用美國專利申請公開第2016/0147154號說明書的0379~0431段、美國專利申請公開第2016/0282720號說明書的0064~0141段中所揭示之公知的化合物作為交聯劑(G)。
交聯劑(G)係具有能夠使樹脂交聯之交聯性基之化合物,作為交聯性基,能夠舉出羥基甲基、烷氧基甲基、醯氧基甲基、烷氧基甲基醚基、環氧乙烷環及氧雜環丁烷環等。
交聯性基係羥基甲基、烷氧基甲基、環氧乙烷環或氧雜環丁烷環為較佳。
交聯劑(G)係具有2個以上的交聯性基之化合物(亦包含樹脂)為較佳。
交聯劑(G)係具有羥基甲基或烷氧基甲基之酚衍生物、脲系化合物(具有脲結構之化合物)或三聚氰胺系化合物(具有三聚氰胺結構之化合物)為更佳。
交聯劑可以單獨使用1種,亦可以併用2種以上。
交聯劑(G)的含量相對於組成物的總固體成分,係1質量%~50質量%為較佳,3質量%~40質量%為更佳,5質量%~30質量%為進一步較佳。
<界面活性劑>
本揭示之感光性樹脂組成物可以含有界面活性劑(亦稱為“界面活性劑(H)”。),亦可以不含有。當含有界面活性劑時,含有氟系及矽酮系界面活性劑(具體而言,氟系界面活性劑、矽酮系界面活性劑或具有氟原子和矽原子兩者之界面活性劑)中的至少一者為較佳。
本揭示之感光性樹脂組成物可以含有界面活性劑(亦稱為“界面活性劑(H)”。),亦可以不含有。當含有界面活性劑時,含有氟系及矽酮系界面活性劑(具體而言,氟系界面活性劑、矽酮系界面活性劑或具有氟原子和矽原子兩者之界面活性劑)中的至少一者為較佳。
藉由本揭示之感光性樹脂組成物含有界面活性劑,當使用了波長250nm以下、尤其波長220nm以下的曝光光源之情況下,能夠以良好的靈敏度及解析度得到密接性及顯影缺陷少的抗蝕劑圖案。
作為氟系或矽酮系界面活性劑,能夠舉出美國專利申請公開第2008/0248425號說明書的0276段中所記載之界面活性劑。
又,亦能夠使用美國專利申請公開第2008/0248425號說明書的0280段中所記載之氟系或矽酮系界面活性劑以外的其他界面活性劑。
作為氟系或矽酮系界面活性劑,能夠舉出美國專利申請公開第2008/0248425號說明書的0276段中所記載之界面活性劑。
又,亦能夠使用美國專利申請公開第2008/0248425號說明書的0280段中所記載之氟系或矽酮系界面活性劑以外的其他界面活性劑。
該等界面活性劑可以單獨使用1種,亦可以併用2種以上。
當本揭示之感光性樹脂組成物含有界面活性劑時,界面活性劑的含量相對於組成物的總固體成分,係0.0001質量%~2質量%為較佳,0.0005質量%~1質量%為更佳。
另一方面,藉由界面活性劑的含量相對於組成物的總固體成分設為0.0001質量%以上,疏水性樹脂的表面偏在性得到提高。藉此,能夠使感光化射線性或感放射線性膜的表面更加疏水,液浸曝光時的水追隨性得到提高。
當本揭示之感光性樹脂組成物含有界面活性劑時,界面活性劑的含量相對於組成物的總固體成分,係0.0001質量%~2質量%為較佳,0.0005質量%~1質量%為更佳。
另一方面,藉由界面活性劑的含量相對於組成物的總固體成分設為0.0001質量%以上,疏水性樹脂的表面偏在性得到提高。藉此,能夠使感光化射線性或感放射線性膜的表面更加疏水,液浸曝光時的水追隨性得到提高。
<其他添加劑>
本揭示之感光性樹脂組成物可以進一步包含其他公知的添加劑。
作為其他添加劑,可以舉出酸增殖劑、染料、塑化劑、光增感劑、光吸收劑、鹼可溶性樹脂、溶解抑制劑、溶解促進劑等。
本揭示之感光性樹脂組成物可以進一步包含其他公知的添加劑。
作為其他添加劑,可以舉出酸增殖劑、染料、塑化劑、光增感劑、光吸收劑、鹼可溶性樹脂、溶解抑制劑、溶解促進劑等。
(感光性樹脂組成物的製造方法)
本揭示之感光性樹脂組成物的製造方法並沒有特別限制,但從容易製造本揭示之感光性樹脂組成物之觀點而言,包括混合藉由酸的作用而極性增大之樹脂之製程,上述樹脂的金屬原子的含量的合計相對於上述樹脂的總質量為1ppt以上且30ppb以下,上述樹脂中所包含之上述乙烯性不飽和化合物的含量相對於上述樹脂的總質量為0.001質量%以上且10質量%以下為較佳,上述混合製程係混合藉由酸的作用而極性增大之樹脂和有機溶劑之製程為更佳,上述混合製程係至少混合上述樹脂和金屬原子的含量的合計為1ppt以上且30ppb以下的有機溶劑之製程為進一步較佳。
又,從容易製造本揭示之感光性樹脂組成物之觀點而言,上述混合製程係至少混合上述樹脂和金屬原子的含量的合計為1ppt以上且1,000ppb以下的光酸產生劑之製程為較佳。
從容易製造本揭示之感光性樹脂組成物之觀點而言,上述混合製程係至少混合上述樹脂和金屬原子的含量的合計為1ppt以上且1,000ppb以下的酸擴散控制劑之製程為較佳。
本揭示之感光性樹脂組成物的製造方法並沒有特別限制,但從容易製造本揭示之感光性樹脂組成物之觀點而言,包括混合藉由酸的作用而極性增大之樹脂之製程,上述樹脂的金屬原子的含量的合計相對於上述樹脂的總質量為1ppt以上且30ppb以下,上述樹脂中所包含之上述乙烯性不飽和化合物的含量相對於上述樹脂的總質量為0.001質量%以上且10質量%以下為較佳,上述混合製程係混合藉由酸的作用而極性增大之樹脂和有機溶劑之製程為更佳,上述混合製程係至少混合上述樹脂和金屬原子的含量的合計為1ppt以上且30ppb以下的有機溶劑之製程為進一步較佳。
又,從容易製造本揭示之感光性樹脂組成物之觀點而言,上述混合製程係至少混合上述樹脂和金屬原子的含量的合計為1ppt以上且1,000ppb以下的光酸產生劑之製程為較佳。
從容易製造本揭示之感光性樹脂組成物之觀點而言,上述混合製程係至少混合上述樹脂和金屬原子的含量的合計為1ppt以上且1,000ppb以下的酸擴散控制劑之製程為較佳。
其中,從容易製造本揭示之感光性樹脂組成物之觀點而言,上述混合製程係至少混合上述樹脂、金屬原子的含量的合計為1ppt以上且30ppb以下的有機溶劑及金屬原子的含量的合計為1ppt以上且1,000ppb以下的光酸產生劑之製程為更佳,至少混合上述樹脂、金屬原子的含量的合計為1ppt以上且30ppb以下的有機溶劑、金屬原子的含量的合計為1ppt以上且1,000ppb以下的光酸產生劑及金屬原子的含量的合計為1ppt以上且1,000ppb以下的酸擴散控制劑之製程為特佳。
從經時後所得到之圖案的直線性的觀點而言,上述混合製程中所使用之上述樹脂的金屬原子的含量的合計相對於上述樹脂的總質量,係1ppt以上且10ppb以下為較佳,1ppt以上且5ppb以下為更佳,1ppt以上且1,000ppt以下為進一步較佳,5ppt以上且100ppt以下為特佳。
又,從經時後所得到之圖案的直線性的觀點而言,上述混合製程中所使用之有機溶劑的金屬原子的含量的合計相對於上述有機溶劑的總質量,係1ppt以上且10ppb以下為較佳,1ppt以上且5ppb以下為更佳,1ppt以上且1,000ppt以下為進一步較佳,5ppt以上且100ppt以下為特佳。
又,從經時後所得到之圖案的直線性的觀點而言,上述混合製程中所使用之有機溶劑的金屬原子的含量的合計相對於上述有機溶劑的總質量,係1ppt以上且10ppb以下為較佳,1ppt以上且5ppb以下為更佳,1ppt以上且1,000ppt以下為進一步較佳,5ppt以上且100ppt以下為特佳。
從經時後所得到之圖案的直線性的觀點而言,上述混合製程中所使用之光酸產生劑的金屬原子的含量的合計相對於上述光酸產生劑的總質量,係1ppt以上且500ppb以下為較佳,1ppt以上且100ppb以下為更佳,1ppt以上且10ppb以下為進一步較佳,5ppt以上且1,000ppt以下為特佳。
從經時後所得到之圖案的直線性的觀點而言,上述混合製程中所使用之酸擴散控制劑的金屬原子的含量的合計相對於上述酸擴散控制劑的總質量,係1ppt以上且500ppb以下為較佳,1ppt以上且100ppb以下為更佳,1ppt以上且10ppb以下為進一步較佳,5ppt以上且1,000ppt以下為特佳。
從經時後所得到之圖案的直線性的觀點而言,上述混合製程中所使用之酸擴散控制劑的金屬原子的含量的合計相對於上述酸擴散控制劑的總質量,係1ppt以上且500ppb以下為較佳,1ppt以上且100ppb以下為更佳,1ppt以上且10ppb以下為進一步較佳,5ppt以上且1,000ppt以下為特佳。
作為從上述各種材料中去除金屬原子等雜質之方法,例如能夠舉出使用過濾器之過濾。作為過濾器孔徑,細孔尺寸10nm以下為較佳,5nm以下為更佳,3nm以下為進一步較佳。作為過濾器的材質,聚四氟乙烯製、聚乙烯製或尼龍製過濾器為較佳。過濾器可以使用利用有機溶劑預先進行了洗淨者。在過濾器過濾製程中,可以將複數種過濾器串列或並列連接使用。當使用複數種過濾器時,可以將孔徑及材質中的至少一者不同之過濾器組合使用。又,可以對各種材料進行複數次過濾,過濾複數次之製程可以為循環過濾製程。作為過濾器,如日本特開2016-201426號公報中所揭示之溶出物減少者為較佳。
除了過濾器過濾以外,還可以進行使用吸附材之雜質的去除,亦可以將過濾器過濾與吸附材組合使用。作為吸附材,能夠使用公知的吸附材,例如能夠使用凝膠或沸石等無機系吸附材、或活性碳等有機系吸附材。作為金屬吸附劑,例如能夠舉出日本特開2016-206500號公報中所揭示者。
又,作為去除上述各種材料中所包含之金屬原子等雜質之方法,可以舉出選擇金屬原子的含量少的原料作為構成各種材料之原料;對構成各種材料之原料進行過濾器濾過;或在裝置內用TEFLON(註冊商標)進行內襯等而在盡可能抑制了各種材料中的金屬含量之條件下進行蒸餾等方法。對構成各種材料之原料進行之過濾器過濾時之較佳條件與上述條件相同。
除了過濾器過濾以外,還可以進行使用吸附材之雜質的去除,亦可以將過濾器過濾與吸附材組合使用。作為吸附材,能夠使用公知的吸附材,例如能夠使用凝膠或沸石等無機系吸附材、或活性碳等有機系吸附材。作為金屬吸附劑,例如能夠舉出日本特開2016-206500號公報中所揭示者。
又,作為去除上述各種材料中所包含之金屬原子等雜質之方法,可以舉出選擇金屬原子的含量少的原料作為構成各種材料之原料;對構成各種材料之原料進行過濾器濾過;或在裝置內用TEFLON(註冊商標)進行內襯等而在盡可能抑制了各種材料中的金屬含量之條件下進行蒸餾等方法。對構成各種材料之原料進行之過濾器過濾時之較佳條件與上述條件相同。
上述各種材料為了防止雜質的混入而保存於美國專利申請公開第2015/0227049號說明書、日本特開2015-123351號公報、日本特開2017-013804號公報等中所記載之容器中為較佳。
上述混合製程中之混合順序並沒有特別限制,以任意的順序混合即可。例如,可以將2種以上總括添加後進行混合,亦可以將所有成分一次性添加後進行混合。
又,可以一次性添加所使用之各成分中之總量,亦可以分為2次以上進行添加。又,例如可以將各成分製成有機溶劑的溶液並混合該溶液。
又,可以一次性添加所使用之各成分中之總量,亦可以分為2次以上進行添加。又,例如可以將各成分製成有機溶劑的溶液並混合該溶液。
又,在上述混合製程之後,包括對所得到之感光性樹脂組成物進行過濾之製程為較佳,包括對所得到之感光性樹脂組成物進行過濾器濾過之製程為更佳。
本揭示之感光性樹脂組成物在上述混合製程或上述濾過製程之後,例如塗佈於既定的支撐體(基板)上而使用為較佳。
過濾器過濾中所使用之過濾器的細孔尺寸(孔徑)係0.1μm以下為較佳,0.05μm以下為更佳,0.03μm以下為進一步較佳。
又,當感光性樹脂組成物的固體成分濃度高時(例如,25質量%以上),過濾器濾過中所使用之過濾器的細孔尺寸係3μm以下為較佳,0.5μm以下為更佳,0.3μm以下為進一步較佳。
上述過濾器係聚四氟乙烯製、聚乙烯製或尼龍製者為較佳。在過濾器過濾中,例如如日本特開2002-062667號公報所揭示,可以進行循環過濾,亦可以將複數種過濾器串列或並列連接後進行過濾。又,可以對組成物進行複數次過濾。此外,可以在過濾器過濾的前後,對組成物進行脫氣處理等。
本揭示之感光性樹脂組成物在上述混合製程或上述濾過製程之後,例如塗佈於既定的支撐體(基板)上而使用為較佳。
過濾器過濾中所使用之過濾器的細孔尺寸(孔徑)係0.1μm以下為較佳,0.05μm以下為更佳,0.03μm以下為進一步較佳。
又,當感光性樹脂組成物的固體成分濃度高時(例如,25質量%以上),過濾器濾過中所使用之過濾器的細孔尺寸係3μm以下為較佳,0.5μm以下為更佳,0.3μm以下為進一步較佳。
上述過濾器係聚四氟乙烯製、聚乙烯製或尼龍製者為較佳。在過濾器過濾中,例如如日本特開2002-062667號公報所揭示,可以進行循環過濾,亦可以將複數種過濾器串列或並列連接後進行過濾。又,可以對組成物進行複數次過濾。此外,可以在過濾器過濾的前後,對組成物進行脫氣處理等。
包含本揭示之感光性樹脂組成物之抗蝕劑膜的膜厚並不受特別限定,但從提高解析力之觀點而言,90nm以下為較佳,85nm以下為更佳。藉由將組成物中的固體成分濃度設定在適當的範圍而使其具有適當的黏度來提高塗佈性或製膜性,從而能夠設為該種膜厚。
<用途>
本揭示之感光性樹脂組成物係藉由光的照射進行反應而性質發生變化之感光性樹脂組成物。更詳細而言,本揭示之感光性樹脂組成物係關於一種IC(Integrated Circuit(積體電路))等半導體製造製程、液晶或熱敏頭(thermal thead)等電路基板的製造、壓印用模具結構體的製作、其他感光蝕刻加工製程、或平版印刷版、或酸硬化性組成物的製造中所使用之感光化射線性或感放射線性樹脂組成物。由本揭示之感光性樹脂組成物形成之抗蝕劑圖案能夠在蝕刻步製程、離子植入製程、凸點電極形成製程、再配線形成製程及MEMS(Micro Electro Mechanical Systems(微機電系統))等中使用。
本揭示之感光性樹脂組成物係藉由光的照射進行反應而性質發生變化之感光性樹脂組成物。更詳細而言,本揭示之感光性樹脂組成物係關於一種IC(Integrated Circuit(積體電路))等半導體製造製程、液晶或熱敏頭(thermal thead)等電路基板的製造、壓印用模具結構體的製作、其他感光蝕刻加工製程、或平版印刷版、或酸硬化性組成物的製造中所使用之感光化射線性或感放射線性樹脂組成物。由本揭示之感光性樹脂組成物形成之抗蝕劑圖案能夠在蝕刻步製程、離子植入製程、凸點電極形成製程、再配線形成製程及MEMS(Micro Electro Mechanical Systems(微機電系統))等中使用。
(抗蝕劑膜)
本揭示之抗蝕劑膜係本揭示之感光性樹脂組成物的固化物。
本揭示中之固化物只要是從本揭示之感光性樹脂組成物中至少去除一部分溶劑者即可。
具體而言,本揭示之抗蝕劑膜例如藉由在基板等支撐體上塗佈本揭示之感光性樹脂組成物之後進行乾燥而得到。
上述乾燥係指去除本揭示之感光性樹脂組成物中所包含之溶劑的至少一部分。
乾燥方法並不受特別限定,可以使用公知的方法,可以舉出基於加熱(例如,70℃~130℃、30秒鐘~300秒鐘)之乾燥等。
作為加熱方法並不受特別限定,可以使用公知的加熱機構,例如可以舉出加熱器、烘箱、加熱板、紅外線燈、紅外線雷射等。
本揭示之抗蝕劑膜係本揭示之感光性樹脂組成物的固化物。
本揭示中之固化物只要是從本揭示之感光性樹脂組成物中至少去除一部分溶劑者即可。
具體而言,本揭示之抗蝕劑膜例如藉由在基板等支撐體上塗佈本揭示之感光性樹脂組成物之後進行乾燥而得到。
上述乾燥係指去除本揭示之感光性樹脂組成物中所包含之溶劑的至少一部分。
乾燥方法並不受特別限定,可以使用公知的方法,可以舉出基於加熱(例如,70℃~130℃、30秒鐘~300秒鐘)之乾燥等。
作為加熱方法並不受特別限定,可以使用公知的加熱機構,例如可以舉出加熱器、烘箱、加熱板、紅外線燈、紅外線雷射等。
本揭示之抗蝕劑膜中所包含之成分與本揭示之感光性樹脂組成物中所包含之成分中除溶劑以外之成分相同,較佳態樣亦相同。
本揭示之抗蝕劑膜中所包含之各成分的含量相當於將本揭示之感光性樹脂組成物的溶劑以外的各成分的含量的說明中之“總固體成分”的記載替換為“抗蝕劑膜的總質量”者。
本揭示之抗蝕劑膜中所包含之各成分的含量相當於將本揭示之感光性樹脂組成物的溶劑以外的各成分的含量的說明中之“總固體成分”的記載替換為“抗蝕劑膜的總質量”者。
本揭示之抗蝕劑膜的厚度並不受特別限定,但50nm~150nm為較佳,80nm~130nm為更佳。
又,隨著記憶體器件的三維化,欲形成厚的抗蝕劑膜時,例如係2μm以上為較佳,2μm以上且50μm以下為更佳,2μm以上且20μm以下為進一步較佳。
又,隨著記憶體器件的三維化,欲形成厚的抗蝕劑膜時,例如係2μm以上為較佳,2μm以上且50μm以下為更佳,2μm以上且20μm以下為進一步較佳。
(圖案形成方法)
本揭示之圖案形成方法包括:
利用活性光線對本揭示之抗蝕劑膜進行曝光之製程(曝光製程);及
使用顯影液對上述曝光製程之後的抗蝕劑膜進行顯影之製程(顯影製程)。
又,本揭示之圖案形成方法可以為包括以下製程之方法:
利用本揭示之感光性樹脂組成物將抗蝕劑膜形成於支撐體上之製程(成膜製程);
利用活性光線對上述抗蝕劑膜進行曝光之製程(曝光製程);及
使用顯影液對上述曝光製程之後的抗蝕劑膜進行顯影之製程(顯影製程)。
本揭示之圖案形成方法包括:
利用活性光線對本揭示之抗蝕劑膜進行曝光之製程(曝光製程);及
使用顯影液對上述曝光製程之後的抗蝕劑膜進行顯影之製程(顯影製程)。
又,本揭示之圖案形成方法可以為包括以下製程之方法:
利用本揭示之感光性樹脂組成物將抗蝕劑膜形成於支撐體上之製程(成膜製程);
利用活性光線對上述抗蝕劑膜進行曝光之製程(曝光製程);及
使用顯影液對上述曝光製程之後的抗蝕劑膜進行顯影之製程(顯影製程)。
<成膜製程>
本揭示之圖案形成方法可以包括成膜製程。作為成膜製程中之抗蝕劑膜的形成方法,例如可以舉出在上述抗蝕劑膜的項目中敘述之基於乾燥之抗蝕劑膜的形成方法。
本揭示之圖案形成方法可以包括成膜製程。作為成膜製程中之抗蝕劑膜的形成方法,例如可以舉出在上述抗蝕劑膜的項目中敘述之基於乾燥之抗蝕劑膜的形成方法。
〔支撐體〕
支撐體並不受特別限定,能夠使用除了IC等半導體的製造製程、或液晶或熱敏頭等電路基板的製造製程以外,還在其他感光蝕刻加工的微影製程等中一般使用之基板。作為支撐體的具體例,可以舉出矽、SiO2 及SiN等的無機基板等。
支撐體並不受特別限定,能夠使用除了IC等半導體的製造製程、或液晶或熱敏頭等電路基板的製造製程以外,還在其他感光蝕刻加工的微影製程等中一般使用之基板。作為支撐體的具體例,可以舉出矽、SiO2 及SiN等的無機基板等。
<曝光製程>
曝光製程係利用光對抗蝕劑膜進行曝光之製程。
曝光方法可以為液浸曝光。
本揭示之圖案形成方法可以包括複數次曝光製程。
曝光中所使用之光(光化射線或放射線)的種類只要考慮光酸產生劑的特性及欲得到之圖案形狀等而選擇即可,可以舉出紅外光、可見光、紫外光、遠紫外光、極紫外光(EUV)、X射線及電子束等,遠紫外光為較佳。
例如,波長250nm以下的光化射線為較佳,220nm以下為更佳,1~200nm為進一步較佳。
作為所使用之光,具體而言為KrF準分子雷射(248nm)、ArF準分子雷射(193nm)、F2 準分子雷射(157nm)、X射線、EUV(13nm)或電子束等,ArF準分子雷射、EUV或電子束為較佳。
其中,曝光製程中之曝光藉由使用氟化氬雷射之液浸曝光來進行為較佳。
作為曝光量,5mJ/cm2 ~200mJ/cm2 為較佳,10mJ/cm2 ~100mJ/cm2 為更佳。
曝光製程係利用光對抗蝕劑膜進行曝光之製程。
曝光方法可以為液浸曝光。
本揭示之圖案形成方法可以包括複數次曝光製程。
曝光中所使用之光(光化射線或放射線)的種類只要考慮光酸產生劑的特性及欲得到之圖案形狀等而選擇即可,可以舉出紅外光、可見光、紫外光、遠紫外光、極紫外光(EUV)、X射線及電子束等,遠紫外光為較佳。
例如,波長250nm以下的光化射線為較佳,220nm以下為更佳,1~200nm為進一步較佳。
作為所使用之光,具體而言為KrF準分子雷射(248nm)、ArF準分子雷射(193nm)、F2 準分子雷射(157nm)、X射線、EUV(13nm)或電子束等,ArF準分子雷射、EUV或電子束為較佳。
其中,曝光製程中之曝光藉由使用氟化氬雷射之液浸曝光來進行為較佳。
作為曝光量,5mJ/cm2 ~200mJ/cm2 為較佳,10mJ/cm2 ~100mJ/cm2 為更佳。
<顯影製程>
顯影製程中所使用之顯影液可以為鹼顯影液,亦可以為含有有機溶劑之顯影液(以下亦稱為有機系顯影液),鹼水溶液為較佳。
顯影製程中所使用之顯影液可以為鹼顯影液,亦可以為含有有機溶劑之顯影液(以下亦稱為有機系顯影液),鹼水溶液為較佳。
〔鹼顯影液〕
作為鹼顯影液,較佳地使用以氫氧化四甲基銨為代表之4級銨鹽,除此以外,亦能夠使用無機鹼、1級胺~3級胺、烷醇胺及環狀胺等鹼水溶液。
另外,上述鹼顯影液可以含有適量的醇類及界面活性劑中的至少1種。鹼顯影液的鹼濃度係0.1質量%~20質量%為較佳。鹼顯影液的pH係10~15為較佳。
使用鹼顯影液進行顯影之時間係10秒~300秒為較佳。
鹼顯影液的鹼濃度、pH及顯影時間能夠根據所形成之圖案適當調整。
作為鹼顯影液,較佳地使用以氫氧化四甲基銨為代表之4級銨鹽,除此以外,亦能夠使用無機鹼、1級胺~3級胺、烷醇胺及環狀胺等鹼水溶液。
另外,上述鹼顯影液可以含有適量的醇類及界面活性劑中的至少1種。鹼顯影液的鹼濃度係0.1質量%~20質量%為較佳。鹼顯影液的pH係10~15為較佳。
使用鹼顯影液進行顯影之時間係10秒~300秒為較佳。
鹼顯影液的鹼濃度、pH及顯影時間能夠根據所形成之圖案適當調整。
〔有機系顯影液〕
有機系顯影液係含有選自包括酮系溶劑、酯系溶劑、醇系溶劑、醯胺系溶劑、醚系溶劑及烴系溶劑之群組中之至少1種有機溶劑之顯影液為較佳。
有機系顯影液係含有選自包括酮系溶劑、酯系溶劑、醇系溶劑、醯胺系溶劑、醚系溶劑及烴系溶劑之群組中之至少1種有機溶劑之顯影液為較佳。
-酮系溶劑-
作為酮系溶劑,例如能夠舉出1-辛酮、2-辛酮、1-壬酮、2-壬酮、丙酮、2-庚酮(甲基戊基酮)、4-庚酮、1-己酮、2-己酮、二異丁基酮、環己酮、甲基環己酮、苯基丙酮、甲基乙基酮、甲基異丁基酮、乙醯丙酮、丙酮基丙酮、紫羅蘭酮、二丙酮醇、乙醯甲醇、苯乙酮、甲基萘基酮、異佛爾酮及碳酸丙烯酯等。
作為酮系溶劑,例如能夠舉出1-辛酮、2-辛酮、1-壬酮、2-壬酮、丙酮、2-庚酮(甲基戊基酮)、4-庚酮、1-己酮、2-己酮、二異丁基酮、環己酮、甲基環己酮、苯基丙酮、甲基乙基酮、甲基異丁基酮、乙醯丙酮、丙酮基丙酮、紫羅蘭酮、二丙酮醇、乙醯甲醇、苯乙酮、甲基萘基酮、異佛爾酮及碳酸丙烯酯等。
-酯系溶劑-
作為酯系溶劑,例如能夠舉出乙酸甲酯、乙酸丁酯、乙酸乙酯、乙酸異丙酯、乙酸戊酯(pentyl acetate)、乙酸異戊酯、乙酸戊酯(amyl acetate)、丙二醇單甲醚乙酸酯、乙二醇單乙醚乙酸酯、二乙二醇單丁醚乙酸酯、二乙二醇單乙醚乙酸酯、乙基-3-乙氧基丙酸酯、3-甲氧基丁基乙酸酯、3-甲基-3-甲氧基丁基乙酸酯、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、丁酸丁酯、2-羥基異丁酸甲酯、乙酸異戊酯、異丁酸異丁酯及丙烯丁酯等。
作為酯系溶劑,例如能夠舉出乙酸甲酯、乙酸丁酯、乙酸乙酯、乙酸異丙酯、乙酸戊酯(pentyl acetate)、乙酸異戊酯、乙酸戊酯(amyl acetate)、丙二醇單甲醚乙酸酯、乙二醇單乙醚乙酸酯、二乙二醇單丁醚乙酸酯、二乙二醇單乙醚乙酸酯、乙基-3-乙氧基丙酸酯、3-甲氧基丁基乙酸酯、3-甲基-3-甲氧基丁基乙酸酯、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、丁酸丁酯、2-羥基異丁酸甲酯、乙酸異戊酯、異丁酸異丁酯及丙烯丁酯等。
-其他溶劑-
作為醇系溶劑、醯胺系溶劑、醚系溶劑及烴系溶劑,能夠使用美國專利申請公開第2016/0070167號說明書的0715~0718段中所揭示之溶劑。
作為醇系溶劑、醯胺系溶劑、醚系溶劑及烴系溶劑,能夠使用美國專利申請公開第2016/0070167號說明書的0715~0718段中所揭示之溶劑。
上述溶劑可以混合複數種,亦可以與上述以外的溶劑或水進行混合。作為顯影液整體之含水率小於50質量%為較佳,小於20質量%為更佳,小於10質量%為進一步較佳,實質上不含有水為特佳。
有機系顯影液中之有機溶劑的含量相對於顯影液的總量,係50質量%以上且100質量%以下為較佳,80質量%以上且100質量%以下為更佳,90質量%以上且100質量%以下為進一步較佳,95質量%以上且100質量%以下為特佳。
有機系顯影液中之有機溶劑的含量相對於顯影液的總量,係50質量%以上且100質量%以下為較佳,80質量%以上且100質量%以下為更佳,90質量%以上且100質量%以下為進一步較佳,95質量%以上且100質量%以下為特佳。
-界面活性劑-
有機系顯影液根據需要能夠含有適量的公知的界面活性劑。
界面活性劑的含量相對於顯影液的總質量,係0.001質量%~5質量%為較佳,0.005質量%~2質量%為更佳,0.01質量%~0.5質量%為進一步較佳。
有機系顯影液根據需要能夠含有適量的公知的界面活性劑。
界面活性劑的含量相對於顯影液的總質量,係0.001質量%~5質量%為較佳,0.005質量%~2質量%為更佳,0.01質量%~0.5質量%為進一步較佳。
-酸擴散控制劑-
有機系顯影液可以包含上述酸擴散控制劑。
有機系顯影液可以包含上述酸擴散控制劑。
〔顯影方法〕
作為顯影方法,例如能夠應用如下方法:在填滿顯影液之槽中將基板浸漬一定時間之方法(浸漬法)、藉由表面張力使顯影液堆疊在基板表面並靜置一定時間之方法(覆液法(paddle method))、對基板表面噴射顯影液之方法(噴塗法)或在以恆定速度旋轉之基板上一邊以恆定速度掃描顯影液噴射噴嘴一邊持續噴射顯影液之方法(動態分配法)等。
作為顯影方法,例如能夠應用如下方法:在填滿顯影液之槽中將基板浸漬一定時間之方法(浸漬法)、藉由表面張力使顯影液堆疊在基板表面並靜置一定時間之方法(覆液法(paddle method))、對基板表面噴射顯影液之方法(噴塗法)或在以恆定速度旋轉之基板上一邊以恆定速度掃描顯影液噴射噴嘴一邊持續噴射顯影液之方法(動態分配法)等。
亦可以將使用鹼水溶液進行顯影之製程(鹼顯影製程)及使用包含有機溶劑之顯影液進行顯影之製程(有機溶劑顯影製程)進行組合。藉此,能夠以只不溶解中間曝光強度的區域的狀態形成圖案,因此能夠形成更微細的圖案。
<預加熱製程、曝光後加熱製程>
本揭示之圖案形成方法在曝光製程之前包括預加熱(PB:PreBake(預烘烤))製程為較佳。
本揭示之圖案形成方法可以包括複數次預加熱製程。
本揭示之圖案形成方法在曝光製程之後且顯影製程之前包括曝光後加熱(PEB:Post Exposure Bake(曝光後烘烤))製程為較佳。
本揭示之圖案形成方法可以包括複數次曝光後加熱製程。
加熱溫度在預加熱製程及曝光後加熱製程中均係70℃~130℃為較佳,80℃~120℃為更佳。
加熱時間在預加熱製程及曝光後加熱製程中均係30秒~300秒為較佳,30秒~180秒為更佳,30秒~90秒為進一步較佳。
加熱能夠利用曝光裝置及顯影裝置所具備之機構來進行,亦可以使用加熱板等來進行。
本揭示之圖案形成方法在曝光製程之前包括預加熱(PB:PreBake(預烘烤))製程為較佳。
本揭示之圖案形成方法可以包括複數次預加熱製程。
本揭示之圖案形成方法在曝光製程之後且顯影製程之前包括曝光後加熱(PEB:Post Exposure Bake(曝光後烘烤))製程為較佳。
本揭示之圖案形成方法可以包括複數次曝光後加熱製程。
加熱溫度在預加熱製程及曝光後加熱製程中均係70℃~130℃為較佳,80℃~120℃為更佳。
加熱時間在預加熱製程及曝光後加熱製程中均係30秒~300秒為較佳,30秒~180秒為更佳,30秒~90秒為進一步較佳。
加熱能夠利用曝光裝置及顯影裝置所具備之機構來進行,亦可以使用加熱板等來進行。
<抗蝕劑下層膜形成製程>
本揭示之圖案形成方法可以在成膜製程之前進一步包括形成抗蝕劑下層膜之製程(抗蝕劑下層膜形成製程)。
抗蝕劑下層膜形成製程係在抗蝕劑膜與支撐體之間形成抗蝕劑下層膜(例如,SOG(Spin On Glass(旋塗玻璃))、SOC(Spin On Carbon(旋塗碳))、防反射膜等)之製程。作為抗蝕劑下層膜,能夠適當使用公知的有機系或無機系材料。
本揭示之圖案形成方法可以在成膜製程之前進一步包括形成抗蝕劑下層膜之製程(抗蝕劑下層膜形成製程)。
抗蝕劑下層膜形成製程係在抗蝕劑膜與支撐體之間形成抗蝕劑下層膜(例如,SOG(Spin On Glass(旋塗玻璃))、SOC(Spin On Carbon(旋塗碳))、防反射膜等)之製程。作為抗蝕劑下層膜,能夠適當使用公知的有機系或無機系材料。
<保護膜形成製程>
本揭示之圖案形成方法可以在顯影製程之前進一步包括形成保護膜之製程(保護膜形成製程)。
保護膜形成製程係在抗蝕劑膜的上層形成保護膜(頂塗層)之製程。作為保護膜,能夠適當使用公知的材料。例如,能夠較佳地使用美國專利申請公開第2007/0178407號說明書、美國專利申請公開第2008/0085466號說明書、美國專利申請公開第2007/0275326號說明書、美國專利申請公開第2016/0299432號說明書、美國專利申請公開第2013/0244438號說明書、國際公開第2016/157988號中所揭示之保護膜形成用組成物。作為保護膜形成用組成物,上述包含酸擴散控制劑者為較佳。
可以在含有上述疏水性樹脂之抗蝕劑膜的上層形成保護膜。
本揭示之圖案形成方法可以在顯影製程之前進一步包括形成保護膜之製程(保護膜形成製程)。
保護膜形成製程係在抗蝕劑膜的上層形成保護膜(頂塗層)之製程。作為保護膜,能夠適當使用公知的材料。例如,能夠較佳地使用美國專利申請公開第2007/0178407號說明書、美國專利申請公開第2008/0085466號說明書、美國專利申請公開第2007/0275326號說明書、美國專利申請公開第2016/0299432號說明書、美國專利申請公開第2013/0244438號說明書、國際公開第2016/157988號中所揭示之保護膜形成用組成物。作為保護膜形成用組成物,上述包含酸擴散控制劑者為較佳。
可以在含有上述疏水性樹脂之抗蝕劑膜的上層形成保護膜。
<沖洗製程>
本揭示之圖案形成方法在顯影製程之後包括使用沖洗液進行洗淨之製程(沖洗製程)為較佳。
本揭示之圖案形成方法在顯影製程之後包括使用沖洗液進行洗淨之製程(沖洗製程)為較佳。
〔使用鹼顯影液之顯影製程的情況〕
使用鹼顯影液之顯影製程之後的沖洗製程中所使用之沖洗液例如能夠使用純水。純水可以含有適量的界面活性劑。在該情況下,可以在顯影製程或沖洗製程之後追加利用超臨界流體去除附著於圖案上之顯影液或沖洗液之處理。進而,可以在沖洗處理或使用超臨界流體進行之處理之後,為了去除殘存於圖案中之水分而進行加熱處理。
使用鹼顯影液之顯影製程之後的沖洗製程中所使用之沖洗液例如能夠使用純水。純水可以含有適量的界面活性劑。在該情況下,可以在顯影製程或沖洗製程之後追加利用超臨界流體去除附著於圖案上之顯影液或沖洗液之處理。進而,可以在沖洗處理或使用超臨界流體進行之處理之後,為了去除殘存於圖案中之水分而進行加熱處理。
〔使用有機系顯影液之顯影製程的情況〕
使用包含有機溶劑之顯影液之顯影製程之後的沖洗製程中所使用之沖洗液只要是不溶解抗蝕劑圖案者,則沒有特別限制,能夠使用一般的包含有機溶劑之溶液。作為沖洗液,使用含有選自包括烴系溶劑、酮系溶劑、酯系溶劑、醇系溶劑、醯胺系溶劑及醚系溶劑之群組中之至少1種有機溶劑之沖洗液為較佳。
作為烴系溶劑、酮系溶劑、酯系溶劑、醇系溶劑、醯胺系溶劑及醚系溶劑的具體例,可以舉出與包含有機溶劑之顯影液中說明者相同者。
作為此時的沖洗製程中所使用之沖洗液,含有1元醇之沖洗液為更佳。
使用包含有機溶劑之顯影液之顯影製程之後的沖洗製程中所使用之沖洗液只要是不溶解抗蝕劑圖案者,則沒有特別限制,能夠使用一般的包含有機溶劑之溶液。作為沖洗液,使用含有選自包括烴系溶劑、酮系溶劑、酯系溶劑、醇系溶劑、醯胺系溶劑及醚系溶劑之群組中之至少1種有機溶劑之沖洗液為較佳。
作為烴系溶劑、酮系溶劑、酯系溶劑、醇系溶劑、醯胺系溶劑及醚系溶劑的具體例,可以舉出與包含有機溶劑之顯影液中說明者相同者。
作為此時的沖洗製程中所使用之沖洗液,含有1元醇之沖洗液為更佳。
作為在沖洗製程中使用之1元醇,可以舉出直鏈狀、支鏈狀或環狀的1元醇。具體而言,可以舉出1-丁醇、2-丁醇、3-甲基-1-丁醇、第三丁醇、1-戊醇、2-戊醇、1-己醇、4-甲基-2-戊醇、1-庚醇、1-辛醇、2-己醇、環戊醇、2-庚醇、2-辛醇、3-己醇、3-庚醇、3-辛醇、4-辛醇及甲基異丁基甲醇。作為碳數5以上的1元醇,可以舉出1-己醇、2-己醇、4-甲基-2-戊醇、1-戊醇、3-甲基-1-丁醇及甲基異丁基甲醇等。
各成分可以混合複數種,亦可以與上述以外的有機溶劑混合使用。
沖洗液中的含水率係10質量%以下為較佳,5質量%以下為更佳,3質量%以下為進一步較佳。藉由將含水率設為10質量%以下,可得到良好的顯影特性。
沖洗液中的含水率係10質量%以下為較佳,5質量%以下為更佳,3質量%以下為進一步較佳。藉由將含水率設為10質量%以下,可得到良好的顯影特性。
沖洗液可以含有適量的界面活性劑。
在沖洗製程中,使用包含有機溶劑之沖洗液對使用有機系顯影液進行了顯影之基板進行洗淨處理。洗淨處理的方法並不受特別限定,例如能夠適用向以恆定速度旋轉之基板上持續噴出沖洗液之方法(旋轉塗佈法);在裝滿沖洗液之槽中將基板浸漬一定時間之方法(浸漬法);或向基板表面噴塗沖洗液之方法(噴霧法);等。其中,利用旋轉塗佈法進行洗淨處理,洗淨後,使基板以2,000rpm~4,000rpm(轉/分鐘)的轉速旋轉而從基板上去除沖洗液為較佳。又,在沖洗製程之後包括加熱製程(Post Bake(後烘烤))亦為較佳。藉由該加熱製程,去除殘留於圖案間及圖案內部之顯影液及沖洗液。在沖洗製程之後的加熱製程中,加熱溫度係40~160℃為較佳,70~95℃為更佳。加熱時間係10秒~3分鐘為較佳,30秒~90秒為更佳。
在沖洗製程中,使用包含有機溶劑之沖洗液對使用有機系顯影液進行了顯影之基板進行洗淨處理。洗淨處理的方法並不受特別限定,例如能夠適用向以恆定速度旋轉之基板上持續噴出沖洗液之方法(旋轉塗佈法);在裝滿沖洗液之槽中將基板浸漬一定時間之方法(浸漬法);或向基板表面噴塗沖洗液之方法(噴霧法);等。其中,利用旋轉塗佈法進行洗淨處理,洗淨後,使基板以2,000rpm~4,000rpm(轉/分鐘)的轉速旋轉而從基板上去除沖洗液為較佳。又,在沖洗製程之後包括加熱製程(Post Bake(後烘烤))亦為較佳。藉由該加熱製程,去除殘留於圖案間及圖案內部之顯影液及沖洗液。在沖洗製程之後的加熱製程中,加熱溫度係40~160℃為較佳,70~95℃為更佳。加熱時間係10秒~3分鐘為較佳,30秒~90秒為更佳。
<表面粗糙度的改善>
對藉由本揭示之圖案形成方法而形成之圖案可以適用改善圖案的表面粗糙度之方法。作為改善圖案的表面粗糙度之方法,例如可以舉出美國專利申請公開第2015/0104957號說明書中所揭示之利用含有氫的氣體的電漿對抗蝕劑圖案進行處理之方法。除此以外,可以適用日本特開2004-235468號公報、美國專利申請公開第2010/0020297號說明書、Proc. of SPIE Vol.8328 83280N-1“EUV Resist Curing Technique for LWR Reduction and Etch Selectivity Enhancement”中所記載之公知的方法。
又,藉由上述方法而形成之抗蝕劑圖案例如能夠用作日本特開平3-270227號公報及美國專利申請公開第2013/0209941號說明書中所揭示之間隔件(spacer)製程的芯材(Core)。
對藉由本揭示之圖案形成方法而形成之圖案可以適用改善圖案的表面粗糙度之方法。作為改善圖案的表面粗糙度之方法,例如可以舉出美國專利申請公開第2015/0104957號說明書中所揭示之利用含有氫的氣體的電漿對抗蝕劑圖案進行處理之方法。除此以外,可以適用日本特開2004-235468號公報、美國專利申請公開第2010/0020297號說明書、Proc. of SPIE Vol.8328 83280N-1“EUV Resist Curing Technique for LWR Reduction and Etch Selectivity Enhancement”中所記載之公知的方法。
又,藉由上述方法而形成之抗蝕劑圖案例如能夠用作日本特開平3-270227號公報及美國專利申請公開第2013/0209941號說明書中所揭示之間隔件(spacer)製程的芯材(Core)。
(電子器件的製造方法)
本揭示之電子器件的製造方法包括本揭示之圖案形成方法。藉由本揭示之電子器件的製造方法而製造之電子器件較佳地搭載於電氣電子設備(例如,家電、OA(Office Automation(辦公自動化))相關設備、媒體相關設備、光學用設備及通訊設備等)。
[實施例]
本揭示之電子器件的製造方法包括本揭示之圖案形成方法。藉由本揭示之電子器件的製造方法而製造之電子器件較佳地搭載於電氣電子設備(例如,家電、OA(Office Automation(辦公自動化))相關設備、媒體相關設備、光學用設備及通訊設備等)。
[實施例]
以下,舉出實施例對本發明的實施形態進行進一步具體的說明。以下實施例所示之材料、使用量、比例、處理內容及處理步驟等只要不脫離本發明的實施形態的趣旨,則能夠適當進行變更。因此,本發明的實施形態的範圍並不限定於以下所示之具體例。另外,只要沒有特別指定,“份”、“%”為質量基準。
<合成例1:樹脂A-1的合成>
在氮氣流下,將8.6g的環己酮放入3口燒瓶中,並將其加熱至80℃。與此單獨地,將12.3g的甲基丙烯酸第三丁酯、13.2g的降莰烷內酯甲基丙烯酸酯及相對於該等單體總量為8mol%的聚合起始劑V-601(Wako Pure Chemical Industries, Ltd.製造)溶解於環己酮79g而得到了溶液。接著,將該溶液經6小時滴加到上述3口燒瓶中。滴加結束後,進一步在80℃下使其反應了2小時。將反應液自然冷卻之後,經20分鐘滴加到己烷800mL/乙酸乙酯200mL的混合液中,濾取析出之粉體並使其乾燥而得到了19g的樹脂(A-1)。所得到之樹脂的重量平均分子量以標準聚苯乙烯換算為11,000,分散度(Mw/Mn)為1.5。
以相同之方式合成了以下所示之其他樹脂(A)。
在氮氣流下,將8.6g的環己酮放入3口燒瓶中,並將其加熱至80℃。與此單獨地,將12.3g的甲基丙烯酸第三丁酯、13.2g的降莰烷內酯甲基丙烯酸酯及相對於該等單體總量為8mol%的聚合起始劑V-601(Wako Pure Chemical Industries, Ltd.製造)溶解於環己酮79g而得到了溶液。接著,將該溶液經6小時滴加到上述3口燒瓶中。滴加結束後,進一步在80℃下使其反應了2小時。將反應液自然冷卻之後,經20分鐘滴加到己烷800mL/乙酸乙酯200mL的混合液中,濾取析出之粉體並使其乾燥而得到了19g的樹脂(A-1)。所得到之樹脂的重量平均分子量以標準聚苯乙烯換算為11,000,分散度(Mw/Mn)為1.5。
以相同之方式合成了以下所示之其他樹脂(A)。
以下示出在實施例及比較例中所使用之樹脂(A)的合成中所使用之單體的結構。又,在下述表1中示出各樹脂中之結構單元的莫耳比率、重量平均分子量(Mw)、分散度(Mw/Mn)。
[化學式49]
[化學式50]
[化學式51]
[表1]
<合成例2:樹脂E-1的合成>
將0.8g的化合物(ME-3)、0.7g的化合物(ME-4)及0.03g的聚合起始劑V-601(Wako Pure Chemical Industries, Ltd.製造)溶解於2.33g的環己酮而得到了混合液。在氮氣環境下,將該混合液於85℃的系統(system)中經4小時滴加到反應容器中的0.44g的環己酮中。將該反應溶液經2小時加熱攪拌之後,將其自然冷卻至室溫(25℃,以下相同)。
將上述反應溶液滴加到30g的甲醇/水=9/1(質量比)中,使聚合物沉澱並進行了濾過。使用6g的甲醇/水=9/1(質量比)對經濾過之固體進行了潤洗。然後,將洗淨後的固體供於減壓乾燥而得到了0.89g的樹脂(E-1)。
以相同之方式合成了以下所示之其他疏水性樹脂(E)。
將0.8g的化合物(ME-3)、0.7g的化合物(ME-4)及0.03g的聚合起始劑V-601(Wako Pure Chemical Industries, Ltd.製造)溶解於2.33g的環己酮而得到了混合液。在氮氣環境下,將該混合液於85℃的系統(system)中經4小時滴加到反應容器中的0.44g的環己酮中。將該反應溶液經2小時加熱攪拌之後,將其自然冷卻至室溫(25℃,以下相同)。
將上述反應溶液滴加到30g的甲醇/水=9/1(質量比)中,使聚合物沉澱並進行了濾過。使用6g的甲醇/水=9/1(質量比)對經濾過之固體進行了潤洗。然後,將洗淨後的固體供於減壓乾燥而得到了0.89g的樹脂(E-1)。
以相同之方式合成了以下所示之其他疏水性樹脂(E)。
以下示出在實施例及比較例中所使用之疏水性樹脂(E)的合成中所使用之單體的結構。又,在下述表2中示出各樹脂中之結構單元的莫耳比率、重量平均分子量(Mw)及分散度(Mw/Mn)。
[化學式52]
[化學式53]
[表2]
下述示出在實施例及比較例中所使用之光酸產生劑(C)的結構。
[化學式54]
下述示出在實施例及比較例中所使用之酸擴散控制劑(D)的結構。
[化學式55]
下述示出在實施例及比較例中所使用之界面活性劑(H)。
H-1:MEGAFACE F176(DIC Corporation製造,氟系界面活性劑)
H-2:MEGAFACE R08(DIC Corporation製造,氟及矽酮系界面活性劑)
H-3:PF656(OMNOVA Solutions Inc.製造,氟系界面活性劑)
H-4:PF6320(OMNOVA Solutions Inc.製造,氟系界面活性劑)
H-5:FC-4430(Sumitomo 3M Limited製造,氟系界面活性劑)
H-1:MEGAFACE F176(DIC Corporation製造,氟系界面活性劑)
H-2:MEGAFACE R08(DIC Corporation製造,氟及矽酮系界面活性劑)
H-3:PF656(OMNOVA Solutions Inc.製造,氟系界面活性劑)
H-4:PF6320(OMNOVA Solutions Inc.製造,氟系界面活性劑)
H-5:FC-4430(Sumitomo 3M Limited製造,氟系界面活性劑)
下述示出在實施例及比較例中所使用之溶劑(F)。
F-1:丙二醇單甲醚(PGME)
F-2:丙二醇單甲醚乙酸酯(PGMEA)
F-3:丙二醇單乙醚(PGEE)
F-4:環己酮
F-5:環戊酮
F-6:2-庚酮
F-7:乳酸乙酯
F-8:γ-丁內酯
F-9:碳酸丙烯酯
F-1:丙二醇單甲醚(PGME)
F-2:丙二醇單甲醚乙酸酯(PGMEA)
F-3:丙二醇單乙醚(PGEE)
F-4:環己酮
F-5:環戊酮
F-6:2-庚酮
F-7:乳酸乙酯
F-8:γ-丁內酯
F-9:碳酸丙烯酯
(實施例1~16及比較例1~6)
<感光性樹脂組成物的製備>
將表3所示之溶劑(F)以外的各材料以於溶劑中成為10質量%之方式進行了溶解。將所得到之溶液及溶劑(F)以首先孔徑50nm的聚乙烯製過濾器、接著孔徑10nm的尼龍製過濾器的順序進行了過濾。在此,藉由改變下述所示之過濾的重複次數而適當調整了各材料中所包含之金屬原子的含量(金屬含量)。
然後,將各成分以固體成分濃度成為6質量%之方式混合而製備出感光性樹脂組成物。在此所說之固體成分係指溶劑(F)以外的所有成分。感光性樹脂組成物以首先孔徑50nm的聚乙烯製過濾器、接著孔徑10nm的尼龍製過濾器、最後孔徑5nm的聚乙烯製過濾器的順序進行了濾過。在實施例及比較例中使用了所得到之感光性樹脂組成物。
<感光性樹脂組成物的製備>
將表3所示之溶劑(F)以外的各材料以於溶劑中成為10質量%之方式進行了溶解。將所得到之溶液及溶劑(F)以首先孔徑50nm的聚乙烯製過濾器、接著孔徑10nm的尼龍製過濾器的順序進行了過濾。在此,藉由改變下述所示之過濾的重複次數而適當調整了各材料中所包含之金屬原子的含量(金屬含量)。
然後,將各成分以固體成分濃度成為6質量%之方式混合而製備出感光性樹脂組成物。在此所說之固體成分係指溶劑(F)以外的所有成分。感光性樹脂組成物以首先孔徑50nm的聚乙烯製過濾器、接著孔徑10nm的尼龍製過濾器、最後孔徑5nm的聚乙烯製過濾器的順序進行了濾過。在實施例及比較例中使用了所得到之感光性樹脂組成物。
[表3]
(評價方法)
<各成分及感光性樹脂組成物的金屬原子的含量(金屬含量)的測定>
如以下那樣測定了表4所示之各成分及感光性樹脂組成物的金屬原子的含量。
感光性樹脂組成物中的金屬原子的含量使用三重四極桿感應耦合電漿質譜分析儀(Agilent公司製造之8800)進行了測定。
作為溶劑,使用了N-甲基吡咯啶酮(NMP,電子級)。
作為載氣,使用氬氣,作為補充氣體,使用氬/氧的混合氣體,作為反應氣體,使用了氦/氨的混合氣體。
其他條件參閱日本特開2006-184109號公報的記載進行設定而進行了測定。
<各成分及感光性樹脂組成物的金屬原子的含量(金屬含量)的測定>
如以下那樣測定了表4所示之各成分及感光性樹脂組成物的金屬原子的含量。
感光性樹脂組成物中的金屬原子的含量使用三重四極桿感應耦合電漿質譜分析儀(Agilent公司製造之8800)進行了測定。
作為溶劑,使用了N-甲基吡咯啶酮(NMP,電子級)。
作為載氣,使用氬氣,作為補充氣體,使用氬/氧的混合氣體,作為反應氣體,使用了氦/氨的混合氣體。
其他條件參閱日本特開2006-184109號公報的記載進行設定而進行了測定。
<樹脂或感光性樹脂組成物的乙烯性不飽和化合物的含量的測定>
如以下那樣測定了表4所示之樹脂及感光性樹脂組成物的乙烯性不飽和化合物的含量。
關於樹脂或感光性樹脂組成物中的乙烯性不飽和化合物的含量,在Shimadzu Corporation製造之液相層析裝置Prominence LC-20A上安裝逆相ODS(十八烷基鍵結矽膠)管住,在使用甲醇/水系洗提液之梯度送液條件下進行了測定。
如以下那樣測定了表4所示之樹脂及感光性樹脂組成物的乙烯性不飽和化合物的含量。
關於樹脂或感光性樹脂組成物中的乙烯性不飽和化合物的含量,在Shimadzu Corporation製造之液相層析裝置Prominence LC-20A上安裝逆相ODS(十八烷基鍵結矽膠)管住,在使用甲醇/水系洗提液之梯度送液條件下進行了測定。
<圖案形成方法(1):ArF液浸曝光、鹼水溶液顯影>
在矽晶圓上塗佈有機防反射膜形成用組成物ARC29SR(Brewer Science公司製造)並在205℃下烘烤60秒鐘而形成了膜厚98nm的防反射膜。在其上塗佈表4所示之感光性樹脂組成物並在100℃下烘烤60秒鐘而形成了膜厚90nm的感光性膜。另外,感光性樹脂組成物使用了製備之後在35℃的恆溫槽中保管6個月者。
使用ArF準分子雷射液浸掃描儀(ASML公司製造;XT1950i,NA1.35,C-Quad,外西格瑪0.930,內西格瑪0.730,XY偏向),對感光性膜介隔線寬45nm的1:1線與間隙圖案的6%半色調遮罩進行了曝光。液浸液使用了超純水。
將曝光後的感光性膜在100℃下烘烤60秒鐘之後,用氫氧化四甲基銨水溶液(TMAH,2.38質量%)顯影30秒鐘,接著用純水沖洗了30秒鐘。然後,將其旋轉乾燥而得到了正型的圖案。
在矽晶圓上塗佈有機防反射膜形成用組成物ARC29SR(Brewer Science公司製造)並在205℃下烘烤60秒鐘而形成了膜厚98nm的防反射膜。在其上塗佈表4所示之感光性樹脂組成物並在100℃下烘烤60秒鐘而形成了膜厚90nm的感光性膜。另外,感光性樹脂組成物使用了製備之後在35℃的恆溫槽中保管6個月者。
使用ArF準分子雷射液浸掃描儀(ASML公司製造;XT1950i,NA1.35,C-Quad,外西格瑪0.930,內西格瑪0.730,XY偏向),對感光性膜介隔線寬45nm的1:1線與間隙圖案的6%半色調遮罩進行了曝光。液浸液使用了超純水。
將曝光後的感光性膜在100℃下烘烤60秒鐘之後,用氫氧化四甲基銨水溶液(TMAH,2.38質量%)顯影30秒鐘,接著用純水沖洗了30秒鐘。然後,將其旋轉乾燥而得到了正型的圖案。
<圖案形成方法(2):ArF液浸曝光、有機溶劑顯影>
在矽晶圓上塗佈有機防反射膜形成用組成物ARC29SR(Brewer Science公司製造)並在205℃下烘烤60秒鐘而形成了膜厚98nm的防反射膜。在其上塗佈表4所示之感光性樹脂組成物並在100℃下烘烤60秒鐘而形成了膜厚90nm的感光性膜。另外,感光性樹脂組成物使用了製備之後在35℃的恆溫槽中保管6個月者。
使用ArF準分子雷射液浸掃描儀(ASML公司製造;XT1950i,NA1.35,C-Quad,外西格瑪0.930,內西格瑪0.730,XY偏向),對感光性膜介隔線寬45nm的1:1線與間隙圖案的6%半色調遮罩進行了曝光。液浸液使用了超純水。
將曝光後的感光性膜在100℃下烘烤60秒鐘之後,用乙酸正丁酯顯影30秒鐘,接著用4-甲基-2-戊醇沖洗了30秒鐘。然後,將其旋轉乾燥而得到了負型的圖案。
在矽晶圓上塗佈有機防反射膜形成用組成物ARC29SR(Brewer Science公司製造)並在205℃下烘烤60秒鐘而形成了膜厚98nm的防反射膜。在其上塗佈表4所示之感光性樹脂組成物並在100℃下烘烤60秒鐘而形成了膜厚90nm的感光性膜。另外,感光性樹脂組成物使用了製備之後在35℃的恆溫槽中保管6個月者。
使用ArF準分子雷射液浸掃描儀(ASML公司製造;XT1950i,NA1.35,C-Quad,外西格瑪0.930,內西格瑪0.730,XY偏向),對感光性膜介隔線寬45nm的1:1線與間隙圖案的6%半色調遮罩進行了曝光。液浸液使用了超純水。
將曝光後的感光性膜在100℃下烘烤60秒鐘之後,用乙酸正丁酯顯影30秒鐘,接著用4-甲基-2-戊醇沖洗了30秒鐘。然後,將其旋轉乾燥而得到了負型的圖案。
<性能評價>
〔經時後所得到之圖案的直線性評價(線寬粗糙度(LWR值),單位:nm)〕
對在最佳曝光量下解析之45nm(1:1)的線與間隙的抗蝕劑圖案,使用測長掃描型電子顯微鏡(SEM,Hitachi,Ltd.製造之CG-4100)從圖案上部觀察時,在任意的點上觀測線寬,將其測定偏差以3σ進行了評價。值越小,表示性能越良好。
〔經時後所得到之圖案的直線性評價(線寬粗糙度(LWR值),單位:nm)〕
對在最佳曝光量下解析之45nm(1:1)的線與間隙的抗蝕劑圖案,使用測長掃描型電子顯微鏡(SEM,Hitachi,Ltd.製造之CG-4100)從圖案上部觀察時,在任意的點上觀測線寬,將其測定偏差以3σ進行了評價。值越小,表示性能越良好。
將所測定之感光性樹脂組成物及各材料中的金屬含量、乙烯性不飽和化合物的含量以及LWR值示於表4。
[表4]
另外,在實施例1~16的感光性樹脂組成物中檢測出之金屬原子為Li、Na、Mg、Al、K、Ca、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Mo、Ag、Cd、Sn、W、Au、Pb。
如表4所示,可知即使使用製備後經時之感光性樹脂組成物,對於在上述實施例中所形成之感光性膜,對經曝光之膜進行鹼顯影或有機溶劑顯影,亦會形成直線性良好的圖案。
如表4所示,可知即使使用製備後經時之感光性樹脂組成物,對於在上述實施例中所形成之感光性膜,對經曝光之膜進行鹼顯影或有機溶劑顯影,亦會形成直線性良好的圖案。
<樹脂K-1及K-2的合成>
除了變更為成為表5所示之單體及結構單元的莫耳比率之量以外,以與樹脂A-1的合成相同之方式分別合成了樹脂K-1及K-2。又,在下述表5中示出各樹脂中之結構單元的莫耳比率、重量平均分子量(Mw)及分散度(Mw/Mn)。
除了變更為成為表5所示之單體及結構單元的莫耳比率之量以外,以與樹脂A-1的合成相同之方式分別合成了樹脂K-1及K-2。又,在下述表5中示出各樹脂中之結構單元的莫耳比率、重量平均分子量(Mw)及分散度(Mw/Mn)。
[表5]
以下示出表5中所記載之單體的結構。
[化學式56]
(實施例17及比較例7:KrF曝光)
<感光性樹脂組成物的製備>
將下述表6所示之成分以下述表6所示之比例(組成物總質量中的質量%)溶解於溶劑而製備對各自之抗蝕劑溶液,並將其用具有0.1μm的細孔尺寸之UPE(ultra high molecular weight polyethylene(超高分子量聚乙烯))過濾器進行了濾過。藉此,製備出固體成分濃度7.5質量%的感光性樹脂組成物(抗蝕劑組成物)。
<感光性樹脂組成物的製備>
將下述表6所示之成分以下述表6所示之比例(組成物總質量中的質量%)溶解於溶劑而製備對各自之抗蝕劑溶液,並將其用具有0.1μm的細孔尺寸之UPE(ultra high molecular weight polyethylene(超高分子量聚乙烯))過濾器進行了濾過。藉此,製備出固體成分濃度7.5質量%的感光性樹脂組成物(抗蝕劑組成物)。
[表6]
<圖案形成方法(3):KrF曝光、鹼水溶液顯影>
在矽晶圓上塗佈有機防反射膜形成用組成物DUV44(Brewer Science公司製造)並在205℃下烘烤60秒鐘而形成了膜厚70nm的防反射膜。在其上塗佈表7所示之感光性樹脂組成物並在120℃下烘烤60秒鐘而形成了膜厚300nm的感光性膜。另外,感光性樹脂組成物使用了製備之後在35℃的恆溫槽中保管6個月者。
使用KrF準分子雷射掃描儀(NA0.80,Dipole,外西格瑪0.89,內西格瑪0.65),對感光性膜介隔線寬150nm的1:1線與間隙圖案的6%半色調遮罩進行了曝光。
將曝光後的感光性膜在120℃下烘烤60秒鐘之後,用氫氧化四甲基銨水溶液(TMAH,2.38質量%)顯影30秒鐘,接著用純水沖洗了30秒鐘。然後,將其旋轉乾燥而得到了正型的圖案。
在矽晶圓上塗佈有機防反射膜形成用組成物DUV44(Brewer Science公司製造)並在205℃下烘烤60秒鐘而形成了膜厚70nm的防反射膜。在其上塗佈表7所示之感光性樹脂組成物並在120℃下烘烤60秒鐘而形成了膜厚300nm的感光性膜。另外,感光性樹脂組成物使用了製備之後在35℃的恆溫槽中保管6個月者。
使用KrF準分子雷射掃描儀(NA0.80,Dipole,外西格瑪0.89,內西格瑪0.65),對感光性膜介隔線寬150nm的1:1線與間隙圖案的6%半色調遮罩進行了曝光。
將曝光後的感光性膜在120℃下烘烤60秒鐘之後,用氫氧化四甲基銨水溶液(TMAH,2.38質量%)顯影30秒鐘,接著用純水沖洗了30秒鐘。然後,將其旋轉乾燥而得到了正型的圖案。
<經時後所得到之圖案的直線性評價(線寬粗糙度(LWR值)、單位:nm)>
對在最佳曝光量下解析之150nm(1:1)的線與間隙的抗蝕劑圖案,使用測長掃描型電子顯微鏡(SEM,Hitachi,Ltd.製造之CG-4100)從圖案上部觀察時,在任意的點上觀測線寬,將其測定偏差以3σ進行了評價。值越小,表示性能越良好。
對在最佳曝光量下解析之150nm(1:1)的線與間隙的抗蝕劑圖案,使用測長掃描型電子顯微鏡(SEM,Hitachi,Ltd.製造之CG-4100)從圖案上部觀察時,在任意的點上觀測線寬,將其測定偏差以3σ進行了評價。值越小,表示性能越良好。
[表7]
<樹脂EB-1及EB-2的合成>
除了變更為成為表8所示之單體及結構單元的莫耳比率之量以外,以與樹脂A-1的合成相同之方式分別合成了樹脂EB-1及EB-2。又,在下述表8中示出各樹脂中之結構單元的莫耳比率、重量平均分子量(Mw)及分散度(Mw/Mn)。
除了變更為成為表8所示之單體及結構單元的莫耳比率之量以外,以與樹脂A-1的合成相同之方式分別合成了樹脂EB-1及EB-2。又,在下述表8中示出各樹脂中之結構單元的莫耳比率、重量平均分子量(Mw)及分散度(Mw/Mn)。
[表8]
以下示出表8中所記載之單體的結構。
[化學式57]
(實施例18及比較例8:EB曝光)
<感光性樹脂組成物的製備>
將下述表9所示之成分溶解於溶劑而對各自製備固體成分濃度3.5質量%的溶液,並將其用具有0.03μm的細孔尺寸之聚四氟乙烯過濾器進行精密濾過而得到了抗蝕劑溶液。
<感光性樹脂組成物的製備>
將下述表9所示之成分溶解於溶劑而對各自製備固體成分濃度3.5質量%的溶液,並將其用具有0.03μm的細孔尺寸之聚四氟乙烯過濾器進行精密濾過而得到了抗蝕劑溶液。
[表9]
另外,表9中所記載之G-1係下述化合物。
[化學式58]
<圖案形成方法(4):EB曝光、負型抗蝕劑圖案、鹼水溶液顯影>
使用Tokyo Electron Limited製造之旋塗機Mark8,在6英吋晶圓上塗佈表10所示之感光性樹脂組成物,並在110℃下於加熱板上乾燥90秒鐘而得到了膜厚80nm的抗蝕劑膜。另外,感光性樹脂組成物使用了製備之後在35℃的恆溫槽中保管6個月者。
使用Tokyo Electron Limited製造之旋塗機Mark8,在6英吋晶圓上塗佈表10所示之感光性樹脂組成物,並在110℃下於加熱板上乾燥90秒鐘而得到了膜厚80nm的抗蝕劑膜。另外,感光性樹脂組成物使用了製備之後在35℃的恆溫槽中保管6個月者。
〔負型抗蝕劑圖案的製作〕
使用電子束描繪裝置(ELIONIX INC.製造;ELS-7500,加速電壓50KeV),對該抗蝕劑膜進行了圖案照射。照射後,在110℃下於加熱板上加熱90秒鐘,並在作為顯影液之2.38質量%的氫氧化四甲基銨水溶液中浸漬60秒鐘之後,用純水沖洗30秒鐘並進行了乾燥。
使用電子束描繪裝置(ELIONIX INC.製造;ELS-7500,加速電壓50KeV),對該抗蝕劑膜進行了圖案照射。照射後,在110℃下於加熱板上加熱90秒鐘,並在作為顯影液之2.38質量%的氫氧化四甲基銨水溶液中浸漬60秒鐘之後,用純水沖洗30秒鐘並進行了乾燥。
<經時後所得到之圖案的直線性評價(線寬粗糙度(LWR值)、單位:nm)>
對在最佳曝光量下解析之100nm(1:1)的線與間隙的抗蝕劑圖案,使用測長掃描型電子顯微鏡(SEM,Hitachi,Ltd.製造之S-9200)從圖案上部觀察時,在任意的點上觀測線寬,將其測定偏差以3σ進行了評價。值越小,表示性能越良好。
對在最佳曝光量下解析之100nm(1:1)的線與間隙的抗蝕劑圖案,使用測長掃描型電子顯微鏡(SEM,Hitachi,Ltd.製造之S-9200)從圖案上部觀察時,在任意的點上觀測線寬,將其測定偏差以3σ進行了評價。值越小,表示性能越良好。
[表10]
<樹脂V-1及V-2的合成>
除了變更為成為表11所示之單體及結構單元的莫耳比率之量以外,以與樹脂A-1的合成相同之方式分別合成了樹脂V-1及V-2。又,在下述表11中示出各樹脂中之結構單元的莫耳比率、重量平均分子量(Mw)及分散度(Mw/Mn)。
除了變更為成為表11所示之單體及結構單元的莫耳比率之量以外,以與樹脂A-1的合成相同之方式分別合成了樹脂V-1及V-2。又,在下述表11中示出各樹脂中之結構單元的莫耳比率、重量平均分子量(Mw)及分散度(Mw/Mn)。
[表11]
以下示出表11中所記載之單體的結構。
[化學式59]
(實施例19及比較例9:EUV曝光)
<感光性樹脂組成物的製備>
將下述表12所示之成分溶解於溶劑而對各自製備固體成分濃度1.3質量%的溶液,並將其用具有0.03μm的細孔尺寸之聚四氟乙烯過濾器進行精密濾過而得到了感光性樹脂組成物。
<感光性樹脂組成物的製備>
將下述表12所示之成分溶解於溶劑而對各自製備固體成分濃度1.3質量%的溶液,並將其用具有0.03μm的細孔尺寸之聚四氟乙烯過濾器進行精密濾過而得到了感光性樹脂組成物。
[表12]
<圖案形成方法(5):EUV曝光、鹼水溶液顯影>
在矽晶片上塗佈AL412(Brewer Science公司製造),並在205℃下烘烤60秒鐘而形成了膜厚30nm的下層膜。在其上塗佈表13所示之感光性樹脂組成物並在120℃下烘烤60秒鐘而形成了膜厚30nm的感光性膜。另外,感光性樹脂組成物使用了製備之後在35℃的恆溫槽中保管6個月者。
對於感光性膜,使用EUV曝光裝置(Exitech公司製造,Micro Exposure Tool,NA0.3,Quadrupol,外西格瑪0.68,內西格瑪0.36)對具有所得到之抗蝕劑膜之矽晶圓進行了圖案照射。另外,作為標線片(reticle),使用了線尺寸=20nm且線:間隙=1:1的遮罩。
將曝光後的感光性膜在120℃下烘烤(Post Exposure Bake(後烘烤);PEB)60秒鐘之後,用氫氧化四甲基銨水溶液(TMAH,2.38質量%)顯影30秒鐘,接著用純水沖洗了30秒鐘。使矽晶圓以4000rpm的轉速旋轉30秒鐘,另外在90℃下烘烤60秒鐘,藉此得到了間距40nm、線寬20nm(間隙寬度20nm)的線與間隙圖案。
在矽晶片上塗佈AL412(Brewer Science公司製造),並在205℃下烘烤60秒鐘而形成了膜厚30nm的下層膜。在其上塗佈表13所示之感光性樹脂組成物並在120℃下烘烤60秒鐘而形成了膜厚30nm的感光性膜。另外,感光性樹脂組成物使用了製備之後在35℃的恆溫槽中保管6個月者。
對於感光性膜,使用EUV曝光裝置(Exitech公司製造,Micro Exposure Tool,NA0.3,Quadrupol,外西格瑪0.68,內西格瑪0.36)對具有所得到之抗蝕劑膜之矽晶圓進行了圖案照射。另外,作為標線片(reticle),使用了線尺寸=20nm且線:間隙=1:1的遮罩。
將曝光後的感光性膜在120℃下烘烤(Post Exposure Bake(後烘烤);PEB)60秒鐘之後,用氫氧化四甲基銨水溶液(TMAH,2.38質量%)顯影30秒鐘,接著用純水沖洗了30秒鐘。使矽晶圓以4000rpm的轉速旋轉30秒鐘,另外在90℃下烘烤60秒鐘,藉此得到了間距40nm、線寬20nm(間隙寬度20nm)的線與間隙圖案。
<經時後所得到之圖案的直線性評價(線寬粗糙度(LWR值)、單位:nm)>
對在最佳曝光量下解析之20nm(1:1)的線與間隙的抗蝕劑圖案,使用測長掃描型電子顯微鏡(SEM,Hitachi,Ltd.製造之CG-4100)從圖案上部觀察時,在任意的點上觀測線寬,將其測定偏差以3σ進行了評價。值越小,表示性能越良好。
對在最佳曝光量下解析之20nm(1:1)的線與間隙的抗蝕劑圖案,使用測長掃描型電子顯微鏡(SEM,Hitachi,Ltd.製造之CG-4100)從圖案上部觀察時,在任意的點上觀測線寬,將其測定偏差以3σ進行了評價。值越小,表示性能越良好。
[表13]
<合成例3:樹脂A-21~A-43的合成>
除了將單體及其使用量變更為表14中所記載之單體及其莫耳比率以外,以與A-1的合成相同之方式分別合成了樹脂A-21~A-43。
除了將單體及其使用量變更為表14中所記載之單體及其莫耳比率以外,以與A-1的合成相同之方式分別合成了樹脂A-21~A-43。
以下示出上述以外的樹脂A-21~A-43的合成中所使用之單體的結構。又,在下述表14中示出各樹脂中之結構單元的莫耳比率、重量平均分子量(Mw)、分散度(Mw/Mn)。
[化學式60]
[表14]
<合成例4:樹脂E-12~E-23的合成>
除了將單體及其使用量變更為表15中所記載之單體及其莫耳比率以外,以與E-1的合成相同之方式分別合成了樹脂E-12~E-23。
除了將單體及其使用量變更為表15中所記載之單體及其莫耳比率以外,以與E-1的合成相同之方式分別合成了樹脂E-12~E-23。
以下示出上述以外的樹脂E-12~E-23的合成中所使用之單體的結構。又,在下述表15中示出各樹脂中之結構單元的莫耳比率、重量平均分子量(Mw)及分散度(Mw/Mn)。
[化學式61]
[表15]
(實施例20~157)
<感光性樹脂組成物的製備>
除了變更為表16~表20中所記載之各材料及該等的含量以外,以與實施例1相同之方式製備出感光性樹脂組成物。
又,使用所得到之感光性樹脂組成物,以與實施例1相同之方式測定了所測定之感光性樹脂組成物及各材料中的金屬含量。另外,除了變更為表21~表25中所記載之圖案形成方法以外,以與實施例1相同之方式測定了LWR值。將評價結果示於表21~表25。
<感光性樹脂組成物的製備>
除了變更為表16~表20中所記載之各材料及該等的含量以外,以與實施例1相同之方式製備出感光性樹脂組成物。
又,使用所得到之感光性樹脂組成物,以與實施例1相同之方式測定了所測定之感光性樹脂組成物及各材料中的金屬含量。另外,除了變更為表21~表25中所記載之圖案形成方法以外,以與實施例1相同之方式測定了LWR值。將評價結果示於表21~表25。
[表16]
[表17]
[表18]
[表19]
[表20]
[表21]
[表22]
[表23]
[表24]
[表25]
另外,在實施例20~157的感光性樹脂組成物中檢測出之金屬原子為Li、Na、Mg、Al、K、Ca、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Mo、Ag、Cd、Sn、W、Au、Pb。
如表21~25所示,可知即使使用製備後經時之感光性樹脂組成物,對於在上述實施例中所形成之感光性膜,對經曝光之膜進行鹼顯影或有機溶劑顯影,亦會形成直線性良好的圖案。
如表21~25所示,可知即使使用製備後經時之感光性樹脂組成物,對於在上述實施例中所形成之感光性膜,對經曝光之膜進行鹼顯影或有機溶劑顯影,亦會形成直線性良好的圖案。
2018年3月26日申請之日本專利申請第2018-058907號的揭示,其整體藉由參閱而被併入本說明書中。
本說明書中所記載之所有文獻、專利申請及技術標準,與具體且各自地記載藉由參閱而併入各個文獻、專利申請及技術標準之情況相同程度地,藉由參閱而被併入本說明書中。
本說明書中所記載之所有文獻、專利申請及技術標準,與具體且各自地記載藉由參閱而併入各個文獻、專利申請及技術標準之情況相同程度地,藉由參閱而被併入本說明書中。
Claims (15)
- 一種感光性樹脂組成物,其包含乙烯性不飽和化合物、藉由酸的作用而極性增大之樹脂及金屬原子, 該金屬原子的含量的合計相對於感光性樹脂組成物的總質量為1ppt以上且30ppb以下, 該乙烯性不飽和化合物的含量相對於感光性樹脂組成物的總質量為0.0001質量%以上且1質量%以下。
- 如申請專利範圍第1項所述之感光性樹脂組成物,其中 該金屬原子的含量為1ppt以上且10ppb以下。
- 如申請專利範圍第1項或第2項所述之感光性樹脂組成物,其中 該金屬原子的含量為1ppt以上且1,000ppt以下。
- 如申請專利範圍第1項或第2項所述之感光性樹脂組成物,其中 該乙烯性不飽和化合物的含量相對於感光性樹脂組成物的總質量為0.0001質量%以上且0.5質量%以下。
- 如申請專利範圍第1項或第2項所述之感光性樹脂組成物,其中 該乙烯性不飽和化合物的含量相對於感光性樹脂組成物的總質量為0.0001質量%以上且0.1質量%以下。
- 如申請專利範圍第1項或第2項所述之感光性樹脂組成物,其進一步含有有機溶劑。
- 如申請專利範圍第1項或第2項所述之感光性樹脂組成物,其進一步含有光酸產生劑。
- 如申請專利範圍第1項或第2項所述之感光性樹脂組成物,其進一步含有酸擴散控制劑。
- 一種感光性樹脂組成物的製造方法,該感光性樹脂組成物係申請專利範圍第1項至第8項中任一項所述之感光性樹脂組成物,該製造方法包括混合藉由酸的作用而極性增大之樹脂之製程, 該樹脂的金屬原子的含量的合計相對於該樹脂的總質量為1ppt以上且30ppb以下, 該樹脂中所包含之該乙烯性不飽和化合物的含量相對於該樹脂的總質量為0.001質量%以上且10質量%以下。
- 如申請專利範圍第9項所述之感光性樹脂組成物的製造方法,其中 該混合製程係至少混合該樹脂和金屬原子的含量的合計為1ppt以上且30ppb以下的有機溶劑之製程。
- 如申請專利範圍第9項所述之感光性樹脂組成物的製造方法,其中 該混合製程係至少混合該樹脂和金屬原子的含量的合計為1ppt以上且1,000ppb以下的光酸產生劑之製程。
- 如申請專利範圍第9項所述之感光性樹脂組成物的製造方法,其中 該混合製程係至少混合該樹脂和金屬原子的含量的合計為1ppt以上且1,000ppb以下的酸擴散控制劑之製程。
- 一種抗蝕劑膜,其係申請專利範圍第1項至第8項中任一項所述之感光性樹脂組成物的固化物。
- 一種圖案形成方法,其包括:對申請專利範圍第13項所述之抗蝕劑膜進行曝光之製程;及對經曝光之該抗蝕劑膜進行顯影之製程。
- 一種電子器件的製造方法,其包括申請專利範圍第14項所述之圖案形成方法。
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