TW202129419A - 阻劑組成物及阻劑圖型形成方法 - Google Patents
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Abstract
一種阻劑組成物,其係包含:基材成分(A)、酸產生劑成分(B),及光崩解性鹼(D1),基材成分(A)包含具有構成單位(a10)之樹脂成分(A1),酸產生劑成分(B)及光崩解性鹼(D1)之中至少一者包含化合物(BD1),相對於基材成分(A)100質量份,酸產生劑成分(B)及光崩解性鹼(D1)之總含量為25質量份以上。式(a10-1)中,Wax1
為可具有取代基之芳香族烴基。式(bd1)中,R001
~R003
表示1價有機基,且至少1個具有酸解離性基。
Description
本發明係關於阻劑組成物及阻劑圖型形成方法。
本案係根據2019年11月7日在日本提出專利申請之日本特願2019-202556號來主張優先權,並將其內容援用至此。
微影技術中,例如,實施藉由在基板上使用阻劑材料形成阻劑膜,對該阻劑膜進行選擇性曝光並施加顯像處理,而在該阻劑膜上形成指定形狀之阻劑圖型的步驟。將阻劑膜之曝光部會變化成溶解於顯像液之特性之阻劑材料稱為正型,將阻劑膜之曝光部會變化成不會溶解於顯像液之特性之阻劑材料稱為負型。
近年來在半導體元件或液晶顯示元件之製造中,由於微影技術之進歩,而急速地邁向圖型之微細化。作為微細化之手法,一般係實施曝光光源之短波長化(高能量化)。
對於阻劑材料要求對於該等曝光光源之感度、能再現微細尺寸圖型之解像性等之微影特性。
作為滿足此種要求之阻劑材料,以往係使用含有因酸之作用而對顯像液之溶解性產生變化之基材成分,及因曝光而產生酸之酸產生劑成分的化學增幅型阻劑組成物。
阻劑圖型之形成中,因曝光而從酸產生劑成分所產生之酸之行為被視為係會對微影特性產生大幅影響之一要素。
作為化學增幅型阻劑組成物中所使用之酸產生劑,至今已提出各式各樣者,已知有例如鎓鹽系酸產生劑等。作為鎓鹽系酸產生劑,主要係使用在陽離子部具有三苯基鋶等之鎓離子者。
又,在阻劑圖型之形成中為了謀求微影特性之提升,作為鎓鹽系酸產生劑之陰離子部,也提出有一種鎓鹽系酸產生劑,其係具有陰離子,該陰離子為具有包含芳香族環之特定構造者(例如,參照專利文獻1)。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本特許第5149236號公報
[發明所欲解決之課題]
在微影技術之更加進歩、阻劑圖型之微細化逐漸前進當中,例如利用電子線或EUV之微影術係將數十nm之微細圖型形成作為目標。因此,阻劑圖型尺寸變得越小,則越對阻劑組成物要求對於曝光光源之高感度化、及減低粗糙度等之微影特性之更加提升。
作為使微影特性更加提升之方法,如認為有增加使酸產生劑之含量。
然而,在如上述般之以往之阻劑組成物中,若單僅使酸產生劑之含量增加,則有阻劑膜在未曝光部係之膜減少增加,且導致阻劑圖型之殘膜不足的問題。
本發明係有鑑於上述情況所完成者,其課題在於提供一種微影特性經提高,且阻劑膜之未曝光部之膜減少受到抑制之阻劑組成物及使用該阻劑組成物之阻劑圖型形成方法。
[用以解決課題之手段]
為了解決上述課題,本發明採用以下之構成。
即,本發明之第1態樣為一種阻劑組成物,其係因曝光而產生酸,且因酸之作用而對顯像液之溶解性產生變化之阻劑組成物,其中含有:因酸之作用而對顯像液之溶解性產生變化之基材成分(A)、因曝光而產生酸之酸產生劑成分(B),及光崩解性鹼(D1),前述基材成分(A)包含具有下述一般式(a10-1)所示之構成單位(a10)之樹脂成分(A1),前述酸產生劑成分(B)及前述光崩解性鹼(D1)之中至少一者包含下述一般式(bd1)所示之包含陰離子部與陽離子部之化合物(BD1),相對於前述基材成分(A)100質量份,前述酸產生劑成分(B)及前述光崩解性鹼(D1)之總含量為25質量份以上。
[式中,R001
~R003
係各自獨立為1價有機基。但,R001
~R003
之中至少1個為具有酸解離性基之有機基。又,R001
~R003
之中之2個以上亦可相互結合而與式中之硫原子一同形成環。X-
為相對陰離子。]
本發明之第2態樣為一種阻劑圖型形成方法,其係具有:於支撐體上使用前述第1態樣之阻劑組成物形成阻劑膜的步驟、曝光前述阻劑膜的步驟、及將前述曝光後之阻劑膜予以顯像而形成阻劑圖型的步驟。
[發明效果]
根據本發明,可提供微影特性經提高,且阻劑膜之未曝光部之膜減少受到減低之阻劑組成物及阻劑圖型形成方法。
本說明書及本申請專利範圍之中,「脂肪族」係相對於芳香族之相對性概念,且係定義成意指不具有芳香族性之基、化合物等者。
「烷基」在並未特別界定時,則係作為包含直鏈狀分支鏈狀及環狀之1價飽和烴基者。烷氧基中之烷基亦為相同。
「伸烷基」在並未特別界定時,則係作為包含直鏈狀、分支鏈狀及環狀之2價飽和烴基者。
「鹵素原子」係可舉出如氟原子、氯原子、溴原子、碘原子。
「構成單位」係意指構成高分子化合物(樹脂、聚合物、共聚物)之單體單位(單體單位)。
記載為「可具有取代基」之情況係包括以1價基來取代氫原子(-H)之情況,與以2價基來取代亞甲基(-CH2
-)之情況雙方。
「曝光」係作為包含照射放射線之全般性的概念。
「酸分解性基」係為具有因酸之作用而該酸分解性基之構造中之至少一部分之鍵結能進行開裂之酸分解性的基。
作為因酸之作用而極性增加之酸分解性基,可舉出例如,因酸之作用而分解產生極性基之基。
作為極性基,可舉出例如羧基、羥基、胺基、磺酸基(-SO3
H)等。該等之中,以在構造中含有-OH之極性基(以下有稱為「含OH極性基」的情況)為佳,以羧基或羥基為較佳,以羧基為特佳。
作為酸分解性基,更具體地可舉出如前述極性基被酸解離性基所保護之基(例如將含OH極性基之氫原子以酸解離性基來保護之基)。
「酸解離性基」係指(i)具有因酸之作用而在該酸解離性基,及鄰接於該酸解離性基之原子之間之鍵結能開裂之酸解離性之基,或,(ii)因酸之作用而一部分鍵結開裂後,更藉由產生脫碳酸反應,而在該酸解離性基,及鄰接於該酸解離性基之原子之間之鍵結能開裂之基,的雙方。
構成酸分解性基之酸解離性基必須係比該酸解離性基之因解離所生成之極性基還要低極性之基,藉此在因酸之作用而該酸解離性基進行解離時會生成比該酸解離性之極性還高之極性基,進而增加極性。其結果係(A1)成分全體之極性增加。由於極性增加,相對性地,對於顯像液之溶解性產生變化,顯像液在鹼顯像液之情況則溶解性增加,顯像液在有機系顯像液之情況則溶解性減少。
「基材成分」係指具有膜形成能力之有機化合物。使用作為基材成分之有機化合物係大致區分為非聚合物與聚合物。非聚合物通常係使用分子量在500以上未滿4000者。以下稱為「低分子化合物」之情況,表示分子量在500以上未滿4000之非聚合物。聚合物通常係使用分子量在1000以上者。以下稱為「樹脂」、「高分子化合物」或「聚合物」之情況,表示分子量在1000以上之聚合物。聚合物之分子量係使用由GPC(凝膠滲透層析)所得之聚苯乙烯換算之質量平均分子量者。
「衍生之構成單位」係意指乙烯性雙鍵進行開裂所構成之構成單位。
「丙烯酸酯」之鍵結於α位碳原子之氫原子亦可被取代基所取代。取代該鍵結於α位碳原子之氫原子之取代基(Rαx
)為氫原子以外之原子或基。
又,也係包括取代基(Rαx
)被包含酯鍵之取代基所取代之伊康酸二酯,或,取代基(Rαx
)被羥基烷基或修飾該羥基而成之基所取代之α羥基丙烯酸酯者。尚且,丙烯酸酯之α位碳原子在並未特別界定時,係指丙烯酸之羰基所鍵結之碳原子。
以下,有將鍵結於α位碳原子之氫原子被取代基所取代之丙烯酸酯稱為α取代丙烯酸酯的情況。
「衍生物」係指包括對象化合物之α位之氫原子被烷基、鹵化烷基等之其他取代基所取代者,以及該等之衍生物的概念。作為該等衍生物,可舉出如,α位氫原子可被取代基所取代之對象化合物上之羥基之氫原子被有機基所取代者;α位氫原子可被取代基所取代之對象化合物上鍵結有羥基以外之取代基者。尚且,α位在並未特別界定時,係指與官能基鄰接之第1個碳原子。
作為將羥基苯乙烯之α位氫原子予以取代之取代基,可舉出如與Rαx
為相同者。
本說明書及本申請專利範圍中,根據化學式所示之構造不同,有存在不對稱碳,且存在有鏡像異構物(enantiomer)或非鏡像異構物(diastereomer)者。於此情況,則使用一個化學式來代表表示該等異構物。該等異構物係可單獨使用,亦可使用作為混合物。
(阻劑組成物)
本實施形態之阻劑組成物為因曝光而產生酸,且,因酸之作用而對顯像液之溶解性產生變化者。
該阻劑組成物含有:因酸之作用而對顯像液之溶解性產生變化之基材成分(A)(以下亦稱為「(A)成分」)、因曝光而產生酸之酸產生劑成分(B)(以下亦稱為「(B)成分」),及因曝光而分解喪失酸擴散控制性之光崩解性鹼(D1)(以下亦稱為「(D1)成分」)。尚且,前述(B)成分及前述(D1)成分之中至少一者為上述一般式(bd1)所示之包含陰離子部與陽離子部之化合物(BD1)(以下亦稱為「(BD1)成分」)。
使用本實施形態之阻劑組成物形成阻劑膜,對該阻劑膜進行選擇性曝光時,在該阻劑膜之曝光部產生酸,且藉由該酸之作用而使(A)成分對顯像液之溶解性產生變化,另一方面,在該阻劑膜之未曝光部(A)成分對顯像液之溶解性則不會產生變化,因此該阻劑膜之曝光部與未曝光部之間產生對顯像液之溶解性之差。
本實施形態之阻劑組成物可為正型阻劑組成物,亦可為負型阻劑組成物。
又,本實施形態之阻劑組成物可為在阻劑圖型形成時之顯像處理使用鹼顯像液之鹼顯像製程用,也可為在該顯像處理使用有機系顯像液之溶劑顯像製程用。
亦即,本實施形態之阻劑組成物在鹼顯像製程中係形成正型阻劑圖型之「鹼顯像製程用正型阻劑組成物」,在溶劑顯像製程中係形成負型阻劑圖型之「溶劑顯像製程用負型阻劑組成物」。
<(A)成分>
本實施形態之阻劑組成物中之(A)成分包含:因酸之作用而對顯像液之溶解性產生變化,且,具有下述一般式(a10-1)所示之構成單位(a10)之樹脂成分(A1)(以下亦稱為「(A1)成分」)。
作為(A)成分,至少係使用(A1)成分,且也可與該(A1)成分一同併用其他高分子化合物及低分子化合物之至少一者。
・(A1)成分
(A1)成分為因酸之作用而對顯像液之溶解性產生變化之樹脂成分。(A1)成分包含上述構成單位(a10),且係以具有該構成單位(a10),與後述之包含因酸之作用而極性增加之酸分解性基之構成單位(a1)者為佳。
(A1)成分亦可為除了具有構成單位(a10)及(a1),且因應必要具有其他構成單位者。
在適用鹼顯像製程之情況,該(A1)成分在曝光前對鹼顯像液為難溶性,在因曝光而從(B)成分產生酸時,藉由該酸之作用而極性增加,從而對鹼顯像液之溶解性增加。因此,在阻劑圖型之形成中,由於對將該阻劑組成物塗布於支撐體上而得之阻劑膜進行選擇性曝光時,阻劑膜曝光部係對於鹼顯像液從難溶性變化成可溶性,另一方面,阻劑膜未曝光部係仍為鹼難溶性而不會變化,故藉由進行鹼顯像而會形成正型阻劑圖型。
另一方面,在適用溶劑顯像製程之情況,該(A1)成分在曝光前對有機系顯像液之溶解性為高,因曝光而從(B)成分產生酸時,藉由該酸之作用而極性增加,從而對有機系顯像液之溶解性減少。因此,在阻劑圖型之形成中,由於對將該阻劑組成物塗布於支撐體上而得之阻劑膜進行選擇性曝光時,阻劑膜曝光部對於有機系顯像液係從可溶性變化成難溶性,另一方面,阻劑膜未曝光部仍為可溶性而不會變化,故藉由使用有機系顯像液進行顯像而會形成負型阻劑圖型。
≪構成單位(a10)≫
構成單位(a10)為下述一般式(a10-1)所示之構成單位。
前述式(a10-1)中,R為氫原子、碳數1~5之烷基或碳數1~5之鹵化烷基。
R中之碳數1~5之烷基係以碳數1~5之直鏈狀或分支鏈狀之烷基為佳,具體地可舉出如甲基、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之烷基之氫原子之一部分或全部被鹵素原子所取代之基。作為該鹵素原子,尤其係以氟原子為佳。
作為R,以氫原子、碳數1~5之烷基或碳數1~5之氟化烷基為佳,從工業上之取得容易度來看,以氫原子、甲基或三氟甲基為較佳,以氫原子或甲基為更佳,以甲基為特佳。
前述式(a10-1)中,Yax1
為單鍵或2價連結基。
前述之化學式中,作為Yax1
中之2價連結基,並無特別限定,可舉出如可具有取代基之2價烴基、包含雜原子之2價連結基等作為適宜者。
・可具有取代基之2價烴基:
Yax1
為可具有取代基之2價烴基時,該烴基可為脂肪族烴基,亦可為芳香族烴基。
・・Yax1
中之脂肪族烴基
脂肪族烴基係意指不具有芳香族性之烴基。該脂肪族烴基可為飽和,亦可為不飽和,通常係以飽和為佳。作為前述脂肪族烴基,可舉出如直鏈狀或分支鏈狀之脂肪族烴基,或構造中包含環之脂肪族烴基等。
・・・直鏈狀或分支鏈狀之脂肪族烴基
該直鏈狀之脂肪族烴基係以碳數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。
作為直鏈狀之脂肪族烴基,以直鏈狀之伸烷基為佳,具體地可舉出如亞甲基[-CH2
-]、伸乙基[-(CH2
)2
-]、三亞甲基[-(CH2
)3
-]、四亞甲基[-(CH2
)4
-]、五亞甲基[-(CH2
)5
-]等。
該分支鏈狀之脂肪族烴基係以碳數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。
作為分支鏈狀之脂肪族烴基,以分支鏈狀之伸烷基為佳,具體地可舉出如-CH(CH3
)-、-CH(CH2
CH3
)-、-C(CH3
)2
-、-C(CH3
)(CH2
CH3
)-、-C(CH3
)(CH2
CH2
CH3
)-、-C(CH2
CH3
)2
-等之烷基亞甲基;-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
-等之烷基三亞甲基;
-CH(CH3
)CH2
CH2
CH2
-、-CH2
CH(CH3
)CH2
CH2
-等之烷基四亞甲基等之烷基伸烷基等。作為烷基伸烷基中之烷基,以碳數1~5之直鏈狀之烷基為佳。
前述直鏈狀或分支鏈狀之脂肪族烴基係可具有取代基,亦可不具有取代基。作為該取代基,可舉出如氟原子、經氟原子取代之碳數1~5之氟化烷基、羰基等。
・・・構造中包含環之脂肪族烴基
作為該構造中包含環之脂肪族烴基,可舉出如,環構造中可包含含有雜原子之取代基之脂環式烴基(從脂肪族烴環去除2個氫原子之基)、前述脂環式烴基鍵結於直鏈狀或分支鏈狀之脂肪族烴基之末端的基、前述脂環式烴基位於直鏈狀或分支鏈狀之脂肪族烴基之途中的基等。作為前述直鏈狀或分支鏈狀之脂肪族烴基,可舉出如與前述相同者。
脂環式烴基係以碳數3~20為佳,以碳數3~12為較佳。
脂環式烴基可為多環式基,亦可為單環式基。作為單環式之脂環式烴基,以從單環烷去除2個氫原子之基為佳。作為該單環烷,以碳數3~6者為佳,具體地可舉出如環戊烷、環己烷等。作為多環式之脂環式烴基,以從、多環烷去除2個氫原子之基為佳,作為該多環烷,以碳數7~12者為佳,具體地可舉出如金剛烷、降莰烷、異莰烷、三環癸烷、四環十二烷等。
脂環式烴基係可具有取代基,亦可不具有取代基。作為該取代基,可舉出如烷基、烷氧基、鹵素原子、鹵化烷基、羥基、羰基等。
作為當作前述取代基之烷基,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。
作為當作前述取代基之烷氧基,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、乙氧基為更佳。
作為當作前述取代基之鹵素原子,以氟原子為佳。
作為當作前述取代基之鹵化烷基,可舉出如前述烷基之氫原子之一部分或全部被前述鹵素原子所取代之基。
脂環式烴基之構成該環構造之碳原子之一部分係也可被包含雜原子之取代基所取代。作為該包含雜原子之取代基,以-O-、-C(=O)-O-、-S-、-S(=O)2
-、-S(=O)2
-O-為佳。
・・Yax1
中之芳香族烴基
該芳香族烴基為具有至少1個芳香環之烴基。
該芳香環只要係具有4n+2個π電子之環狀共軛系統,則無特別限定,可為單環式,亦可為多環式。芳香環之碳數係以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。但,該碳數係作為不包含取代基中之碳數者。
作為芳香環,具體地可舉出如,苯、萘、蒽、菲等之芳香族烴環;構成前述芳香族烴環之碳原子之一部分被雜原子所取代之芳香族雜環等。作為芳香族雜環中之雜原子,可舉出如氧原子、硫原子、氮原子等。作為芳香族雜環,具體地可舉出如吡啶環、噻吩環等。
作為芳香族烴基,具體地可舉出如從前述芳香族烴環或芳香族雜環去除2個氫原子之基(伸芳基或雜伸芳基);從包含2個以上芳香環之芳香族化合物(例如聯苯、茀等)去除2個氫原子之基;從前述芳香族烴環或芳香族雜環去除1個氫原子之基(芳基或雜芳基)之氫原子之1被伸烷基所取代之基(例如,苄基、苯乙基、1-萘基甲基、2-萘基甲基、1-萘基乙基、2-萘基乙基等之從芳基烷基中之芳基更去除1個氫原子之基)等。鍵結於前述芳基或雜芳基上之伸烷基之碳數係以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之氫原子亦可被取代基所取代。例如該芳香族烴基中之鍵結於芳香環之氫原子係可被取代基所取代。作為該取代基,可舉出例如,烷基、烷氧基、鹵素原子、鹵化烷基、羥基等。
作為當作前述取代基之烷基,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。
作為當作前述取代基之烷氧基、鹵素原子及鹵化烷基,可舉出如例示作為將前述環狀之脂肪族烴基所具有之氫原子予以取代之取代基者。
・包含雜原子之2價連結基:
Yax1
為包含雜原子之2價連結基之情況,作為該連結基之較佳者,可舉出如-O-、-C(=O)-O-、-O-C(=O)-、
-C(=O)-、-O-C(=O)-O-、-C(=O)-NH-、-NH-、
-NH-C(=NH)-(H也可被烷基、醯基等之取代基所取代。)、-S-、-S(=O)2
-、-S(=O)2
-O-、一般式-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
-所示之基[式中,Y21
及Y22
係各自獨立為可具有取代基之2價烴基,O為氧原子,m”為0~3之整數。]等。
前述包含雜原子之2價連結基為-C(=O)-NH-、
-C(=O)-NH-C(=O)-、-NH-、-NH-C(=NH)-之情況,其之H亦可被烷基、醯基等之取代基所取代。該取代基(烷基、醯基等)係以碳數1~10為佳,以1~8為更佳,以1~5為特佳。
一般式-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
係各自獨立為可具有取代基之2價烴基。作為該2價烴基,
可舉出如與在作為前述Yax1
中之2價連結基之說明中例舉(可具有取代基之2價烴基)者為相同者。
Y21
係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更佳,以亞甲基或伸乙基為特佳。
Y22
係以直鏈狀或分支鏈狀之脂肪族烴基為佳,以亞甲基、伸乙基基或烷基亞甲基為較佳。該烷基亞甲基中之烷基係以碳數1~5之直鏈狀之烷基為佳,以碳數1~3之直鏈狀之烷基為較佳,以甲基為最佳。
式-[Y21
-C(=O)-O]m”
-Y22
-所示之基中,m”為0~3之整數,以0~2之整數為佳,以0或1為較佳,以1為特佳。亦即,作為式-[Y21
-C(=O)-O]m”
-Y22
-所示之基,以式-Y21
-C(=O)-O-Y22
-所示之基為特佳。其中亦以式-(CH2
)a’
-C(=O)-O-(CH2
)b’
-所示之基為佳。該式中,a’為1~10之整數,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,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,作為Yax1
,以單鍵、酯鍵[-C(=O)-O-、-O-C(=O)-]、醚鍵(-O-)、直鏈狀或分支鏈狀之伸烷基,或該等之組合為佳,以單鍵、酯鍵[-C(=O)-O-、-O-C(=O)-]為較佳。
前述式(a10-1)中,Wax1
為可具有取代基之芳香族烴基。
作為Wax1
中之芳香族烴基,可舉出如從可具有取代基之芳香環去除(nax1
+1)個氫原子之基。在此之芳香環只要係具有4n+2個π電子之環狀共軛系統,則無特別限定,可為單環式亦可為多環式。芳香環之碳數係以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。作為該芳香環,具體地可舉出如苯、萘、蒽、菲等之芳香族烴環;構成前述芳香族烴環之碳原子之一部分被雜原子所取代之芳香族雜環等。作為芳香族雜環中之雜原子,可舉出如氧原子、硫原子、氮原子等。作為芳香族雜環,具體地可舉出如吡啶環、噻吩環等。
又,作為Wax1
中之芳香族烴基,也可舉出如從包含2個以上之可具有取代基之芳香環之芳香族化合物(例如聯苯、茀等)去除(nax1
+1)個氫原子之基。
上述之中,作為Wax1
,以從苯、萘、蒽或聯苯去除(nax1
+1)個氫原子之基為佳,以從苯或萘去除(nax1
+1)個氫原子之基為較佳,以從苯去除(nax1
+1)個氫原子之基為更佳。
Wax1
中之芳香族烴基係亦可具有取代基,亦可不具有取代基。作為前述取代基,可舉出例如,烷基、烷氧基、鹵素原子、鹵化烷基等。作為當作前述取代基之烷基、烷氧基、鹵素原子、鹵化烷基,可舉出如與、例舉作為Yax1
中之環狀之脂肪族烴基之取代基者為相同者。前述取代基係以碳數1~5之直鏈狀或分支鏈狀之烷基為佳,以碳數1~3之直鏈狀或分支鏈狀之烷基為較佳,以乙基或甲基為更佳,以甲基為特佳。Wax1
中之芳香族烴基係以不具有取代基為佳。
前述式(a10-1)中,nax1
為1以上之整數,以1~10之整數為佳,以1~5之整數為較佳,以1、2或3為更佳,以1為特佳。
以下,展示前述式(a10-1)所示之構成單位(a10)之具體例。
以下之各式中,Rα
表示氫原子、甲基或三氟甲基。
(A1)成分所具有之構成單位(a10)可為1種,亦可為2種以上。
(A1)成分在具有構成單位(a10)之情況,相對於構成(A1)成分之全構成單位之合計(100莫耳%),(A1)成分中之構成單位(a10)之比例係以5~70莫耳%為佳,以10~65莫耳%為較佳,以15~60莫耳%為特佳。
藉由將構成單位(a10)之比例作成下限值以上,感度變得更加容易提高。另一方面,藉由作成上限值以下,可取得與其他構成單位之平衡,且各種微影特性變得更加良好。
≪構成單位(a1)≫
構成單位(a1)為包含因酸之作用而極性增加之酸分解性基的構成單位。
作為構成單位(a1)中之酸解離性基,可舉出如至今提出當作化學增幅型阻劑用之基質樹脂之酸解離性基者。
作為當作化學增幅型阻劑用之基質樹脂之酸解離性基所提出者,具體地可分別舉出如上述之「縮醛型酸解離性基」、上述之「第3級烷基酯型酸解離性基」及「第3級烷基氧羰基酸解離性基」。
縮醛型酸解離性基:
前述極性基之中,作為保護羧基或羥基之酸解離性基,可舉出例如,下述一般式(a1-r-1)所示之酸解離性基(以下有稱為「縮醛型酸解離性基」的情況)。
式(a1-r-1)中,Ra’1
及Ra’2
之中,至少一者係以氫原子為佳,以雙方皆係氫原子為較佳。
Ra’1
或Ra’2
為烷基時,作為該烷基,可舉出如與在關於上述α取代丙烯酸酯之說明中,例舉作為可鍵結於α位碳原子上之取代基的烷基為相同者,以碳數1~5之烷基為佳。具體地較佳可舉出如直鏈狀或分支鏈狀之烷基。更具體地可舉出如甲基、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,以甲基或乙基為較佳,以甲基為特佳。
式(a1-r-1)中,作為Ra’3
之烴基,可舉出如直鏈狀或分支鏈狀之烷基、或環狀之烴基。
該直鏈狀之烷基係以碳數1~5為佳,以碳數1~4為較佳,以碳數1或2為更佳。具體地可舉出如甲基、乙基、n-丙基、n-丁基、n-戊基等。該等之中亦以甲基、乙基或n-丁基為佳,甲基或乙基為較佳。
該分支鏈狀之烷基係以碳數3~10為佳,碳數3~5為較佳。具體地可舉出如異丙基、異丁基、tert-丁基、異戊基、新戊基、1,1-二乙基丙基、2,2-二甲基丁基等,以異丙基為佳。
Ra’3
成為環狀之烴基時,該烴基可為脂肪族烴基亦可為芳香族烴基,又,可為多環式基亦可為單環式基。
作為單環式基之脂肪族烴基,以從單環烷去除1個氫原子之基為佳。作為該單環烷,以碳數3~6者為佳,具體地可舉出如環戊烷、環己烷等。
作為多環式基之脂肪族烴基,以從多環烷去除1個氫原子之基為佳,作為該多環烷,以碳數7~12者為佳,具體地可舉出如金剛烷、降莰烷、異莰烷、三環癸烷、四環十二烷等。
Ra’3
之環狀之烴基成為芳香族烴基時,該芳香族烴基為具有至少1個芳香環之烴基。
該芳香環只要係具有4n+2個π電子之環狀共軛系統,則無特別限定,可為單環式亦可為多環式。芳香環之碳數係以5~30為佳,以碳數5~20為較佳,以碳數6~15為更佳,碳數6~12為特佳。
作為芳香環,具體地可舉出如,苯、萘、蒽、菲等之芳香族烴環;構成前述芳香族烴環之碳原子之一部分被雜原子所取代之芳香族雜環等。作為芳香族雜環中之雜原子,可舉出如氧原子、硫原子、氮原子等。作為芳香族雜環,具體地可舉出如吡啶環、噻吩環等。
作為Ra’3
中之芳香族烴基,具體地可舉出如,從前述芳香族烴環或芳香族雜環去除1個氫原子之基(芳基或雜芳基);從包含2個以上芳香環之芳香族化合物(例如聯苯、茀等)去除1個氫原子之基;前述芳香族烴環或芳香族雜環之1個氫原子被伸烷基所取代之基(例如,苄基、苯乙基、1-萘基甲基、2-萘基甲基、1-萘基乙基、2-萘基乙基等之芳基烷基等)等。鍵結於前述芳香族烴環或芳香族雜環之伸烷基之碳數係以1~4為佳,以碳數1~2為較佳,以碳數1為特佳。
Ra’3
中之環狀烴基係亦可具有取代基。作為該取代基,可舉出例如,-RP1
、-RP2
-O-RP1
、
-RP2
-CO-RP1
、-RP2
-CO-ORP1
、-RP2
-O-CO-RP1
、-RP2
-OH、-RP2
-CN或-RP2
-COOH(以下亦將該等取代基統稱為「Rax5
」)等。在此,RP1
為碳數1~10之1價鏈狀飽和烴基、碳數3~20之1價脂肪族環狀飽和烴基或碳數6~30之1價芳香族烴基。又,RP2
為單鍵、碳數1~10之2價鏈狀飽和烴基、碳數3~20之2價脂肪族環狀飽和烴基或碳數6~30之2價芳香族烴基。但,RP1
及RP2
之鏈狀飽和烴基、脂肪族環狀飽和烴基及芳香族烴基所具有之氫原子之一部分或全部亦可被氟原子所取代。上述脂肪族環狀烴基係可具有1個單獨1種上述取代基,亦可具有上述取代基中之複數種各1個以上。
作為碳數1~10之1價鏈狀飽和烴基,可舉出例如,甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基、癸基等。
作為碳數3~20之1價脂肪族環狀飽和烴基,可舉出例如,環丙基、環丁基、環戊基、環己基、環庚基、環辛基、環癸基、環十二基等之單環式脂肪族飽和烴基;雙環[2.2.2]辛基、三環[5.2.1.02,6
]癸基、三環[3.3.1.13,7
]癸基、四環[6.2.1.13,6
.02,7
]十二基、金剛烷基等之多環式脂肪族飽和烴基。
作為碳數6~30之1價芳香族烴基,可舉出例如,從苯、聯苯、茀、萘、蒽、菲等之芳香族烴環去除1個氫原子之基。
在Ra’3
與Ra’1
、Ra’2
之任一者結合而形成環時,作為該環式基,以4~7員環為佳,以4~6員環為較佳。作為該環式基之具體例,可舉出如四氫吡喃基、四氫呋喃基等。
第3級烷基酯型酸解離性基:
上述極性基之中,作為保護羧基之酸解離性基,可舉出例如,下述一般式(a1-r-2)所示之酸解離性基。
尚且,下述式(a1-r-2)所示之酸解離性基之中,以下為了方便有將藉由烷基所構成者稱為「第3級烷基酯型酸解離性基」的情況。
作為Ra’4
之烴基,可舉出如直鏈狀或分支鏈狀之烷基、鏈狀或環狀之烯基,或,環狀烴基。
Ra’4
中之直鏈狀或分支鏈狀之烷基、環狀烴基(單環式基之脂肪族烴基、多環式基之脂肪族烴基、芳香族烴基)係可舉出如與前述Ra’3
為相同者。
Ra’4
中之鏈狀或環狀之烯基係以碳數2~10之烯基為佳。
作為Ra’5
、Ra’6
之烴基,可舉出如與前述Ra’3
為相同者。
Ra’5
與Ra’6
互相結合而形成環時,可適宜舉出如下述一般式(a1-r2-1)所示之基、下述一般式(a1-r2-2)所示之基、下述一般式(a1-r2-3)所示之基。
另一方面,Ra’4
~Ra’6
並未互相結合,而為獨立之烴基時,可適宜舉出如下述一般式(a1-r2-4)所示之基。
[式(a1-r2-1)中,Ra’10
表示一部分可被鹵素原子或含雜原子基所取代之直鏈狀或分支鏈狀之碳數1~12之烷基。Ra’11
表示會與Ra’10
所鍵結之碳原子一同形成脂肪族環式基的基。式(a1-r2-2)中,Ya為碳原子。Xa係與Ya一同形成環狀烴基的基。該環狀烴基所具有之氫原子之一部分或全部亦可被取代。Ra101
~Ra103
係各自獨立為氫原子、碳數1~10之1價鏈狀飽和烴基或碳數3~20之1價脂肪族環狀飽和烴基。該鏈狀飽和烴基及脂肪族環狀飽和烴基所具有之氫原子之一部分或全部係亦可被取代。Ra101
~Ra103
之2個以上亦可互相結合而形成環狀構造。式(a1-r2-3)中,Yaa為碳原子。Xaa係會與Yaa一同形成脂肪族環式基的基。Ra104
為可具有取代基之芳香族烴基。式(a1-r2-4)中,Ra’12
及Ra’13
係各自獨立為碳數1~10之1價鏈狀飽和烴基或氫原子。該鏈狀飽和烴基所具有之氫原子之一部分或全部係亦可被取代。Ra’14
為可具有取代基之烴基。*表示鍵結處。]
上述之式(a1-r2-1)中,Ra’10
為一部分可被鹵素原子或含雜原子基所取代之直鏈狀或分支鏈狀之碳數1~12之烷基。
Ra’10
中之直鏈狀之烷基為碳數1~12,以碳數1~10為佳,碳數1~5為特佳。
作為Ra’10
中之分支鏈狀之烷基,可舉出如前述Ra’3
相同者。
Ra’10
中之烷基之一部分亦可被鹵素原子或含雜原子基所取代。例如,構成烷基之氫原子之一部分亦可被鹵素原子或含雜原子基所取代。又,構成烷基之碳原子(亞甲基等)之一部分亦可被含雜原子基所取代。
作為在此所稱之雜原子,可舉出如氧原子、硫原子、氮原子。作為含雜原子基,可舉出如,(-O-)、-C(=O)-O-、-O-C(=O)-、-C(=O)-、-O-C(=O)-O-、-C(=O)-NH-、-NH-、-S-、-S(=O)2
-、-S(=O)2
-O-等。
式(a1-r2-1)中,Ra’11
(與Ra’10
鍵結之碳原子一同經形成之脂肪族環式基)係以例舉作為式(a1-r-1)中之Ra’3
之單環式基或多環式基之脂肪族烴基(脂環式烴基)的基為佳。
式(a1-r2-2)中,作為Xa與Ya一同形成之環狀烴基,可舉出如,從前述式(a1-r-1)中之Ra’3
中之環狀1價烴基(脂肪族烴基)更去除1個以上氫原子之基。
Xa與Ya一同形成之環狀烴基係亦可具有取代基。作為該取代基,可舉出如與上述Ra’3
中之環狀烴基可具有之取代基為相同者。
式(a1-r2-2)中,作為Ra101
~Ra103
中之碳數1~10之1價鏈狀飽和烴基,可舉出例如,甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基、癸基等。
作為Ra101
~Ra103
中之碳數3~20之1價脂肪族環狀飽和烴基,可舉出例如,環丙基、環丁基、環戊基、環己基、環庚基、環辛基、環癸基、環十二基等之單環式脂肪族飽和烴基;雙環[2.2.2]辛基、三環[5.2.1.02,6
]癸基、三環[3.3.1.13,7
]癸基、四環[6.2.1.13,6
.02,7
]十二基、金剛烷基等之多環式脂肪族飽和烴基等。
從合成容易性之觀點,Ra101
~Ra103
之中亦以氫原子、碳數1~10之1價鏈狀飽和烴基為佳,其中亦以氫原子、甲基、乙基為較佳氫原子為特佳。
作為上述Ra101
~Ra103
所示之鏈狀飽和烴基,或脂肪族環狀飽和烴基所具有之取代基,可舉出例如,與上述Rax5
相同之基。
作為藉由Ra101
~Ra103
之2個以上互相結合形成環狀構造所生成之包含碳-碳雙鍵之基,可舉出例如,環戊烯基、環己烯基、甲基環戊烯基、甲基環己烯基、環亞戊基乙烯基、環亞己基乙烯基等。從合成容易性之觀點,該等之中係以環戊烯基、環己烯基、環亞戊基乙烯基為佳。
式(a1-r2-3)中,Xaa與Yaa一同形成之脂肪族環式基係以例舉作為式(a1-r-1)中之Ra’3
之單環式基或多環式基之脂肪族烴基的基為佳。
式(a1-r2-3)中,作為Ra104
中之芳香族烴基,可舉出如從碳數5~30之芳香族烴環去除1個以上氫原子之基。其中,Ra104
係以從碳數6~15之芳香族烴環去除1個以上氫原子之基為佳,以從苯、萘、蒽或菲去除1個以上氫原子之基為較佳,以從苯、萘或蒽去除1個以上氫原子之基為更佳,以從苯或萘去除1個以上氫原子之基為特佳,以從苯去除1個以上氫原子之基為最佳。
作為式(a1-r2-3)中之Ra104
可具有之取代基,可舉出例如,甲基、乙基、丙基、羥基、羧基、鹵素原子(氟原子、氯原子、溴原子等)、烷氧基(甲氧基、乙氧基、丙氧基、丁氧基等)、烷氧基羰基等。
式(a1-r2-4)中,Ra’12
及Ra’13
係各自獨立為碳數1~10之1價鏈狀飽和烴基或氫原子。作為Ra’12
及Ra’13
中之碳數1~10之1價鏈狀飽和烴基,可舉出如與上述Ra101
~Ra103
中之碳數1~10之1價鏈狀飽和烴基為相同者。該鏈狀飽和烴基所具有之氫原子之一部分或全部係亦可被取代。
其中,Ra’12
及Ra’13
係以氫原子、碳數1~5之烷基為佳,以碳數1~5之烷基為較佳,以甲基、乙基為更佳,以甲基為特佳。
上述Ra’12
及Ra’13
所示之鏈狀飽和烴基在經取代時,作為該取代基,可舉出例如,與上述Rax5
相同之基。
式(a1-r2-4)中,Ra’14
為可具有取代基之烴基。作為Ra’14
中之烴基,可舉出如直鏈狀或分支鏈狀之烷基,或環狀烴基。
Ra’14
中之直鏈狀之烷基係以碳數1~5為佳,以1~4為較佳,以1或2為更佳。具體地可舉出如甲基、乙基、n-丙基、n-丁基、n-戊基等。該等之中亦以甲基、乙基或n-丁基為佳,以甲基或乙基為較佳。
Ra’14
中之分支鏈狀之烷基係以碳數3~10為佳,以3~5為較佳。具體地可舉出如,異丙基、異丁基、tert-丁基、異戊基、新戊基、1,1-二乙基丙基、2,2-二甲基丁基等,以異丙基為佳。
Ra’14
在成為環狀烴基時,該烴基可為脂肪族烴基,亦可為芳香族烴基,又,可為多環式基,亦可為單環式基。
作為單環式基之脂肪族烴基,以從單環烷去除1個氫原子之基為佳。作為該單環烷,以碳數3~6者為佳,具體地可舉出如環戊烷、環己烷等。
作為多環式基之脂肪族烴基,以從多環烷去除1個氫原子之基為佳,作為該多環烷,以碳數7~12者為佳,具體地可舉出如金剛烷、降莰烷、異莰烷、三環癸烷、四環十二烷等。
作為Ra’14
中之芳香族烴基,可舉出如與Ra104
中之芳香族烴基為相同者。其中,Ra’14
係以從碳數6~15之芳香族烴環去除1個以上氫原子之基為佳,以從苯、萘、蒽或菲去除1個以沆氫原子1個以上之基為較佳,以從苯、萘或蒽去除1個以上氫原子之基為更佳,以從萘或蒽去除1個以上氫原子之基為特佳,以從萘去除1個以上氫原子之基為最佳。
作為Ra’14
可具有之取代基,可舉出如與Ra104
可具有之取代基為相同者。
式(a1-r2-4)中之Ra’14
為萘基時,與前述式(a1-r2-4)中之第3級碳原子鍵結之位置可為萘基之1位或2位之任一者。
式(a1-r2-4)中之Ra’14
為蒽基時,與前述式(a1-r2-4)中之第3級碳原子鍵結之位置可為蒽基之1位、2位或9位之任一者。
以下例舉前述式(a1-r2-1)所示之基之具體例。
以下例舉前述式(a1-r2-2)所示之基之具體例。
以下例舉前述式(a1-r2-3)所示之基之具體例。
以下例舉前述式(a1-r2-4)所示之基之具體例。
第3級烷基氧羰基酸解離性基:
前述極性基之中,作為保護羥基之酸解離性基,可舉出例如,下述一般式(a1-r-3)所示之酸解離性基(以下為了方便有稱為「第3級烷基氧羰基酸解離性基」的情況)。
式(a1-r-3)中,Ra’7
~Ra’9
各自係以碳數1~5之烷基為佳,以碳數1~3之烷基為較佳。
又,各烷基之合計碳數係以3~7為佳,以碳數3~5為較佳,以碳數3~4為最佳。
作為構成單位(a1),可舉出如,由鍵結於α位碳原子之氫原子可被取代基所取代之丙烯酸酯所衍生之構成單位、由丙烯醯胺所衍生之構成單位、由羥基苯乙烯或羥基苯乙烯衍生物所衍生之構成單位之羥基中之氫原子之至少一部分被前述包含酸分解性基之取代基所保護之構成單位、由乙烯基安息香酸或乙烯基安息香酸衍生物所衍生之構成單位之-C(=O)-OH中之氫原子之至少一部分被前述包含酸分解性基之取代基所保護之構成單位等。
作為構成單位(a1),上述之中亦以由鍵結於α位碳原子之氫原子可被取代基取代之丙烯酸酯所衍生之構成單位為佳。作為該構成單位(a1)之較佳具體例,可舉出如下述一般式(a1-1)或(a1-2)所示之構成單位。
[式中,R為氫原子、碳數1~5之烷基或碳數1~5之鹵化烷基。Va1
為可具有醚鍵之2價烴基。na1
為0~2之整數。Ra1
為上述一般式(a1-r-1)或(a1-r-2)所示之酸解離性基。Wa1
為na2
+1價之烴基,na2
為1~3之整數,Ra2
為上述一般式(a1-r-1)或(a1-r-3)所示之酸解離性基。]
前述式(a1-1)中,R之碳數1~5之烷基係以碳數1~5之直鏈狀或分支鏈狀之烷基為佳,具體地可舉出如,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之烷基之氫原子之一部分或全部被鹵素原子所取代之基。作為該鹵素原子,可舉出如氟原子、氯原子、溴原子、碘原子等,尤其係以氟原子為佳。
R係以氫原子、碳數1~5之烷基或碳數1~5之氟化烷基為佳,從工業上之取得容易度來看,以氫原子或甲基為最佳。
前述式(a1-1)中,Va1
中之2價烴基可為脂肪族烴基,亦可為芳香族烴基。
作為當作Va1
中之2價烴基之脂肪族烴基可為飽和,亦可為不飽和,通常係以飽和為佳。
作為該脂肪族烴基,更具體地可舉出如,直鏈狀或分支鏈狀之脂肪族烴基,或,構造中包含環之脂肪族烴基等。
前述直鏈狀之脂肪族烴基係以碳數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。
作為直鏈狀之脂肪族烴基,以直鏈狀之伸烷基為佳,具體地可舉出如亞甲基[-CH2
-]、伸乙基[-(CH2
)2
-]、三亞甲基[-(CH2
)3
-]、四亞甲基[-(CH2
)4
-]、五亞甲基[-(CH2
)5
-]等。
前述分支鏈狀之脂肪族烴基係以碳數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。作為分支鏈狀之脂肪族烴基,以分支鏈狀之伸烷基為佳,具體地可舉出如,-CH(CH3
)-、-CH(CH2
CH3
)-、-C(CH3
)2
-、
-C(CH3
)(CH2
CH3
)-、-C(CH3
)(CH2
CH2
CH3
)-、-C(CH2
CH3
)2
-等之烷基亞甲基;-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
-等之烷基三亞甲基;-CH(CH3
)CH2
CH2
CH2
-、
-CH2
CH(CH3
)CH2
CH2
-等之烷基四亞甲基等之烷基伸烷基等。作為烷基伸烷基中之烷基,以碳數1~5之直鏈狀之烷基為佳。
作為前述構造中包含環之脂肪族烴基,可舉出如,脂環式烴基(從脂肪族烴環去除2個氫原子之基)、脂環式烴基鍵結於直鏈狀或分支鏈狀之脂肪族烴基末端之基、脂環式烴基存在於直鏈狀或分支鏈狀之脂肪族烴基之途中之基等。作為前述直鏈狀或分支鏈狀之脂肪族烴基,可舉出如與前述直鏈狀之脂肪族烴基或前述分支鏈狀之脂肪族烴基為相同者。
前述脂環式烴基係以碳數3~20為佳,以碳數3~12為較佳。
前述脂環式烴基係可為多環式,亦可為單環式。作為單環式之脂環式烴基,以從單環烷去除2個氫原子之基為佳。該單環烷係以碳數3~6者為佳,具體地可舉出如環戊烷、環己烷等。作為多環式之脂環式烴基,以從多環烷去除2個氫原子之基為佳,該多環烷係以碳數7~12者為佳,具體地可舉出如金剛烷、降莰烷、異莰烷、三環癸烷、四環十二烷等。
作為當作Va1
中之2價烴基之芳香族烴基,為具有芳香環之烴基。
該芳香族烴基係以碳數3~30為佳,以5~30為較佳,以5~20為更佳,以6~15為特佳,以6~12為最佳。但,該碳數係作為不包含取代基中之碳數者。
作為芳香族烴基所具有之芳香環,具體地可舉出如,苯、聯苯、茀、萘、蒽、菲等之芳香族烴環;構成前述芳香族烴環之碳原子之一部分被雜原子所取代之芳香族雜環等。作為芳香族雜環中之雜原子,可舉出如氧原子、硫原子、氮原子等。
作為該芳香族烴基,具體地可舉出如,從前述芳香族烴環去除2個氫原子之基(伸芳基);從前述芳香族烴環去除1個氫原子之基(芳基)之1個氫原子被伸烷基取代之基(例如,苄基、苯乙基、1-萘基甲基、2-萘基甲基、1-萘基乙基、2-萘基乙基等之從芳基烷基中之芳基再去除1個氫原子之基)等。前述伸烷基(芳基烷基中之烷基鏈)之碳數係以1~4為佳,以1~2為較佳,以1為特佳。
前述式(a1-1)中,Ra1
為上述式(a1-r-1)或(a1-r-2)所示之酸解離性基。
前述式(a1-2)中,Wa1
中之na2
+1價之烴基可為脂肪族烴基,亦可為芳香族烴基。該脂肪族烴基係意指不具有芳香族性之烴基,且可為飽和,亦可為不飽和,通常係以飽和為佳。作為前述脂肪族烴基,可舉出如,直鏈狀或分支鏈狀之脂肪族烴基、構造中包含環之脂肪族烴基,或組合直鏈狀或分支鏈狀之脂肪族烴基與構造中包含環之脂肪族烴基而成之基。前述na2
+1價係以2~4價為佳,以2或3價為較佳。
前述式(a1-2)中,Ra2
為上述一般式(a1-r-1)或(a1-r-3)所示之酸解離性基。
以下例示前述式(a1-1)所示之構成單位之具體例。以下之各式中,Rα
表示氫原子、甲基或三氟甲基。
以下例示前述式(a1-2)所示之構成單位之具體例。
(A1)成分所具有之構成單位(a1)係可為1種,亦可為2種以上。
作為構成單位(a1),由於能容易更加提高利用電子線或EUV所成之微影中之特性(感度、形狀等),故以前述式(a1-1)所示之構成單位為較佳。
其中,作為構成單位(a1),以包含下述一般式(a1-1-1)所示之構成單位者為特佳。
前述式(a1-1-1)中,R、Va1
及na1
係與前述式(a1-1)中之R、Va1
及na1
相同。
關於一般式(a1-r2-1)、(a1-r2-3)或(a1-r2-4)所示之酸解離性基之說明係如同上述。
相對於構成該(A1)成分之全構成單位之合計(100莫耳%),(A1)成分中之構成單位(a1)之比例係以5~80莫耳%為佳,以10~75莫耳%為較佳,以30~70莫耳%為更佳。
藉由將構成單位(a1)之比例作成前述之為佳範圍之下限值以上,感度、解像性、粗糙度改善等之微影特性會提升。另一方面,在前述之為佳範圍之上限值以下時,可取得與其他構成單位之平衡,各種微影特性變得良好。
≪其他構成單位≫
(A1)成分可為除了具有上述構成單位(a10)及構成單位(a1)以外,因應必要具有其他構成單位者。
作為其他構成單位,可舉出例如,含有含內酯之環式基、含-SO2
-之環式基或含碳酸酯之環式基的構成單位(a2);包含含極性基之脂肪族烴基的構成單位(a3);包含酸非解離性之脂肪族環式基的構成單位(a4);由苯乙烯或苯乙烯衍生物所衍生之構成單位(st)等。
關於構成單位(a2):
(A1)成分可為具有構成單位(a1),以及含有含內酯之環式基、含-SO2
-之環式基或含碳酸酯之環式基的構成單位(a2)(但,該當於構成單位(a1)者除外)者。
構成單位(a2)之含內酯之環式基、含-SO2
-之環式基或含碳酸酯之環式基在將(A1)成分使用於阻劑膜之形成時,在提高阻劑膜對基板之密著性上為有效者。又,藉由具有構成單位(a2),由於例如適當調整酸擴散長度、提高阻劑膜對基板之密著性、適當調整顯像時之溶解性等之效果,而微影特性等變得良好。
「含內酯之環式基」係指表示在其環骨架中包含含有-O-C(=O)-之環(內酯環)之環式基。將內酯環計數作第一個環,在僅有內酯環時則為單環式基,在更具有其他環構造時,無關其之構造皆稱為多環式基。含內酯之環式基可為單環式基,亦可為多環式基。
作為構成單位(a2)中之含內酯之環式基,並無特別限定,可使用任意者。具體地可舉出如下述一般式(a2-r-1) ~(a2-r-7)所分別表示之基。
[式中,Ra’21
係各自獨立為氫原子、烷基、烷氧基、鹵素原子、鹵化烷基、羥基、-COOR”、-OC(=O)R”、羥基烷基或氰基;R”為氫原子、烷基、含內酯之環式基、含碳酸酯之環式基、或含-SO2
-之環式基;A”為可包含氧原子(-O-)或硫原子(-S-)之碳數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。]
前述一般式(a2-r-1)~(a2-r-7)中,作為Ra’21
中之烷基,以碳數1~6之烷基為佳。該烷基係以直鏈狀或分支鏈狀為佳。具體地可舉出如甲基、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。該等之中,以甲基或乙基為佳,以甲基為特佳。
作為Ra’21
中之烷氧基,以碳數1~6之烷氧基為佳。該烷氧基係以直鏈狀或分支鏈狀為佳。具體地可舉出如,作為前述Ra’21
中之烷基所例舉之烷基與氧原子(-O-)連結而成之基。
作為Ra’21
中之鹵素原子,可舉出如氟原子、氯原子、溴原子、碘原子等,氟原子為佳。
作為Ra’21
中之鹵化烷基,可舉出如前述Ra’21
中之烷基之氫原子之一部分或全部被前述鹵素原子所取代之基。作為該鹵化烷基,以氟化烷基為佳,尤其係以全氟烷基為佳。
在Ra’21
中之-COOR”、-OC(=O)R”中,R”皆為氫原子、烷基、含內酯之環式基、含碳酸酯之環式基、或含-SO2
-之環式基。
作為R”中之烷基,可為直鏈狀、分支鏈狀、環狀之任一者,碳數係以1~15為佳。
R”為直鏈狀或分支鏈狀之烷基時,以碳數1~10為佳,以碳數1~5為更佳,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。具體地可舉出如,從可經氟原子或氟化烷基所取代,或亦可不經取代之單環烷去除1個以上氫原子之基;從雙環烷、三環烷、四環烷等之多環烷去除1個以上氫原子之基等。更具體地可舉出如,從環戊烷、環己烷等之單環烷去除1個以上氫原子之基;從金剛烷、降莰烷、異莰烷、三環癸烷、四環十二烷等之多環烷去除1個以上氫原子之基等。
作為R”中之含內酯之環式基,可舉出如與前述一般式(a2-r-1)~(a2-r-7)所分別表示之基為相同者。
作為R”中之含碳酸酯之環式基,係與後述之含碳酸酯之環式基為相同,具體地可舉出如一般式(ax3-r-1)~(ax3-r-3)所分別表示之基。
作為R”中之含-SO2
-之環式基,係與後述之含-SO2
-之環式基為相同,具體地可舉出如一般式(a5-r-1)~(a5-r-4)所分別表示之基。
作為Ra’21
中之羥基烷基,以碳數1~6者為佳,具體地可舉出如,前述Ra’21
中之烷基之氫原子之至少1各被羥基取代之基。
前述一般式(a2-r-2)、(a2-r-3)、(a2-r-5)中,作為A”中之碳數1~5之伸烷基,以直鏈狀或分支鏈狀之伸烷基為佳,可舉出如亞甲基、伸乙基、伸正丙基、伸異丙基等。該伸烷基在包含氧原子或硫原子時,作為其具體例,可舉出如在前述伸烷基之末端或碳原子間存在-O-或-S-之基,可舉出例如O-CH2
-、-CH2
-O-CH2
-、-S-CH2
-、-CH2
-S-CH2
-等。作為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,以亞甲基為最佳。
以下例舉一般式(a2-r-1)~(a2-r-7)所分別表示之基之具體例。
「含-SO2
-之環式基」係指表示在該環骨架中含有包含-SO2
-之環的環式基,具體而言,-SO2
-中之硫原子(S)形成環式基環骨架一部分之環式基。將該環骨架中包含-SO2
-之環計數作為第一個環,
在僅有該環時則為單環式基,在更具有其他環構造時,則無關其之構造皆稱為多環式基。含-SO2
-之環式基可為單環式基亦可為多環式基。含-SO2
-之環式基尤其係以在該環骨架中包含-O-SO2
-之環式基,即含有-O-SO2
-中之-O-S-會形成環骨架一部分之磺內酯(sultone)環的環式基為佳。
作為含-SO2
-之環式基,更具體地可舉出如下述一般式(a5-r-1)~(a5-r-4)所分別表示之基。
[式中,Ra’51
係各自獨立表示氫原子、烷基、烷氧基、鹵素原子、鹵化烷基、羥基、-COOR”、-OC(=O)R”、羥基烷基或氰基;R”為氫原子、烷基、含內酯之環式基、含碳酸酯之環式基、或含-SO2
-之環式基;A”為可包含氧原子或硫原子之碳數1~5之伸烷基、氧原子或硫原子,n’為0~2之整數。]
前述一般式(a5-r-1)~(a5-r-2)中,A”係與前述一般式(a2-r-2)、(a2-r-3)、(a2-r-5)中之A”相同。
作為Ra’51
中之烷基、烷氧基、鹵素原子、鹵化烷基、-COOR”、-OC(=O)R”、羥基烷基,分別可舉出如與在關於前述一般式(a2-r-1)~(a2-r-7)中之Ra’21
之說明中所例舉者為相同者。
以下例舉一般式(a5-r-1)~(a5-r-4)所分別表示之基之具體例。式中之「Ac」表示乙醯基。
「含碳酸酯之環式基」係指表示在該環骨架中含有包含-O-C(=O)-O-之環(碳酸酯環)的環式基。將碳酸酯環計數作為第一個環,僅有碳酸酯環時則為單環式基,在更具有其他環構造時,無關其之構造皆稱為多環式基。含碳酸酯之環式基可為單環式基,亦可為多環式基。
作為含碳酸酯環之環式基,並無特別限定而能使用任意者。具體地可舉出如下述一般式(ax3-r-1)~(ax3-r-3)所分別表示之基。
[式中,Ra’x31
係各自獨立表示氫原子、烷基、烷氧基、鹵素原子、鹵化烷基、羥基、-COOR”、-OC(=O)R”、羥基烷基或氰基;R”為氫原子、烷基、含內酯之環式基、含碳酸酯之環式基、或含-SO2
-之環式基;A”為可包含氧原子或硫原子之碳數1~5之伸烷基、氧原子或硫原子,p’為0~3之整數,q’為0或1。]
前述一般式(ax3-r-2)~(ax3-r-3)中,A”係與前述一般式(a2-r-2)、(a2-r-3)、(a2-r-5)中之A”相同。
作為Ra’31
中之烷基、烷氧基、鹵素原子、鹵化烷基、-COOR”、-OC(=O)R”、羥基烷基,分別可舉出如與在關於前述一般式(a2-r-1)~(a2-r-7)中之Ra’21
之說明中所例舉者為相同者。
以下例舉一般式(ax3-r-1)~(ax3-r-3)所分別表示之基之具體例。
作為構成單位(a2),其中亦以由鍵結於α位碳原子之氫原子可被取代基所取代之丙烯酸酯所衍生之構成單位為佳。
該構成單位(a2)係以下述一般式(a2-1)所示之構成單位為佳。
[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-時,Ya21
不會成為-CO-。Ra21
為含內酯之環式基、含碳酸酯之環式基、或含-SO2
-之環式基。]
前述式(a2-1)中,R係與前述相同。作為R,以氫原子、碳數1~5之烷基或碳數1~5之氟化烷基為佳,從工業上之取得容易度來看,以氫原子或甲基為特佳。
前述式(a2-1)中,作為Ya21
中之2價連結基,並無特別限定,可適宜舉出如,可具有取代基之2價烴基、包含雜原子之2價連結基等。
・可具有取代基之2價烴基:
Ya21
為可具有取代基之2價烴基時,該烴基可為脂肪族烴基,亦可為芳香族烴基。
・・Ya21
中之脂肪族烴基
脂肪族烴基係意指具有芳香族性之烴基。該脂肪族烴基可為飽和,亦可為不飽和,通常係以飽和為佳。作為前述脂肪族烴基,可舉出如直鏈狀或分支鏈狀之脂肪族烴基,或構造中包含環之脂肪族烴基等。
・・・直鏈狀或分支鏈狀之脂肪族烴基
該直鏈狀之脂肪族烴基係以碳數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。
作為直鏈狀之脂肪族烴基,以直鏈狀之伸烷基為佳,具體地可舉出如亞甲基[-CH2
-]、伸乙基[-(CH2
)2
-]、三亞甲基[-(CH2
)3
-]、四亞甲基[-(CH2
)4
-]、五亞甲基[-(CH2
)5
-]等。
該分支鏈狀之脂肪族烴基係以碳數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。
作為分支鏈狀之脂肪族烴基,以分支鏈狀之伸烷基為佳,具體地可舉出如-CH(CH3
)-、-CH(CH2
CH3
)-、
-C(CH3
)2
-、-C(CH3
)(CH2
CH3
)-、-C(CH3
)(CH2
CH2
CH3
)-、
-C(CH2
CH3
)2
-等之烷基亞甲基;-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
-等之烷基三亞甲基;
-CH(CH3
)CH2
CH2
CH2
-、-CH2
CH(CH3
)CH2
CH2
-等之烷基四亞甲基等之烷基伸烷基等。作為烷基伸烷基中之烷基,以碳數1~5之直鏈狀之烷基為佳。
前述直鏈狀或分支鏈狀之脂肪族烴基係可具有取代基,亦可不具有取代基。作為該取代基,可舉出如氟原子、經氟原子取代之碳數1~5之氟化烷基、羰基等。
・・・構造中包含環之脂肪族烴基
該構造中包含環之脂肪族烴基,可舉出如,環構造中可包含含有雜原子之取代基之環狀之脂肪族烴基(從脂肪族烴環去除2個氫原子之基)、前述環狀之脂肪族烴基鍵結於直鏈狀或分支鏈狀脂肪族烴基末端之基、前述環狀之脂肪族烴基位於直鏈狀或分支鏈狀之脂肪族烴基之途中之基等。作為前述直鏈狀或分支鏈狀之脂肪族烴基,可舉出如與前述相同者。
環狀之脂肪族烴基係以碳數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,亦可為單環式基。作為單環式之脂環式烴基,以從單環烷去除2個氫原子之基為佳。作為該單環烷,以碳數3~6者為佳,具體地可舉出如環戊烷、環己烷等。作為多環式之脂環式烴基,以從多環烷去除2個氫原子之基為佳,作為該多環烷,以碳數7~12者為佳,具體地可舉出如金剛烷、降莰烷、異莰烷、三環癸烷、四環十二烷等。
環狀之脂肪族烴基係可具有取代基,亦可不具有取代基。作為該取代基,可舉出如烷基、烷氧基、鹵素原子、鹵化烷基、羥基、羰基等。
作為當作前述取代基之烷基,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。
作為當作前述取代基之烷氧基,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、乙氧基為更佳。
作為當作前述取代基之鹵素原子,可舉出如氟原子、氯原子、溴原子、碘原子等,以氟原子為佳。
作為當作前述取代基之鹵化烷基,可舉出如前述烷基之氫原子之一部分或全部被前述鹵素原子所取代之基。
環狀之脂肪族烴基中,構成其環構造之碳原子之一部分也可被包含雜原子之取代基所取代。作為該包含雜原子之取代基,以-O-、-C(=O)-O-、-S-、-S(=O)2
-、
-S(=O)2
-O-為佳。
・・Ya21
中之芳香族烴基
該芳香族烴基為具有至少1個芳香環之烴基。
該芳香環只要係具有4n+2個π電子之環狀共軛系,則無特別限定,可為單環式,亦可為多環式。芳香環之碳數係以5~30為佳,碳數係以5~20為較佳,以碳數6~15為更佳,以碳數6~12為特佳。但,該碳數係作為不包含取代基之碳數者。
作為芳香環,具體地可舉出如苯、萘、蒽、菲等之芳香族烴環;構成前述芳香族烴環之碳原子之一部分被雜原子所取代之芳香族雜環等。作為芳香族雜環中之雜原子,可舉出如氧原子、硫原子、氮原子等。作為芳香族雜環,具體地可舉出如吡啶環、噻吩環等。
作為芳香族烴基,具體地可舉出如,從前述芳香族烴環或芳香族雜環去除2個氫原子之基(伸芳基或雜伸芳基);從包含2個以上芳香環之芳香族化合物(例如聯苯、茀等)去除2個氫原子之基;從前述芳香族烴環或芳香族雜環去除1個氫原子之基(芳基或雜芳基)之1個氫原子被伸烷基所取代之基(例如,從苄基、苯乙基、1-萘基甲基、2-萘基甲基、1-萘基乙基、2-萘基乙基等之芳基烷基之芳基再去除1個氫原子之基)等。鍵結於前述芳基或雜芳基之伸烷基之碳數係以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之氫原子亦可被取代基所取代。例如鍵結於該芳香族烴基中之芳香環上之氫原子亦可被取代基所取代。作為該取代基,可舉出例如,烷基、烷氧基、鹵素原子、鹵化烷基、羥基等。
作為當作前述取代基之烷基,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。
作為當作前述取代基之烷氧基、鹵素原子及鹵化烷基,可舉出如,例示作為將前述環狀之脂肪族烴基所具有之氫原子予以取代之取代基者。
・包含雜原子之2價連結基:
Ya21
為包含雜原子之2價連結基時,作為該連結基之較佳者,可舉出如-O-、-C(=O)-O-、-O-C(=O)-、
-C(=O)-、-O-C(=O)-O-、-C(=O)-NH-、-NH-、
-NH-C(=NH)-(H亦可被烷基、醯基等之取代基所取代)、
-S-、-S(=O)2
-、-S(=O)2
-O-、一般式-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
-所示之基[式中,Y21
及Y22
係各自獨立為可具有取代基之2價烴基,O為氧原子,m”為0~3之整數]等。
前述包含雜原子之2價連結基為-C(=O)-NH-、
-C(=O)-NH-C(=O)-、-NH-、-NH-C(=NH)-時,其之H亦可被烷基、醯基等之取代基所取代。該取代基(烷基、醯基等)係以碳數1~10為佳,以1~8為更佳,以1~5為特佳。
一般式-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
係各自獨立為可具有取代基之2價烴基。作為該2價烴基,可舉出如在作為前述Ya21
中之2價連結基之說明中所舉出之(可具有取代基之2價烴基)為相同者。
Y21
係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更佳,以亞甲基或伸乙基為特佳。
Y22
係以直鏈狀或分支鏈狀之脂肪族烴基為佳,以亞甲基、伸乙基或烷基亞甲基為較佳。該烷基亞甲基中之烷基係以碳數1~5之直鏈狀之烷基為佳,以碳數1~3之直鏈狀之烷基為較佳,以甲基為最佳。
式-[Y21
-C(=O)-O]m”
-Y22
-所示之基中,m”為0~3之整數,以0~2之整數為佳,以0或1為較佳,以1為特佳。亦即,作為式-[Y21
-C(=O)-O]m”
-Y22
-所示之基,以式-Y21
-C(=O)-O-Y22
-所示之基為特佳。其中亦以式-(CH2
)a’
-C(=O)-O-(CH2
)b’
-所示之基為佳。該式中,a’為1~10之整數,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,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,Ya21
係以單鍵、酯鍵[-C(=O)-O-]、醚鍵(-O-)、直鏈狀或分支鏈狀之伸烷基,或該等之組合為佳。
前述式(a2-1)中,Ra21
為含內酯之環式基、含-SO2
-之環式基或含碳酸酯之環式基。
作為Ra21
中之含內酯之環式基、含-SO2
-之環式基、含碳酸酯之環式基,分別可適宜舉出如前述一般式(a2-r-1)~(a2-r-7)所分別表示之基、一般式(a5-r-1)~(a5-r-4)所分別表示之基、一般式(ax3-r-1)~(ax3-r-3)所分別表示之基。
其中亦以含內酯之環式基或-SO2
-含有環式基為佳,以前述一般式(a2-r-1)、(a2-r-2)、(a2-r-6)或(a5-r-1)所分別表示之基為較佳。具體而言,以前述化學式(r-lc-1-1)~(r-lc-1-7)、(r-lc-2-1)~(r-lc-2-18)、(r-lc-6-1)、(r-sl-1-1)、(r-sl-1-18)所分別表示之任一之基為較佳。
(A1)成分所具有之構成單位(a2)係可為1種,亦可為2種以上。
(A1)成分在具有構成單位(a2)時,相對於構成該(A1)成分之全構成單位之合計(100莫耳%),構成單位(a2)之比例係以1~50莫耳%為佳,以5~45莫耳%為較佳,以10~40莫耳%為更佳,以10~30莫耳%為特佳。
藉由將構成單位(a2)之比例作成為佳之下限值以上時,藉由前述之效果,
而可充分取得因含有構成單位(a2)所成之效果,在上限值以下時,則可取得與其他構成單位之平衡,且各種微影特性變得更加良好。
關於構成單位(a3):
(A1)成分可為具有構成單位(a1),以及包含含極性基之脂肪族烴基之構成單位(a3)(但,該當於構成單位(a1)或構成單位(a2)者除外)者。(A1)成分藉由具有構成單位(a3),(A)成分之親水性提高,且會幫助解像性提升。又,可適當地調整酸擴散長度。
作為極性基,可舉出如,羥基、氰基、羧基、烷基之氫原子之一部分被氟原子所取代之羥基烷基等,尤其係以羥基為佳。
作為脂肪族烴基,可舉出如碳數1~10之直鏈狀或分支鏈狀之烴基(較佳為伸烷基),或環狀之脂肪族烴基(環式基)。作為該環式基,可為單環式基,亦可為多環式基,例如可從多數提案作為ArF準分子雷射用阻劑組成物用之樹脂當中適宜選擇使用。
該環式基為單環式基時,以碳數3~10為較佳。其中亦以由包含含有羥基、氰基、羧基、或烷基之氫原子之一部分被氟原子所取代之羥基烷基之脂肪族單環式基之丙烯酸酯所衍生之構成單位為較佳。作為該單環式基,可例示如從單環烷去除2個以上氫原子之基。具體地可舉出如從環戊烷、環己烷、環辛烷等之單環烷去除2個以上氫原子之基等。該等單環式基之中,在工業上亦以從環戊烷去除2個以上氫原子之基、從環己烷去除2個以上氫原子之基為佳。
該環式基為多環式基時,該多環式基之碳數係以7~30為較佳。其中亦以由包含含有羥基、氰基、羧基、或烷基之氫原子之一部分被氟原子所取代之羥基烷基之脂肪族多環式基之丙烯酸酯所衍生之構成單位為較佳。作為該多環式基,可例示如從雙環烷、三環烷、四環烷等去除2個以上氫原子之基等。具體地可舉出如從金剛烷、降莰烷、異莰烷、三環癸烷、四環十二烷等之多環烷去除2個以上氫原子之基等。該等多環式基之中,在工業上亦以從金剛烷去除2個以上氫原子之基、從降莰烷去除2個以上氫原子之基、從四環十二烷去除2個以上氫原子之基為佳。
作為構成單位(a3),只要係包含含極性基之脂肪族烴基者,則無特別限定而能使用任意者。
作為構成單位(a3),以由鍵結於α位碳原子上之氫原子可被取代基所取代之丙烯酸酯所衍生之構成單位且係包含含極性基之脂肪族烴基之構成單位為佳。
作為構成單位(a3),在含極性基之脂肪族烴基中之烴基為碳數1~10之直鏈狀或分支鏈狀烴基時,則以由丙烯酸之羥基乙基酯所衍生之構成單位為佳。
又,作為構成單位(a3),在含極性基之脂肪族烴基中之該烴基為多環式基時,可舉出如下述之式(a3-1)所示之構成單位、式(a3-2)所示之構成單位、式(a3-3)所示之構成單位作為較佳者;在單環式基時,可舉出如式(a3-4)所示之構成單位作為較佳者。
式(a3-1)中,j係以1或2為佳,以1為更佳。j為2時,羥基係以鍵結於金剛烷基之3位與5位者為佳。j為1時,羥基係以鍵結於金剛烷基之3位者為佳。。j係以1為佳,以羥基鍵結於金剛烷基之3位者為特佳。
式(a3-2)中,k係以1為佳。氰基係以鍵結在降莰基之5位或6位為佳。
式(a3-3)中,t’係以1為佳。l係以1為佳。s係以1為佳。該等係以在丙烯酸之羧基末端鍵結有2-降莰基或3-降莰基為佳。氟化烷基醇係以鍵結於降莰基之5或6位為佳。
式(a3-4)中,t’係以1或2為佳。l係以0或1為佳。s係以1為佳。氟化烷基醇係以鍵結於環己基之3或5位為佳。
(A1)成分所具有之構成單位(a3)係可1種也可為2種以上。
(A1)成分在具有構成單位(a3)之情況,相對於構成該(A1)成分之全構成單位之合計(100莫耳%),構成單位(a3)之比例係以1~30莫耳%為佳,以2~25莫耳%為較佳,以5~20莫耳%為更佳。
藉由將構成單位(a3)之比例作成為佳之下限值以上,藉由前述效果,而可充分取得藉由含有構成單位(a3)而成之效果,在為佳之上限值以下時,可取得與其他構成單位之平衡,且各種微影特性變得更加良好。
關於構成單位(a4):
(A1)成分除了具有構成單位(a1),亦可更具有包含酸非解離性之脂肪族環式基之構成單位(a4)。
(A1)成分藉由具有構成單位(a4),而形成之阻劑圖型之乾蝕刻耐性提升。又,(A)成分之疏水性提高。尤其在溶劑顯像製程之情況,疏水性之提升會賦予解像性、阻劑圖型形狀等之提升。
構成單位(a4)中之「酸非解離性環式基」係在因曝光而在該阻劑組成物中產生酸之際(例如,因曝光而產生酸之構成單位或從(B)成分產生酸之際),即使該酸進行作用仍不會解離而直接殘留於該構成單位中之環式基。
作為構成單位(a4),以例如由包含酸非解離性之脂肪族環式基之丙烯酸酯所衍生之構成單位等為佳。該環式基係能使用多數自過往已知使用作為ArF準分子雷射用、KrF準分子雷射用(較佳為ArF準分子雷射用)等之阻劑組成物之樹脂成分者。
該環式基在從工業上容易取得等之觀點,尤其係以選自三環癸基、金剛烷基、四環十二基、異莰基、降莰基之至少1種為佳。該等多環式基係亦可具有碳數1~5之直鏈狀或分支鏈狀烷基作為取代基。
作為構成單位(a4),具體地可例示如下述一般式(a4-1)~(a4-7)所分別表示之構成單位。
(A1)成分所具有之構成單位(a4)係可為1種亦可為2種以上。
(A1)成分在具有構成單位(a4)之情況,相對於構成該(A1)成分之全構成單位之合計(100莫耳%),構成單位(a4)之比例係以1~40莫耳%為佳,以5~20莫耳%為較佳。
藉由將構成單位(a4)之比例作成為佳之下限值以上,而可充分取得藉由含有構成單位(a4)所成之效果,另一方面藉由作成為佳之上限值以下,變得容易取得與其他構成單位之平衡。
關於構成單位(st):
構成單位(st)為由苯乙烯或苯乙烯衍生物所衍生之構成單位。「由苯乙烯所衍生之構成單位」係意指苯乙烯之乙烯性雙鍵進行開裂而構成之構成單位。「由苯乙烯衍生物所衍生之構成單位」係意指苯乙烯衍生物之乙烯性雙鍵進行開裂而構成之構成單位(但,該當於構成單位(a10)者除外)。
「苯乙烯衍生物」係意指苯乙烯之至少一部分之氫原子被取代基所取代之化合物。作為苯乙烯衍生物,可舉出例如,苯乙烯之α位氫原子被取代基所取代者、苯乙烯之苯環之1個以上氫原子被取代基所取代者、苯乙烯之α位氫原子及苯環之1個以上氫原子被取代基所取代者等。
作為將苯乙烯之α位氫原子予以取代之取代基,可舉出如碳數1~5之烷基、或碳數1~5之鹵化烷基。
作為前述碳數1~5之烷基,以碳數1~5之直鏈狀或分支鏈狀之烷基為佳,具體地可舉出如甲基、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。
前述碳數1~5之鹵化烷基為前述碳數1~5之烷基之氫原子之一部分或全部被鹵素原子所取代之基。作為該鹵素原子,可舉出如氟原子、氯原子、溴原子、碘原子等,尤其係以氟原子為佳。作為取代苯乙烯之α位氫原子之取代基,以碳數1~5之烷基或碳數1~5之氟化烷基為佳,以碳數1~3之烷基或碳數1~3之氟化烷基為較佳,從工業上之取得容易度來看,以甲基為更佳。
作為將苯乙烯之苯環之氫原子予以取代之取代基,可舉出例如,烷基、烷氧基、鹵素原子、鹵化烷基等。
作為當作前述取代基之烷基,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。
作為當作前述取代基之烷氧基,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、乙氧基為更佳。
作為當作前述取代基之鹵素原子,可舉出如氟原子、氯原子、溴原子、碘原子等,以氟原子為佳。
作為當作前述取代基之鹵化烷基,可舉出如前述烷基之氫原子之一部分或全部被前述鹵素原子所取代之基。
作為將苯乙烯之苯環之氫原子予以取代之取代基,以碳數1~5之烷基為佳,以甲基或乙基為較佳,以甲基為更佳。
作為構成單位(st),以由苯乙烯所衍生之構成單位,或由苯乙烯之α位氫原子被碳數1~5之烷基或碳數1~5之鹵化烷基取代之苯乙烯衍生物所衍生之構成單位為佳,以由苯乙烯所衍生之構成單位,或由苯乙烯之α位氫原子被甲基取代之苯乙烯衍生物所衍生之構成單位為較佳,以由苯乙烯所衍生之構成單位為更佳。
(A1)成分所具有之構成單位(st)可為1種,亦可為2種以上。
(A1)成分在具有構成單位(st)時,相對於構成該(A1)成分之全構成單位之合計(100莫耳%),構成單位(st)之比例係以1~30莫耳%為佳,以3~20莫耳%為較佳。
阻劑組成物所含有之(A1)成分係可單獨使用1種,亦可併用2種以上。
本實施形態之阻劑組成物中,(A1)成分係可舉出如具有構成單位(a10)之重複構造之高分子化合物。
作為較佳(A1)成分,可舉出如,具有構成單位(a10)與構成單位(a1)之重複構造之高分子化合物、具有構成單位(a10)與構成單位(a1)與其他構成單位之重複構造之高分子化合物等。
該(A1)成分係可藉由使衍生出各構成單位之單體溶解於聚合溶劑,並對此添加例如偶氮二異丁腈(AIBN)、偶氮二異丁酸二甲酯(例如V-601等)等之自由基聚合起始劑進行聚合來製造。
亦或,該(A1)成分係可藉由使衍生出構成單位(a10)之單體,與因應必要之衍生出構成單位(a10)以外之構成單位之單體溶解於聚合溶劑,並對添加如上述之自由基聚合起始劑進行聚合,其後進行脫保護反應來製造。
尚且,在聚合之際,亦可藉由合併使用例如,HS-CH2
-CH2
-CH2
-C(CF3
)2
-OH之鏈轉移劑,而對末端導入-C(CF3
)2
-OH基。如此般,導入有烷基之氫原子之一部分被氟原子所取代之羥基烷基的共聚物係能有效減低減低顯像缺陷或減低LER(線邊緣粗糙度:線側壁之不均勻凹凸)。
(A1)成分之重量平均分子量(Mw)(利用凝膠滲透層析(GPC)並以聚苯乙烯換算之基準)並非係受到特別限定者,以1000~50000為佳,以2000~30000為較佳,3000~20000為更佳。
(A1)成分之Mw在該範圍之為佳之上限值以下時,則有使用作為阻劑所需之充分之對阻劑溶劑之溶解性,在該範圍之為佳之下限值以上時,耐乾蝕刻性或阻劑圖型剖面形狀為良好。
(A1)成分之分散度(Mw/Mn)並無特別限定,以1.0~4.0為佳,以1.0~3.0為較佳,以1.0~2.0為特佳。尚且,Mn表示數平均分子量。
・關於(A1)成分以外之基材成分
本實施形態之阻劑組成物也可併用不該當於前述(A1)成分之因酸之作用而對顯像液之溶解性產生變化之基材成分作為(A)成分。作為不該當於前述(A1)成分之基材成分,並無特別限定,可從自以往已知作為化學增幅型阻劑組成物用基材成分之多數者中任意選擇使用,可單獨使用1種高分子化合物或低分子化合物,也可組合使用2種以上。
本實施形態之阻劑組成物中,(A)成分之含量係因應所欲形成之阻劑膜厚等進行調整即可。
<化合物(BD1)>
本實施形態之阻劑組成物中,(BD1)成分為下述一般式(bd1)所示之包含陰離子部與陽離子部之化合物。
[式中,R001
~R003
係各自獨立為1價有機基。但,R001
~R003
之中,至少1個為具有酸解離性基之有機基。又,R001
~R003
之中之2個以上亦可相互結合而與式中之硫原子一同形成環。X-
為相對陰離子。]
・關於陽離子部
前述式(bd1)中,R001
~R003
係各自獨立為1價有機基。但,R001
~R003
之中,至少1個為具有酸解離性基之有機基。又,R001
~R003
之中之2個以上亦可相互結合而與式中之硫原子一同形成環。
R001
~R003
中之「有機基」為包含至少1個碳原子之基。
作為R001
~R003
中之1價有機基,可舉出如,可具有取代基之脂肪族烴基、可具有取代基之芳香族烴基。脂肪族烴基可為飽和,亦可為不飽和。又,R001
~R003
中之脂肪族烴基及芳香族烴基亦可包含雜原子。
例如,作為R001
~R003
中之1價有機基,可舉出如,可具有取代基之芳基、可具有取代基之烷基、可具有取代基之烯基。
R001
~R003
中之芳基為具有芳香環之烴基,以碳數3~30為佳,以碳數5~30為較佳,以碳數6~20為更佳,以碳數6~15為特佳,以碳數6~10為最佳。但,該碳數係作為不包含取代基中之碳數者。
作為R001
~R003
中之芳香族烴基所具有之芳香環,具體地可舉出如,苯、茀、萘、蒽、菲、聯苯,或構成該等芳香環之碳原子之一部分被雜原子所取代之芳香族雜環等。作為芳香族雜環中之雜原子,可舉出如氧原子、硫原子、氮原子等。
其中,作為R001
~R003
中之芳基,可適宜舉出如碳數6~20之芳基,乙苯基、萘基為特佳。
R001
~R003
中之烷基可為鏈狀,亦可為環狀。鏈狀之烷基可為直鏈狀或分支鏈狀之任一者。作為直鏈狀之烷基,以碳數1~20為佳,以碳數1~15為較佳,以碳數1~10為更佳。具體地可舉出例如,甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基、十一基、十二基、十三基、異十三基、十四基、十五基、十六基、異十六基、十七基、十八基、十九基、二十基、二十一基、二十二基等。作為分支鏈狀之烷基,以碳數3~20為佳,以碳數3~15為較佳,以碳數3~10為更佳。具體地可舉出例如,1-甲基乙基、1,1-二甲基乙基、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。
R001
~R003
中之烯基可為直鏈狀或分支鏈狀之任一者,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。作為直鏈狀之烯基,可舉出例如,乙烯基、丙烯基(烯丙基)、丁炔基等。作為分支鏈狀之烯基,可舉出例如,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。
環狀之烷基可為多環,亦可為單環。作為單環者,以從單環烷去除1個以上氫原子之基為佳。作為該單環烷,以碳數3~6者為佳,具體地可舉出如環戊烷、環己烷等。作為多環者,以從多環烷去除1個以上氫原子之基為佳,作為該多環烷,以碳數7~12者為佳,具體地可舉出如金剛烷、降莰烷、異莰烷、三環癸烷、四環十二烷等。
作為R001
~R003
中之脂肪族烴基(烷基、烯基)或芳香族烴基(芳基)也可具有之取代基(去除酸解離性基),可舉出例如,烷基、鹵素原子、鹵化烷基、羰基、氰基、胺基、芳基、下述一般式(ca-r-1)~(ca-r-7)所分別表示之基。
R’201
中之可具有取代基之環式基、可具有取代基之鏈狀之烷基、可具有取代基之鏈狀之烯基係可舉出如,與關於上述R001
~R003
之說明為相同者(芳基、環狀之烷基、鏈狀之烷基、烯基)。
又,前述式(bd1)中,R001
~R003
之中之2個以上亦可相互結合而與、式中之硫原子一同形成環。
在R001
~R003
之中之2個以上相互結合而與式中之硫原子一同形成環之情況,可隔著硫原子、氧原子、氮原子等之雜原子,或羰基、-SO-、-SO2
-、-SO3
-、-COO-、-CONH-或-N(RN
)-(該RN
為碳數1~5之烷基)等之官能基來結合。作為所形成之環,在該環骨架包含式中之硫原子之1個環在包括硫原子係以3~10員環為佳,以5~7員環為特佳。作為所形成之環之具體例,可舉出例如噻吩環、噻唑環、苯並噻吩 環、噻蒽環、苯並噻吩環、二苯並噻吩環、9H-噻吨環、噻噸酮環、吩噁嗪(phenoxathiin)環、四氫噻吩鎓環、四氫噻喃鎓環等。
上述之中,從控制擴散控制之觀點,R001
~R003
之中之至少1個所具有之酸解離性基係以包含環式構造之基為佳,以包含脂環式構造之基為較佳。作為該脂環式構造,可為單環式或多環式之任一者。
又,上述之中,從顯像時之溶解對比容易提升之觀點,R001
~R003
之中之至少1個所具有之酸解離性基係以包含第三級烷基酯構造之基為佳,以包含碳數5以上之第3級烷基酯構造之基為較佳。
作為R001
~R003
中之具有酸解離性基之機基,可適宜舉出例如,下述一般式(Rca-0)所示之基。式中之*係與硫原子鍵結之鍵結處。
前述式(Rca-0)中,R004
中之2價有機基可為可具有取代基之脂肪族烴基,亦可為可具有取代基之芳香族烴基。脂肪族烴基可為飽和,亦可為不飽和。又,R004
中之脂肪族烴基及芳香族烴基亦可包含雜原子。
例如,作為R004
中之2價有機基,可舉出如,可具有取代基之伸芳基、可具有取代基之伸烷基、可具有取代基之伸烯基。例如,R004
中之伸芳基、伸烷基及伸烯基係可分別舉出如從上述R001
~R003
中之芳基、烷基及烯基分別更去除1個氫原子之基。
Yb0
中之伸烷基係以碳數1~10為佳,以碳數1~8為較佳,以碳數1~5為更佳,以碳數1或2為特佳。
前述式(Rca-0)中,Xb0
為-Yb0
-C(=O)-O-時,Rb0
為上述一般式(a1-r-1)或(a1-r-2)所示之酸解離性基。Xb0
為-O-時,Rb0
為上述一般式(a1-r-1)或(a1-r-3)所示之酸解離性基。
作為化合物(BD1)中之陽離子,以下述一般式(ca-bd0-1)所示之陽離子為佳。
[式中,R002
及R003
係各自獨立為1價有機基。R002
及R003
係亦可相互結合而與式中之硫原子一同形成環。Rbd1
為下述一般式(ca-r0-1)或(ca-r0-2)所示之基。Rbd2
為碳數1~10之烷基。pbd為0以上之整數。qbd為0~3之整數。但,pbd≦(qbd×2)+4。]
式(ca-bd0-1)中,R002
及R003
係與上述式(bd1)中之R002
及R003
相同。
式(ca-bd0-1)中,Rbd1
為上述一般式(ca-r0-1)或(ca-r0-2)所示之基。其中,Rbd1
係以上述一般式(ca-r0-1)所示之基為佳。
式(ca-r0-1)及(ca-r0-2)中,Rbd101
及Rbd102
係各自獨立為上述一般式(a1-r2-1)或(a1-r2-2)所示之酸解離性基。
式(ca-bd0-1)中,Rbd2
為碳數1~10之烷基,以碳數1~5之直鏈狀或分支鏈狀之烷基為佳。具體地可舉出如甲基、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。其中亦以甲基為佳。
式(ca-bd0-1)中,pbd為0以上之整數,pbd為2以上時,複數之Rbd12
可為相同,亦可為相異。其中,pbd係以2以上為佳。
qbd為0~3之整數。即、qbd為0之時,則成為苯構造,qbd為1時,則成為萘構造,qbd為2時,則成為蒽構造,qbd為3時,則成為稠四苯構造。
又,pbd≦(qbd×2)+4。亦即,上述苯構造、萘構造、蒽構造、稠四苯構造中,被-Rbd1
所取代之氫原子以外之全部氫原子分別可被上述Rbd2
所取代。
作為(BD1)成分中之陽離子部之適宜陽離子,具體地可舉出如下述式(ca-1-1)~(ca-1-34)、(ca-3-1)~(ca-3-4)所分別表示之陽離子。
上述之中,(BD1)成分之陽離子部亦以包含環式構造且具有碳數5以上之第3級烷基酯構造之化學式(ca-1-1)~(ca-1-3)、(ca-1-5)~(ca-1-14)、(ca-3-1)~(ca-3-3)之任一所示之陽離子為佳,該等之中亦以化學式(ca-1-6)、(ca-1-8)、或(ca-1-9)之任一所示之陽離子為較佳。
・關於陰離子部
式(bd1)中,X-
為相對陰離子。
作為該相對陰離子,並無特別限定,可舉出如磺酸陰離子、羧酸陰離子、醯亞胺陰離子、甲基化物(methide)陰離子、碳陰離子、硼酸陰離子、鹵素陰離子、磷酸陰離子、銻酸陰離子、砷酸陰離子等。
本實施形態之阻劑組成物中,(BD1)成分藉由選擇上述相對陰離子(陰離子部),也可使用作為(B)成分,又也可使用作為(D1)成分。
將(BD1)成分使用作為酸產生劑之情況稱為(B1)成分,將使用作為捕集(控制酸之擴散)從(B)成分所產生之酸之鹼成分的情況稱為(D11)成分。
以下將(BD1)成分之陰離子部分為(B1)成分之陰離子部(相對陰離子),與(D11)成分之陰離子部(相對陰離子),並且個別說明關於較佳之陰離子。
・(B1)成分之陰離子部
將(BD1)成分使用作為酸產生劑之情況,式(bd1)中之X-
係可適宜使用已知作為阻劑組成物用酸產生劑成分之陰離子部的陰離子。
例如,作為X-
,可舉出如下述之一般式(b1-1-an1)所示之陰離子、一般式(b1-1-an2)所示之陰離子或一般式(b1-1-an3)所示之陰離子。
[式中,R101
及R104
~R108
係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
與R105
係亦可相互鍵結而形成環構造。R102
為碳數1~5之氟化烷基或氟原子。Y101
為包含氧原子之2價連結基或單鍵。V101
~V103
係各自獨立為單鍵、伸烷基或氟化伸烷基。L101
~L102
係各自獨立為單鍵或氧原子。L103
~L105
係各自獨立為單鍵、-CO-或-SO2
-。]
・一般式(b1-1-an1)所示之陰離子
式(b1-1-an1)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:
該環式基係以環狀烴基為佳,該環狀烴基可為芳香族烴基,亦可為脂肪族烴基。脂肪族烴基係意指不具有芳香族性之烴基。又,脂肪族烴基可為飽和,亦可為不飽和,通常係以飽和為佳。
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係以3~30為佳,以5~30為較佳,5~20為更佳,6~18為特佳。但,該碳數係作為不包含取代基中之碳數者。
作為R101
中之芳香族烴基所具有之芳香環,具體地可舉出如苯、茀、萘、蒽、菲、聯苯、或構成該等芳香環之碳原子一部分被雜原子所取代之芳香族雜環等。作為芳香族雜環中之雜原子,可舉出如氧原子、硫原子、氮原子等。
作為R101
中之芳香族烴基,具體地可舉出如,從前述芳香環去除1個氫原子之基(芳基:例如,苯基、萘基等)、前述芳香環之1個氫原子被伸烷基所取代之基(例如,苄基、苯乙基、1-萘基甲基、2-萘基甲基、1-萘基乙基、2-萘基乙基等之芳基烷基等)、從雙環庚烷、雙環辛烷等之交聯脂肪族環與前述芳香族環縮合而成之縮合環去除1個氫原子之基等。前述伸烷基(芳基烷基中之烷基鏈)之碳數係以1~4為佳,以1~2為較佳,以1為特佳。
R101
中之環狀脂肪族烴基係可舉出如在構造中包含環之脂肪族烴基。
作為該構造中包含環之脂肪族烴基,可舉出如脂環式烴基(從脂肪族烴環去除1個氫原子之基)、脂環式烴基鍵結於直鏈狀或分支鏈狀脂肪族烴基末端之基、脂環式烴基存在於直鏈狀或分支鏈狀脂肪族烴基之中途之基等。
前述脂環式烴基係以碳數3~20為佳,以3~12為較佳。
前述脂環式烴基可為多環式基,亦可為單環式基。作為單環式之脂環式烴基,以從單環烷去除1個以上氫原子之基為佳。作為該單環烷,以碳數3~6者為佳,具體地可舉出如環戊烷、環己烷等。作為多環式之脂環式烴基,以從多環烷去除1個以上氫原子之基為佳,作為該多環烷,以碳數7~30者為佳。其中,作為該多環烷,以金剛烷、降莰烷、異莰烷、三環癸烷、四環十二烷等之具有交聯環系之多環式骨架的多環烷;具有類固醇骨架之環式基等之具有縮合環系之多環式骨架的多環烷為較佳。
其中,作為R101
中之環狀脂肪族烴基,以從單環烷或多環烷去除1個以上氫原子之基為佳,以從多環烷去除1個氫原子之基為較佳,以金剛烷基、降莰基為特佳,以金剛烷基為最佳。
可鍵結於脂環式烴基之直鏈狀脂肪族烴基之碳數係以1~10為佳,以1~6為較佳,以1~4為更佳,以1~3為最佳。作為直鏈狀脂肪族烴基,以直鏈狀伸烷基為佳,具體地可舉出如亞甲基[-CH2
-]、伸乙基[-(CH2
)2
-]、三亞甲基[-(CH2
)3
-]、四亞甲基[-(CH2
)4
-]、五亞甲基[-(CH2
)5
-]等。
可鍵結於脂環式烴基之分支鏈狀脂肪族烴基之碳數係以2~10為佳,以3~6為較佳,以3或4為更佳,以3為最佳。作為分支鏈狀脂肪族烴基,以分支鏈狀伸烷基為佳,具體地可舉出如,-CH(CH3
)-、-CH(CH2
CH3
)-、-C(CH3
)2
-、-C(CH3
)(CH2
CH3
)-、-C(CH3
)(CH2
CH2
CH3
)-、-C(CH2
CH3
)2
-等之烷基亞甲基;-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
-等之烷基三亞甲基;-CH(CH3
)CH2
CH2
CH2
-、
-CH2
CH(CH3
)CH2
CH2
-等之烷基四亞甲基等之烷基伸烷基等。作為烷基伸烷基中之烷基,以碳數1~5之直鏈狀烷基為佳。
又,R101
中之環狀烴基係如雜環等般亦可包含雜原子。具體地可舉出如前述一般式(a2-r-1)~(a2-r-7)所分別表示之含內酯之環式基、前述一般式(a5-r-1)~(a5-r-4)所分別表示之韓-SO2
-環式基、其他下述化學式(r-hr-1)~(r-hr-16)所分別表示之雜環式基。式中*係表示與式(b1-1-an1)中之Y101
鍵結之鍵結處。
作為R101
之環式基中之取代基,可舉出例如,烷基、烷氧基、鹵素原子、鹵化烷基、羥基、羰基、硝基等。
作為當作取代基之烷基,以碳數1~5之烷基為佳,以甲基、乙基、丙基、n-丁基、tert-丁基為最佳。
作為當作取代基之烷氧基,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、乙氧基為最佳。
作為當作取代基之鹵素原子,可舉出如氟原子、氯原子、溴原子、碘原子等,氟原子為佳。
作為當作取代基之鹵化烷基,可舉出如碳數1~5之烷基,例如甲基、乙基、丙基、n-丁基、tert-丁基等之氫原子之一部分或全部被前述鹵素原子所取代之基。
作為取代基之羰基係為將構成環狀烴基之亞甲基(-CH2
-)予以取代之基。
R101
中之環狀烴基也可為包含脂肪族烴環與芳香環經縮合之縮合環的縮合環式基。作為前述縮合環,可舉出例如,在具有交聯環系之多環式骨架之多環烷縮合有1個以上芳香環者。作為前述交聯環系多環烷之具體例,可舉出如雙環[2.2.1]庚(降莰烷)、雙環[2.2.2]辛烷等之雙環烷。作為前述縮合環式,以包含在雙環烷上縮合有2個或3個芳香環之縮合環的基為佳,以包含在雙環[2.2.2]辛烷上縮合有2個或3個芳香環之縮合環的基為較佳。作為R101
中之縮合環式基之具體例,可舉出如下述式(r-br-1)~(r-br-2)所示者。式中*係表示與式(b1-1-an1)中之Y101
鍵結之鍵結處。
作為R101
中之縮合環式基可具有之取代基,可舉出例如,烷基、烷氧基、鹵素原子、鹵化烷基、羥基、羰基、硝基、芳香族烴基、脂環式烴基等。
作為當作前述縮合環式基之取代基之烷基、烷氧基、鹵素原子、鹵化烷基係可舉出如與例舉作為上述R101
中之環式基之取代基者為相同者。
作為當作前述縮合環式基之取代基之芳香族烴基,可舉出如從芳香環去除1個氫原子之基(芳基:例如,苯基、萘基等)、前述芳香環之1個氫原子被伸烷基所取代之基(例如,苄基、苯乙基、1-萘基甲基、2-萘基甲基、1-萘基乙基、2-萘基乙基等之芳基烷基等)、上述式(r-hr-1)~(r-hr-6)所分別表示之雜環式基等。
作為當作前述縮合環式基之取代基之脂環式烴基,可舉出如,從環戊烷、環己烷等之單環烷去除1個氫原子之基;從金剛烷、降莰烷、異莰烷、三環癸烷、四環十二烷等之多環烷去除1個氫原子之基;前述一般式(a2-r-1)~(a2-r-7)所分別表示之含內酯之環式基;前述一般式(a5-r-1)~(a5-r-4)所分別表示之韓-SO2
-之環式基;前述式(r-hr-7)~(r-hr-16)所分別表示之雜環式基等。
可具有取代基之鏈狀烷基:
作為R101
之鏈狀烷基,可為直鏈狀或分支鏈狀之任一者。
作為直鏈狀之烷基,以碳數1~20為佳,以1~15為較佳,以1~10為最佳。具體地可舉出例如,甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基、十一基、十二基、十三基、異十三基、十四基、十五基、十六基、異十六基、十七基、十八基、十九基、二十基、二十一基、二十二基等。
作為分支鏈狀之烷基,以碳數3~20為佳,以3~15為較佳,以3~10為最佳。具體地可舉出例如,1-甲基乙基、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。
可具有取代基之鏈狀之烯基:
作為R101
之鏈狀之烯基,可為直鏈狀或分支鏈狀之任一者,以碳數2~10為佳,以2~5為較佳,以2~4為更佳,以3為特佳。作為直鏈狀烯基,可舉出例如,乙烯基、丙烯基(烯丙基)、丁炔基等。作為分支鏈狀烯基,可舉出例如,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。
作為鏈狀之烯基,上述之中亦以直鏈狀之烯基為佳,以乙烯基、丙烯基為較佳,以乙烯基為特佳。
作為R101
之鏈狀之烷基或烯基中之取代基,可舉出例如,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
係以可具有取代基之環式基為佳,以可具有取代基之多環式烴基為較佳,以可具有取代基之交聯環系之多環式烴基為更佳。該環式基(多環式烴基)係如雜環等般亦可包含雜原子。
作為多環式烴基,可舉出如,從具有多環式骨架之多環烷去除1個氫原子之基、從具有多環式骨架之多環烷與芳香族環縮合而成之縮合環去除1個氫原子之基等。作為該多環烷,可舉出如,金剛烷、降莰烷(雙環庚烷)、雙環辛烷等之具有交聯環系多環式骨架之多環烷;具有類固醇骨架之環式基等之具有縮合環系多環式骨架之多環烷等。其中亦以具有交聯環系多環式骨架之多環烷為佳。作為多環式脂肪族烴基之適宜具體例,可舉出如金剛烷基、降莰基。
作為從具有多環式骨架之多環烷與芳香族環縮合而成之縮合環去除1個氫原子之基,可舉出如從上述多環烷與苯環之縮合環去除1個氫原子之基。
作為具有雜環之多環式烴基,以具有雜環之交聯環系多環式烴基為佳,具體地可舉出如上述一般式(a5-r-1)、(a5-r-1)所分別表示之含-SO2
-之交聯環系之多環式基等。
式(b1-1-an1)中,Y101
為單鍵或包含氧原子之2價連結基。
Y101
為包含氧原子之2價連結基時,該Y101
亦可含有氧原子以外之原子。作為氧原子以外之原子,可舉出例如碳原子、氫原子、硫原子、氮原子等。
作為包含氧原子之2價連結基,可舉出例如,氧原子(醚鍵:-O-)、酯鍵(-C(=O)-O-)、氧羰基(-O-C(=O)-)、醯胺鍵(-C(=O)-NH-)、羰基(-C(=O)-)、碳酸酯鍵(-O-C(=O)-O-)等之非烴系含氧原子之連結基;該非烴系含氧原子之連結基與伸烷基之組合等。該組合亦可更連結磺醯基(-SO2
-)。作為該包含氧原子之2價連結基,可舉出例如下述一般式(y-al-1)~(y-al-7)所分別表示之連結基。
V’102
中之2價飽和烴基係以碳數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。
作為V’101
及V’102
中之伸烷基,可為直鏈狀伸烷基,也可為分支鏈狀伸烷基,以直鏈狀伸烷基為佳。
作為V’101
及V’102
中之伸烷基,具體地可舉出如亞甲基[-CH2
-];-CH(CH3
)-、-CH(CH2
CH3
)-、-C(CH3
)2
-、
-C(CH3
)(CH2
CH3
)-、-C(CH3
)(CH2
CH2
CH3
)-、-C(CH2
CH3
)2
-等之烷基亞甲基;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;三亞甲基(n-伸丙基)[-CH2
CH2
CH2
-];
-CH(CH3
)CH2
CH2
-、-CH2
CH(CH3
)CH2
-等之烷基三亞甲基;四亞甲基[-CH2
CH2
CH2
CH2
-];
-CH(CH3
)CH2
CH2
CH2
-、-CH2
CH(CH3
)CH2
CH2
-等之烷基四亞甲基;五亞甲基[-CH2
CH2
CH2
CH2
CH2
-]等。
又,V’101
或V’102
中之前述伸烷基之一部分亞甲基也可被碳數5~10之2價脂肪族環式基所取代。当該脂肪族環式基係以從前述式(a1-r-1)中之Ra’3
之環狀脂肪族烴基(單環式脂肪族烴基、多環式脂肪族烴基)再去除1個氫原子之2價基為佳,以環伸己基、1,5-伸金剛烷基或2,6-伸金剛烷基為較佳。
上述之中,Y101
係以單鍵或酯鍵(-C(=O)-O-)、氧羰基(-O-C(=O)-)為佳。
式(b1-1-an1)中,V101
為單鍵、伸烷基或氟化伸烷基。V101
中之伸烷基、氟化伸烷基係以碳數1~4為佳。作為V101
中之氟化伸烷基,可舉出如V101
中之伸烷基之氫原子一部分或全部被氟原子所取代之基。其中,V101
係以單鍵、或碳數1~3之氟化伸烷基為佳。
式(b1-1-an1)中,R102
為氟原子或碳數1~5之氟化烷基。R102
係以氟原子或碳數1~5之全氟烷基為佳,以氟原子為較佳。
・一般式(b1-1-an2)所示之陰離子
式(b1-1-an2)中,R104
、R105
係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,分別可舉出如與式(b1-1-an1)中之R101
為相同者。但,R104
、R105
係亦可相互鍵結而形成環。
R104
、R105
係以可具有取代基之鏈狀烷基為佳,以直鏈狀或分支鏈狀烷基,或直鏈狀或分支鏈狀之氟化烷基為較佳。
該鏈狀烷基之碳數係以1~10為佳,較佳為碳數1~7,更佳為碳數1~3。R104
、R105
之鏈狀烷基之碳數由於在上述碳數之範圍內對阻劑用溶劑之溶解性亦為良好等之理由,故以越小越佳。又,R104
、R105
之鏈狀烷基中,由於被氟原子所取代之氫原子之數量越多,則酸之強度會變越強而為佳。前述鏈狀烷基中之氟原子之比例,即氟化率較佳為70~100%,更佳為90~100%,最佳係全部氫原子皆被氟原子所取代之全氟烷基。
式(b1-1-an2)中,V102
、V103
係各自獨立為單鍵、伸烷基、或氟化伸烷基,分別可舉出如式(b1-1-an1)中之V101
為相同者。
式(b1-1-an2)中,L101
、L102
係各自獨立為單鍵或氧原子。
・一般式(b1-1-an3)所示之陰離子
式(b1-1-an3)中,R106
~R108
係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,可分別舉出如與式(b1-1-an1)中之R101
為相同者。
式(b1-1-an3)中,L103
~L105
係各自獨立為單鍵、-CO-或-SO2
-。
上述式(bd1)中,X-
在上述之中係以一般式(b1-1-an1)所示之陰離子為佳。
以下展示一般式(b1-1-an1)所示之陰離子之較佳具體例。
・(D11)成分之陰離子部
將(BD1)成分使用作為酸擴散控制劑時,式(bd1)中之X-
係可適宜使用已知作為阻劑組成物用酸擴散控制劑成分之陰離子部的陰離子。
例如,作為X-
,可舉出如下述之一般式(d1-1-an1)所示之陰離子、一般式(d1-1-an2)所示之陰離子或一般式(d1-1-an3)所示之陰離子。
[式中,Rd1
~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。但,一般式(d1-1-an2)中之Rd2
中之與S原子鄰接之碳原子係作為不與氟原子鍵結者。Yd1
為單鍵或2價連結基。]
式(d1-1-an1)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。分別可舉出如與式(b1-1-an1)中之R101
為相同者。該等之中,Rd1
係以可具有取代基之環式基為佳,可具有取代基之芳香族烴基為較佳。
以下展示一般式(d1-1-an1)所示之陰離子之較佳具體例。
式(d1-1-an2)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。分別可舉出如與式(b1-1-an1)中之R101
為相同者。但,Rd2
中之與S原子鄰接之碳原子係作為不與氟原子鍵結(未經氟取代)者。
以下展示一般式(d1-1-an2)所示之陰離子之較佳具體例。
式(d1-1-an3)中,Rd3
及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。分別可舉出如與式(b1-1-an1)中之R101
為相同者。
式(d1-1-an3)中,Yd1
為單鍵或2價連結基。
作為Yd1
中之2價連結基,並無特別限定,可舉出如,可具有取代基之2價烴基(脂肪族烴基、芳香族烴基)、包含雜原子之2價連結基等。該等係分別可舉出如,與上述式(a10-1)中之關於Yax1
中之2價連結基之說明當中例舉之可具有取代基之2價烴基、包含雜原子之2價連結基為相同者。
作為Yd1
,以羰基、酯鍵、醯胺鍵、伸烷基或該等之組合為佳。作為伸烷基,以直鏈狀或分支鏈狀之伸烷基為較佳,亞甲基或伸乙基為更佳。
以下展示一般式(d1-1-an3)所示之陰離子之較佳具體例。
本實施形態之阻劑組成物中,(BD1)成分係以下述一般式(bd1-1)所示之化合物為較佳。
[式中,R002
及R003
係各自獨立為1價有機基。R002
及R003
係亦可相互結合而與式中之硫原子一同形成環。Rbd1
為下述一般式(ca-r0-1)或(ca-r0-2)所示之基。Rbd2
為碳數1~10之烷基。pbd為0以上之整數。qbd為0~3之整數。但,pbd≦(qbd×2)+4。X-
為相對陰離子。]
式(bd1-1)中,陽離子部係與上述一般式(ca-bd0-1)所示之陽離子相同。式(bd1-1)中,陰離子部係與上述式(bd1)中之陰離子部相同。
本實施形態之阻劑組成物中,作為(B1)成分,以下述一般式(b0-1)所示之酸產生劑為佳。
[式中,R002
及R003
係各自獨立為1價有機基。R002
及R003
係亦可相互結合而與式中之硫原子一同形成環。Rbd1
為上述一般式(ca-r0-1)或(ca-r0-2)所示之基。Rbd2
為碳數1~10之烷基。pbd為0以上之整數。qbd為0~3之整數。但,pbd≦(qbd×2)+4。R101
為可具有取代基之環式基、可具有取代基之鏈狀之烷基,或可具有取代基之鏈狀之烯基。R102
為碳數1~5之氟化烷基或氟原子。Y101
為包含氧原子之2價連結基或單鍵。V101
為單鍵、伸烷基或氟化伸烷基。]
上述式(b0-1)中,陽離子部係與上述一般式(ca-bd0-1)所示之陽離子相同。陰離子部係與上述一般式(b1-1-an1)相同。以下例舉(B1)成分之具體例,但並不受限於該等。
本實施形態之阻劑組成物中,(B1)成分係可單獨使用1種,亦可併用2種以上。
本實施形態之阻劑組成物中,相對於(A)成分100質量份,(B1)成分之含量係以1~65質量份為佳,以10~60質量份為較佳,以15~55質量份為更佳。
阻劑組成物中之產生對(A)成分進行作用之酸之酸產生劑成分(B)成分全體當中,上述(B1)成分之比例為例如50質量%以上,以70質量%以上為佳,更佳為95質量%以上。尚且,上述(B1)成分之比例也可為100質量%。
(B1)成分之含量在前述之為佳範圍之下限值以上時,在阻劑圖型形成中,感度、解像性能、減低LWR(線寬粗糙度)、形狀等之微影特性會更加提升。另一方面,在為佳範圍之上限值以下時,在使阻劑組成物之各成分溶解於有機溶劑之際,容易取得均勻溶液,且作為阻劑組成物之保存安定性會更加提高。
本實施形態之阻劑組成物中,作為(D11)成分,以下述一般式(d0-1)或下述一般式(d0-2)所分別表示之酸擴散控制劑為佳,以下述一般式(d0-1)所示之酸擴散控制劑為較佳。
[式中,R002
及R003
係各自獨立為1價有機基。R002
及R003
係亦可相互結合而與式中之硫原子一同形成環。Rbd1
為上述一般式(ca-r0-1)或(ca-r0-2)所示之基。Rbd2
為碳數1~10之烷基。pbd為0以上之整數。qbd為0~3之整數。但,pbd≦(qbd×2)+4。Rd1
為可具有取代基之環式基、可具有取代基之鏈狀之烷基、或可具有取代基之鏈狀之烯基。]
[式中,R002
及R003
係各自獨立為1價有機基。R002
及R003
係亦可相互結合而與式中之硫原子一同形成環。Rbd1
為上述一般式(ca-r0-1)或(ca-r0-2)所示之基。Rbd2
為碳數1~10之烷基。pbd為0以上之整數。qbd為0~3之整數。但,pbd≦(qbd×2)+4。Rd2
為可具有取代基之環式基、可具有取代基之鏈狀之烷基、或可具有取代基之鏈狀之烯基。但,Rd2
中之與S原子鄰接之碳原子係作為不與氟原子鍵結者。]
上述式(d0-1)中,陽離子部係與上述一般式(ca-bd0-1)所示之陽離子相同。陰離子部係與上述一般式(d1-1-an1)相同。
上述式(d0-2)中,陽離子部係與上述一般式(ca-bd0-1)所示之陽離子相同。陰離子部係與上述一般式(d1-1-an2)相同。但,式(d0-2)中,Rd2
中之環式基、鏈狀烷基、鏈狀烯基係不具有鹵素原子、鹵化烷基作為取代基為佳。
以下例舉(D11)成分之具體例,但不受限於該等。
本實施形態之阻劑組成物中,(D11)成分係可單獨使用1種,亦可併用2種以上。
本實施形態之阻劑組成物中,相對於(A)成分100質量份,(D11)成分之含量係以1~40質量份為佳,以2~30質量份為較佳,以2~20質量份為更佳。
阻劑組成物中之補集(控制酸之擴散)因曝光而從(B)成分所產生之酸的鹼成分(D)成分全體當中,上述(D11)成分之比例係例如50質量%以上,較佳為70質量%以上,更佳為95質量%以上。尚且,也可為100質量%。
(D11)成分之含量在為佳範圍之下限值以上時,容易取得良好之微影特性及阻劑圖型形狀。另一方面,在為佳範圍之上限值以下時,可取得與其他成分之平衡,且各種微影特性變得良好。
本實施形態之阻劑組成物中,相對於基材成分(A)100質量份,酸產生劑成分(B)(上述之(B1)成分、後述之(B2)成分)及光崩解性鹼(D1)(上述之(D11)成分、後述之(D12)成分)之總含量為25質量份以上,以30質量份以上為佳。
另一方面,相對於基材成分(A)100質量份,酸產生劑成分(B)及光崩解性鹼(D1)之總含量上限值係以65質量份以下為佳,以60質量份以下為較佳,以55質量份以下為更佳,以50質量份以下為特佳。
例如,酸產生劑成分(B)及光崩解性鹼(D1)之總含量係以25質量份以上65質量份以下為佳,以30質量份以上60質量份以下為較佳,以30質量份以上55質量份以下為更佳,以30質量份以上50質量份以下為特佳。
相對於基材成分(A)100質量份,酸產生劑成分(B)及光崩解性鹼(D1)之總含量之下限值若在25質量份以上,則微影特性(尤其,感度及粗糙度減低性)提升,並且若在上述之為佳之下限值以上,則微影特性會更加提升。
另一方面,該總含量之上限值若在上述之為佳之值以下,則可抑制阻劑膜之未曝光部之膜減少並使微影特性更加提升。
<任意成分>
本實施形態之阻劑組成物亦可更含有上述之(A)成分及化合物(BD1)((B1)成分、(D11)成分)以外之成分(任意成分)。
作為該任意成分,可舉出例如,以下所示之(B2)成分、(D12)成分、(D2)成分、(E)成分、(F)成分、(S)成分等。
≪(B2)成分≫
本實施形態之阻劑組成物在不損及本發明之效果範圍內,亦可含有上述之(B1)成分以外之酸產生劑成分(以下稱為「(B2)成分」)。
作為(B2)成分,並無特別限定,可使用至今提出作為化學增幅型阻劑組成物用之酸產生劑者。
作為此種酸產生劑,可舉出如,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者。
{陽離子部}
作為(B2)成分之陽離子部,可舉出如上述之(BD1)成分之陽離子以外之陽離子,可舉出例如,以下所例示之化學式(ca-1-35)~(ca-1-97)所分別表示之有機陽離子、化學式(ca-1-101)~(ca-1-149)所分別表示之有機陽離子。
[式中,R”201
為氫原子或取代基。作為該取代基,可舉出如,作為上述R201
~R207
及R211
~R212
可具有之取代基所例舉之、烷基、鹵素原子、鹵化烷基、羰基、氰基、胺基、芳基、一般式(ca-r-1)~(ca-r-7)所分別表示之基。]
又,作為式(b-1)、(b-2)及(b-3)中之M’m+
,也可舉出如二苯基錪陽離子、雙(4-tert-丁基苯基)錪陽離子、上述式(ca-3-1)~(ca-3-4)所分別表示之陽離子、下述之化學式(ca-4-1)~(ca-4-2)所分別表示之陽離子。
{陰離子部}
作為(B2)成分之陰離子部,可舉出如與上述(BD1)成分之陰離子部為相同者。
本實施形態之阻劑組成物中,(B2)成分係可單獨使用1種,亦可併用2種以上。
阻劑組成物在含有(B2)成分時,阻劑組成物中,相對於(A)成分100質量份,(B2)成分之含量係以50質量份以下為佳,以1~40質量份為較佳,以5~30質量份為更佳。
藉由將(B2)成分之含量作成在上述範圍,圖型形成會充分受到進行。
≪(D12)成分≫
(D12)成分為鹼成分,且係因曝光而分解喪失酸擴散控制性之光崩解性鹼。但,去除該當於上述(D11)成分者。
藉由作成含有(D12)成分之阻劑組成物,在形成阻劑圖型之際,可使阻劑膜之曝光部與未曝光部之對比更加提升。
作為(D12)成分,只要係因曝光而分解喪失酸擴散控制性者,則無特別限定。例如,作為(D12)成分之陰離子部,可從與(D11)成分之陰離子部相同者當中適宜選擇。又,作為(D12)成分之陽離子部,可舉出如,上述化學式(ca-1-35)~(ca-1-97)所分別表示之有機陽離子、化學式(ca-1-101)~(ca-1-149)所分別表示之有機陽離子。
阻劑組成物在含有(D12)成分時,阻劑組成物中,相對於(A)成分100質量份,(D12)成分之含量係以1~40質量份為佳,以2~30質量份為較佳,以2~20質量份為更佳。
≪(D2)成分≫
本實施形態之阻劑組成物在不損及本發明之效果範圍內,亦可含有不該當於上述(D1)成分之含氮有機化合物成分(以下稱為「(D2)成分」)。
作為(D2)成分,只要係會作用作為酸擴散控制劑者,且係不該當於(D1)成分者,則無特別限定,從公知者當中任意使用即可。其中,以脂肪族胺為佳,其中尤其係以第2級脂肪族胺或第3級脂肪族胺為較佳。
脂肪族胺係指具有1個以上脂肪族基之胺,該脂肪族基之碳數係以1~12為佳。
作為脂肪族胺,可舉出如,氨NH3
之氫原子之至少1個被碳數12以下之烷基或羥基烷基所取代之胺(烷基胺或烷基醇胺)或環式胺。
作為烷基胺及烷基醇胺之具體例,可舉出如,n-己基胺、n-庚基胺、n-辛基胺、n-壬基胺、n-癸基胺等之單烷基胺;二乙基胺、二-n-丙基胺、二-n-庚基胺、二-n-辛基胺、二環己基胺等之二烷基胺;三甲基胺、三乙基胺、三-n-丙基胺、三-n-丁基胺、三-n-戊基胺、三-n-己基胺、三-n-庚基胺、三-n-辛基胺、三-n-壬基胺、三-n-癸基胺、三-n-十二基胺等之三烷基胺;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-辛醇胺等之烷基醇胺。該等之中,以碳數5~10之三烷基胺為更佳,以三-n-戊基胺或三-n-辛基胺為特佳。
作為環式胺,可舉出例如,包含氮原子作為雜原子之雜環化合物。作為該雜環化合物,可為單環式者(脂肪族單環式胺),亦可為多環式者(脂肪族多環式胺)。
作為脂肪族單環式胺,具體地可舉出如哌啶、哌嗪等。作為脂肪族多環式胺,以碳數6~10者為佳,具體地可舉出如1,5-二吖雙環[4.3.0]-5-壬烯、1,8-二吖雙環[5.4.0]-7-十一烯、六亞甲四胺、1,4-二吖雙環[2.2.2]辛烷等。
作為其他脂肪族胺,可舉出如參(2-甲氧基甲氧基乙基)胺、參{2-(2-甲氧基乙氧基)乙基}胺、參{2-(2-甲氧基乙氧基甲氧基)乙基}胺、參{2-(1-甲氧基乙氧基)乙基}胺、參{2-(1-乙氧基乙氧基)乙基}胺、參{2-(1-乙氧基丙氧基)乙基}胺、參[2-{2-(2-羥基乙氧基)乙氧基}乙基]胺、三乙醇胺三乙酸酯等,以三乙醇胺三乙酸酯為佳。
又,作為(D2)成分,也可使用芳香族胺。
作為芳香族胺,可舉出如4-二甲基胺基吡啶、吡咯、吲哚、吡唑、咪唑或該等之衍生物、三苄基胺、2,6-二異丙基苯胺、N-tert-丁氧基羰基咯啶等。
(D2)成分係可單獨使用1種,亦可組合使用2種以上。阻劑組成物在含有(D2)成分時,阻劑組成物中,相對於(A)成分100質量份,(D2)成分之含量通常係在0.01~5質量份之範圍內使用。藉由作成上述範圍,而阻劑圖型形狀、放置經時安定性等提升。
≪選自由有機羧酸、以及磷之含氧酸及其衍生物所成群之至少1種化合物(E)≫
本實施形態之阻劑組成物為了防止感度劣化,或為了提升阻劑圖型形狀、放置經時安定性等之目的,可含有選自由有機羧酸、以及磷之含氧酸及其衍生物所成群之至少1種化合物(E)(稱為以下「(E)成分」)作為任意成分。
作為有機羧酸,適宜為例如,乙酸、丙二酸、檸檬酸、蘋果酸、琥珀酸、安息香酸、柳酸等。
作為磷之含氧酸,可舉出如磷酸、膦酸、膦酸等,該等之中尤其係以膦酸為佳。
作為磷之含氧酸之衍生物,可舉出例如,以羥基取代上述含氧酸之氫原子而成之酯等,作為前述烴基,可舉出如碳數1~5之烷基、碳數6~15之芳基等。
作為磷酸之衍生物,可舉出如磷酸二-n-丁基酯、磷酸二苯基酯等之磷酸酯等。
作為膦酸之衍生物,可舉出如膦酸二甲基酯、膦酸-二-n-丁基酯、苯基膦酸、膦酸二苯基酯、膦酸二苄基酯等之膦酸酯等。
作為膦酸之衍生物,可舉出如膦酸酯或苯基膦酸等。
本實施形態之阻劑組成物中,(E)成分係可單獨使用1種,亦可併用2種以上。
阻劑組成物在含有(E)成分之情況,相對於(A)成分100質量份,(E)成分之含量通常係在0.01~5質量份之範圍使用。
≪氟添加劑成分(F)≫
本實施形態之阻劑組成物為了對阻劑膜賦予撥水性,或為了使微影特性提升,亦可含有氟添加劑成分(以下稱為「(F)成分」)。
作為(F)成分,可使用例如,日本特開2010-002870號公報、日本特開2010-032994號公報、日本特開2010-277043號公報、日本特開2011-13569號公報、日本特開2011-128226號公報記載之含氟高分子化合物。
作為(F)成分,更具體地可舉出如具有下述一般式(f1-1)所示之構成單位(f1)之聚合物。作為該聚合物,以僅由下述式(f1-1)所示之構成單位(f1)所構成之聚合物(均聚物);該構成單位(f1)與前述構成單位(a1)之共聚物;該構成單位(f1)與由丙烯酸或甲基丙烯酸所衍生之構成單位與前述構成單位(a1)之共聚物為佳。在此,作為與該構成單位(f1)共聚合之前述構成單位(a1),以由1-乙基-1-環辛基(甲基)丙烯酸酯所衍生之構成單位、由1-甲基-1-金剛烷基(甲基)丙烯酸酯所衍生之構成單位為佳。
[式中,R係與前述相同,Rf102
及Rf103
係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
係可為相同,亦可為相異。nf1
為0~5之整數,Rf101
為包含氟原子之有機基。]
式(f1-1)中,鍵結於α位碳原子之R係與前述相同。作為R,以氫原子或甲基為佳。
式(f1-1)中,作為Rf102
及Rf103
之鹵素原子,可舉出如氟原子、氯原子、溴原子、碘原子等,尤其係以氟原子為佳。作為Rf102
及Rf103
之碳數1~5之烷基,可舉出如與上述R之碳數1~5之烷基為相同者,以甲基或乙基為佳。作為Rf102
及Rf103
之碳數1~5之鹵化烷基,具體地可舉出如,碳數1~5之烷基之氫原子之一部分或全部被鹵素原子所取代之基。作為該鹵素原子,可舉出如,氟原子、氯原子、溴原子、碘原子等,尤其係以氟原子為佳。其中,作為Rf102
及Rf103
,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0~5之整數,以0~3之整數為佳,以1或2為較佳。
式(f1-1)中,Rf101
為包含氟原子之有機基,以包含氟原子之烴基為佳。
作為包含氟原子之烴基,可為直鏈狀、分支鏈狀或環狀之任一者,以碳數1~20為佳,以碳數1~15為較佳,以碳數1~10為特佳。
又,由於會提高浸漬曝光時之阻劑膜之疏水性,故包含氟原子之烴基係以該烴基中之氫原子之25%以上經氟化者為佳,以50%以上經氟化者為較佳,以60%以上經氟化者為特佳。
作為Rf101
,其中以碳數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)成分之重量平均分子量(Mw)(利用凝膠滲透層析之聚苯乙烯換算基準)係以1000~50000為佳,以5000~40000為較佳,以10000~30000為最佳。在該範圍之上限值以下時,具有使用作為阻劑時所需之對於阻劑用溶劑之充分溶解性,在該範圍之下限值以上時,阻劑膜之撥水性為良好。
(F)成分之分散度(Mw/Mn)係以1.0~5.0為佳,以1.0~3.0為較佳,1.0~2.5為最佳。
本實施形態之阻劑組成物中,(F)成分係可單獨使用1種,亦可併用2種以上。
阻劑組成物在含有(F)成分時,相對於(A)成分100質量份,(F)成分之含量通常係在0.5~10質量份之比例下使用。
≪有機溶劑成分(S)≫
本實施形態之阻劑組成物係可使阻劑材料溶解於有機溶劑成分(以下稱為「(S)成分」)進行製造。
作為(S)成分,只要係會溶解所使用之各成分且作成均勻溶液者即可,可從以往公知作為化學增幅型阻劑組成物之溶劑者當中適宜選擇使用任意者。
作為(S)成分,可舉出例如,γ-丁內酯等之內酯類;丙酮、甲基乙基酮、環己酮、甲基-n-戊基酮、甲基異戊基酮、2-庚酮等之酮類;乙二醇、二乙二醇、丙二醇、二丙二醇等之多價醇類;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之具有酯鍵之化合物、前述多價醇類或前述具有酯鍵之化合物之單甲基醚、單乙基醚、單丙基醚、單丁基醚等之單烷基醚或單苯基醚等之具有醚鍵之化合物等之多價醇類之衍生物[該等之中係以丙二醇單甲基醚乙酸酯(PGMEA)、丙二醇單甲基醚(PGME)為佳];如二噁烷般之環式醚類,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、乙基苄基醚、甲苯酚基甲基醚、二苯基醚、二苄基醚、苯乙醚、丁基苯基醚、乙基苯、二乙基苯、戊基苯、異丙基苯、甲苯、二甲苯、對異丙基甲苯、均三甲苯等之芳香族系有機溶劑、二甲亞碸(DMSO)等。
本實施形態之阻劑組成物中,(S)成分係可單獨使用1種,亦可使用作為2種以上之混合溶劑。其中亦以PGMEA、PGME、γ-丁內酯、EL、環己酮為佳。
又,作為(S)成分,亦以混合PGMEA與極性溶劑而成之混合溶劑為佳。該摻合比(質量比)係考慮到PGMEA與極性溶劑之相溶性等來適宜決定即可,以作成1:9~9:1為佳,較佳係以作成2:8~8:2之範圍內為佳。
更具體而言,在摻合EL或環己酮作為極性溶劑之情況,PGMEA:EL或環己酮之質量比係以1:9~9:1為佳,較佳為2:8~8:2。又,在摻合PGME作為極性溶劑之情況,PGMEA:PGME之質量比係以1:9~9:1為佳,較佳為2:8~8:2,更佳為3:7~7:3。並且,亦以PGMEA與PGME與環己酮之混合溶劑為佳。
又,作為(S)成分,其他係亦以選自PGMEA及EL之中之至少1種與γ-丁內酯之混合溶劑。於此情況,作為混合比例,前者與後者之質量比係以作成70:30~95:5為佳。
(S)成分之使用量並無特別限定,能塗於基板等之濃度,且因應塗布膜厚來適宜設定。一般而言,以阻劑組成物之固體成分濃度成為0.1~20質量%,較佳成為0.2~15質量%之範圍內之方式來使用(S)成分。
本實施形態之阻劑組成物係可更加因應所欲適宜添加含有具有混溶性之添加劑,例如改良阻劑膜性能用之加成性樹脂、溶解抑制劑、塑化劑、安定劑、著色劑、光暈防止劑、染料等。
本實施形態之阻劑組成物也可在使上述阻劑材料溶解於(S)成分後,藉由使用聚醯亞胺多孔質膜、聚醯胺醯亞胺多孔質膜等來進行去除雜質等。也可使用例如包含聚醯亞胺多孔質膜之過濾器、包含聚醯胺醯亞胺多孔質膜之過濾器、包含聚醯亞胺多孔質膜及聚醯胺醯亞胺多孔質膜之過濾器等來進行阻劑組成物之過濾。作為前述聚醯亞胺多孔質膜及前述聚醯胺醯亞胺多孔質膜,可例示例如日本特開2016-155121號公報中記載者等。
以上所說明之本實施形態之阻劑組成物含有基材成分(A)、酸產生劑成分(B),及光崩解性鹼(D1)。又,酸產生劑成分(B)及光崩解性鹼(D1)之中,至少一者含有在陽離子部具有酸解離性基之化合物(BD1)。
本實施形態之阻劑組成物由於基材成分(A)具有構成單位(a10),故可使感度提升。又,本實施形態之阻劑組成物藉由含有化合物(BD1),而可抑制阻劑膜之未曝光部之膜減少,且可提升阻劑特性。並且,藉由將酸產生劑成分(B)及光崩解性鹼(D1)之總含量作成在特定之值以上,而能更加提高微影特性。
(阻劑圖型形成方法)
本發明之第2態樣之阻劑圖型形成方法,其係具有:在支持體上使用上述實施形態之阻劑組成物形成阻劑膜之步驟、曝光前述阻劑膜之步驟,及顯像前述曝光後之阻劑膜而形成阻劑圖型之步驟的方法。
作為該阻劑圖型形成方法之一實施形態,可舉出例如藉由以下之操作來進行之阻劑圖型形成方法。
首先,以旋轉器等在支持體上塗佈上述實施形態之阻劑組成物,例如在80~150℃之溫度條件下實施40~120秒鐘,較佳實施60~90秒鐘之烘烤(塗佈後烘烤(PAB))處理而形成阻劑膜。
其次,對該阻劑膜使用例如電子線描繪裝置、EUV曝光裝置等之曝光裝置,隔著已形成指定圖型之遮罩(遮罩圖型)進行曝光,或不隔著遮罩圖型來進行利用電子線直接照射之描繪等選擇性曝光後,在例如80~150℃之溫度條件下實施40~120秒鐘,較佳使實施60~90秒鐘之烘烤(曝光後烘烤(PEB))處理。
其次,顯像處理前述阻劑膜。顯像處理在鹼顯像製程之情況係使用鹼顯像液,在溶劑顯像製程之情況係使用含有有機溶劑之顯像液(有機系顯像液)來進行。
顯像處理後,較佳進行潤洗處理。潤洗處理在鹼顯像製程之情況係以使用純水之水潤洗為佳,在溶劑顯像製程之情況係以使用含有有機溶劑之潤洗液為佳。
在溶劑顯像製程之情況,在述顯像處理或潤洗處理之後,也可進行藉由超臨界流體來去除附著於圖型上之顯像液或潤洗液的處理。
顯像處理後或潤洗處理後進行乾燥。又,根據情況也可在上述顯像處理後進行烘烤處理(後烘烤)。
藉由如此之操作,即可形成阻劑圖型。
作為支持體,並無特別限定,可使用以往公知者,可舉出例如,電子零件用之基板,或在此上已形成指定配線圖型者等。更具體地可舉出如,矽晶圓、銅、鉻、鐵、鋁等之金屬製之基板,或玻璃基板等。作為配線圖型之材料,能使用例如銅、鋁、鎳、金等。
又,作為支持體,也可為在如上述般之基板上設置有無機系及/或有機系之膜者。作為無機系之膜,可舉出如無機防反射膜(無機BARC)。作為有機系之膜,可舉出如有機防反射膜(有機BARC),或多層阻劑法之下層有機膜等之有機膜。
在此,多層阻劑法係指在基板上設置至少一層有機膜(下層有機膜),與至少一層阻劑膜(上層阻劑膜),且將形成於上層阻劑膜之阻劑圖型作為遮罩來進行下層有機膜之圖型化的方法,且視為能形成高長寬比之圖型。即,根據多層阻劑法,藉由下層有機膜而可卻保所需要之厚度,故能使阻劑膜薄膜化,且變得能形成高長寬比之微細圖型。
多層阻劑法基本上係區分為作成上層阻劑膜與下層有機膜之二層構造的方法(2層阻劑法),及,作成在上層阻劑膜與下層有機膜之間設置一層以上之中間層(金屬薄膜等)之三層以上多層構造的方法(3層阻劑法)。
曝光所使用之波長並無特別限定,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線等之放射線來進行。前述阻劑組成物在作為KrF準分子雷射、ArF準分子雷射、EB或EUV用之有用性為高,作為ArF準分子雷射、EB或EUV用之有用性為更高,作為EB或EUV用之有用性為特高。即,本實施形態之阻劑圖型形成方法係為曝光阻劑膜之步驟在包含對前述阻劑膜進行EUV(極紫外線)或EB(電子線)曝光之操作時,特別有用之方法。
阻劑膜之曝光方法係可在空氣或氮等之惰性氣體中進行之通常之曝光(乾曝光),亦可為液浸曝光(Liquid Immersion Lithography)。
液浸曝光係預先在阻劑膜與曝光裝置之最下位置之透鏡間充滿具有折射率比空氣折射率還大之溶劑(液浸介質),並在該狀態下進行曝光(浸漬曝光)之曝光方法。
作為液浸介質,以具有比空氣之折射率還大,且比會受到曝光之阻劑膜之折射率還小之折射率的溶劑為佳。作為該溶劑之折射率,只要在前述範圍內則無特別限制。
作為具有比空氣之折射率還大,且比前述阻劑膜之折射率還小之折射率的溶劑,可舉出例如,水、氟系惰性液體、矽系溶劑、烴系溶劑等。
作為氟系惰性液體之具體例,可舉出如,將C3
HCl2
F5
、C4
F9
OCH3
、C4
F9
OC2
H5
、C5
H3
F7
等之氟系化合物作為主成分之液體等,以沸點70~180℃者佳,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,在曝光結束後由於能以簡便的方法進行去除液浸所用之介質而為佳。
作為氟系惰性液體,尤其係以烷基之氫原子全部被氟原子所取代之全氟烷基化合物為佳。作為全氟烷基化合物,具體地可舉出如全氟烷基醚化合物、全氟烷基胺化合物。
並且,具體而言,作為前述全氟烷基醚化合物,可舉出如全氟(2-丁基-四氫呋喃)(沸點102℃),作為前述全氟烷基胺化合物,可舉出如全氟三丁基胺(沸點174℃)。
作為液浸介質,從成本、安全性、環境問題、泛用性等之觀點,以使用水為佳。
作為鹼顯像製程中使用於顯像處理之鹼顯像液,可舉出例如0.1~10質量%氫氧化四甲基銨(TMAH)水溶液。
作為溶劑顯像製程中使用於顯像處理之有機系顯像液所含有之有機溶劑,只要係能溶解(A)成分(曝光前之(A)成分)者即可,可從公知有機溶劑當中適宜選擇。具體地可舉出如酮系溶劑、酯系溶劑、醇系溶劑、腈系溶劑、醯胺系溶劑、醚系溶劑等之極性溶劑、烴系溶劑等。
酮系溶劑為在構造中包含C-C(=O)-C之有機溶劑。酯系溶劑為在構造中包含C-C(=O)-O-C之有機溶劑。醇系溶劑為在構造中包含醇性羥基之有機溶劑。「醇性羥基」係意指鍵結於脂肪族烴基之碳原子上之羥基。腈系溶劑為在構造中包含腈基之有機溶劑。醯胺系溶劑為在構造中包含醯胺基之有機溶劑。醚系溶劑為在構造中包含C-O-C之有機溶劑。
有機溶劑之中也存在構造中包含複數之賦予上述各溶劑特徵之官能基的有機溶劑,於此情況,視為皆該當於包含該有機溶劑所具有之官能基之任一種溶劑種類。例如,二乙二醇單甲基醚視為皆該當於上述分類中之醇系溶劑、醚系溶劑之任一者。
烴系溶劑為包含可經鹵化之烴,且不具有鹵素原子以外之取代基之烴溶劑。作為鹵素原子,可舉出如氟原子、氯原子、溴原子、碘原子等,氟原子為佳。
作為有機系顯像液所含有之有機溶劑,上述之中亦以極性溶劑為佳,酮系溶劑、酯系溶劑、腈系溶劑等為佳。
作為酮系溶劑,可舉出例如,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、乙醯基丙酮、丙酮基丙酮、紫羅酮、二丙酮基醇、乙醯基原醇、苯乙酮、甲基萘基酮、異佛爾酮、碳酸伸丙酯、γ-丁內酯、甲基戊基酮(2-庚酮)等。該等之中,作為酮系溶劑,以甲基戊基酮(2-庚酮)為佳。
作為酯系溶劑,可舉出例如,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、乙二醇單乙基醚乙酸酯、乙二醇單丙基醚乙酸酯、乙二醇單丁基醚乙酸酯、乙二醇單苯基醚乙酸酯、二乙二醇單甲基醚乙酸酯、二乙二醇單丙基醚乙酸酯、二乙二醇單苯基醚乙酸酯、二乙二醇單丁基醚乙酸酯、二乙二醇單乙基醚乙酸酯、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、丙二醇單甲基醚乙酸酯、丙二醇單乙基醚乙酸酯、丙二醇單丙基醚乙酸酯、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。該等之中,酯系溶劑係亦以乙酸丁酯為佳。
作為腈系溶劑,可舉出例如,乙腈、丙腈、戊腈、丁腈等。
有機系顯像液中因應必要係可摻合公知之添加劑。作為該添加劑,可舉出例如界面活性劑。作為界面活性劑,並無特別限定,可使用例如離子性或非離子性之氟系及/或矽系界面活性劑等。作為界面活性劑,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。
在摻合界面活性劑之情況,其摻合量在相對於有機系顯像液之總量而言,通常為0.001~5質量%,以0.005~2質量%為佳,以0.01~0.5質量%為較佳。
顯像處理係能藉由公知之顯像方法來實施,可舉出例如將支持體浸漬於顯像液中一定時間的方法(浸漬法)、使顯像液藉由表面張力而載浮於支持體表面並靜止一定時間的方法(盛液法)、對支持體表面噴霧顯像液的方法(噴霧法)、在以一定速度進行旋轉之支持體上以一定速度掃描顯像液吐出嘴並同時持續吐出顯像液的方法(動態分配法)等。
作為溶劑顯像製程中使用於顯像處理後之潤洗處理之潤洗液所含有之有機溶劑,可從例如作為前述有機系顯像液使用之有機溶劑所例舉之有機溶劑當中,適宜選擇使用不易使阻劑圖型溶解者。通常係使用選自烴系溶劑、酮系溶劑、酯系溶劑、醇系溶劑、醯胺系溶劑及醚系溶劑之至少1種類之溶劑。該等之中,以選自烴系溶劑、酮系溶劑、酯系溶劑、醇系溶劑及醯胺系溶劑之至少1種類為佳,以選自醇系溶劑及酯系溶劑之至少1種類為較佳,以醇系溶劑為特佳。
潤洗液所使用之醇系溶劑係以碳數6~8之1價醇為佳,該1價醇可為直鏈狀、分支狀或環狀之任一者。具體地可舉出如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、苄基醇等。該等之中,以1-己醇、2-庚醇、2-己醇為佳,1-己醇、2-己醇為較佳。
該等有機溶劑係可單獨使用任一種,也可併用2種以上。又,亦可與上述以外之有機溶劑或水混合來使用。但,在考慮到顯像特性時,相對於潤洗液之總量,潤洗液中之水之摻合量係以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。
潤洗液中因應必要可摻合公知之添加劑。作為該添加劑,可舉出例如界面活性劑。界面活性劑係可舉出與前述相同者,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。
在摻合界面活性劑之情況,其摻合量在相對於潤洗液之總量而言,通常為0.001~5質量%,以0.005~2質量%為佳,以0.01~0.5質量%為較佳。
使用潤洗液之潤洗處理(洗淨處理)係可藉由公知之潤洗方法來實施。作為該潤洗處理之方法,可舉出例如在以一定速度進行旋轉之支持體上持續吐出潤洗液的方法(旋轉塗布法)、將支持體浸漬於潤洗液中一定時間的方法(浸漬法)、對支持體表面噴霧潤洗液的方法(噴霧法)等。
根據以上所說明之本實施形態之阻劑圖型形成方法,由於係使用上述第1態樣之阻劑組成物,故可形成微影特性受到提高,且,阻劑膜之未曝光部之膜減少受到抑制之阻劑圖型。
[實施例]
以下,藉由實施例更詳細地說明本發明,但本發明並非係受到該等之例所限定者。
<阻劑組成物之調製>
(實施例1~13、比較例1~6)
混合表1及2所示之各成分並使其溶解,而分別調製出各例之阻劑組成物。又,也一併記載(B)成分及(D1)成分之總含量。
表1及2中,各略稱係分別具有以下之意。[ ]內之數值為摻合量(質量份)。
(A1)-1:下述化學式(A1-1)所示之高分子化合物。藉由GPC測量所求得之標準聚苯乙烯換算之重量平均分子量(Mw)為7200,分子量分散度(Mw/Mn)為1.69。藉由13
C-NMR所求得之共聚合組成比(構造式中之各構成單位之比例(莫耳比))為l/m=50/50。
(A1)-2:下述化學式(A1-2)所示之高分子化合物。藉由GPC測量所求得之標準聚苯乙烯換算之重量平均分子量(Mw)為7100,分子量分散度(Mw/Mn)為1.68。藉由13
C-NMR所求得之共聚合組成比(構造式中之各構成單位之比例(莫耳比))為l/m=50/50。
(A1)-3:下述化學式(A1-3)所示之高分子化合物。藉由GPC測量所求得之標準聚苯乙烯換算之重量平均分子量(Mw)為6900,分子量分散度(Mw/Mn)為1.70。藉由13
C-NMR所求得之共聚合組成比(構造式中之各構成單位之比例(莫耳比))為l/m/n=30/20/50。
(A2)-1:下述化學式(A2-1)所示之高分子化合物。藉由GPC測量所求得之標準聚苯乙烯換算之重量平均分子量(Mw)為7300,分子量分散度(Mw/Mn)為1.72。藉由13
C-NMR所求得之共聚合組成比(構造式中之各構成單位之比例(莫耳比))為l/m=50/50。
(B1)-1~(B1)-5:包含下述化學式(B1-1)~(B1-5)所分別表示之化合物的酸產生劑。
(B2)-1~(B2)-3:包含下述化學式(B2-1)~(B2-3)所分別表示之化合物的酸產生劑。
(D11)-1:包含下述化學式(D11-1)所示之化合物的光崩解性鹼。
(D11)-2:包含下述化學式(D11-2)所示之化合物的光崩解性鹼。
(D12)-1:包含下述化學式(D12-1)所示之化合物的光崩解性鹼。
(D12)-2:包含下述化學式(D12-2)所示之化合物的光崩解性鹼。
(D2)-1:包含下述化學式(D2-1)所示之化合物的鹼。
(S)-1:丙二醇單甲基醚乙酸酯/丙二醇單甲基醚=60/40(質量比)之混合溶劑。
<阻劑圖型之形成>
・步驟1
在已施加六甲基二矽氮烷(HMDS)處理之8吋矽基板上,使用旋轉器分別塗布各例之阻劑組成物,並在加熱板上以溫度110℃進行60秒鐘之預烘烤(PAB)處理,且藉由乾燥而形成膜厚50nm之阻劑膜。
・步驟2
其次,對於前述阻劑膜,使用電子線描繪裝置JEOL-JBX-9300FS(日本電子股份有限公司製),以加速電壓100kV,進行目標尺寸設為線寬150nm、線間距寬50nm之3:1線寬與線距圖型(以下「LS圖型」)之描繪(曝光)。其後,以100℃進行60秒鐘之曝光後加熱(PEB)處理。
・步驟3
接著,在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秒鐘之鹼顯像。
其後,使用純水進行水潤洗15秒鐘。
其結果係形成線寬150nm、線間距寬50nm之3:1LS圖型。
[最佳曝光量(Eop)之評價]
求出藉由上述<阻劑圖型之形成>所形成之目標尺寸之LS圖型之最佳曝光量Eop(μC/cm2
)。將此表示作為「Eop(μC/cm2
)」而表示於表3及4中。
[LWR(線寬粗糙度)之評價]
對於以上述<阻劑圖型之形成>來形成之LS圖型,求出顯示LWR之尺度即3σ。將此作為「LWR(nm)」而表示於表3及4中。
「3σ」係表示藉由掃描型電子顯微鏡(加速電壓800V,商品名:S-9380,日立高科技公司製),在線之長度方向上測量線位置400處,並由該測量結果所求得之標準偏差(σ)之3倍值(3σ)(單位:nm)。
該3σ之值越小,即意指線側壁之粗糙度越小,能取得更均勻寬度之LS圖型。
[膜減少之評價]
上述<阻劑圖型之形成>中,分別測量PAB後之阻劑膜(大面積未曝光部)之膜厚,及潤洗後之膜厚。使用下述基準來評價該膜厚變化量。將該結果作為「殘膜」而表示於表3及4。
A:上述膜厚變化量為5%以內(殘膜率95%以上)
B:上述膜厚變化量大於5%且8%以內(殘膜率92%以上未滿95%)
C:上述膜厚變化量大於8%且10%以內之情況(殘膜率90%以上未滿92%)
D:上述膜厚變化量大於10%之情況(殘膜率未滿90%)
從表3及4所示之結果,可確認到在與比較例1~6之阻劑組成物相比,實施例1~13之阻劑組成物可抑制膜減少,且可取得良好感度及良好微影特性。
以上,說明本發明之較佳實施例,但本發明並非係受到該等實施例所限定者。在不超出本發明之要旨範圍內,皆能實施構成之附加、省略、取代、及其他變更。本發明並非係受到前述說明所限定,而僅係受限於隨付之申請專利範圍的範圍。
Claims (6)
- 一種阻劑組成物,其係因曝光而產生酸,藉由酸之作用而對顯像液之溶解性產生變化之阻劑組成物,其中包含: 因酸之作用而對顯像液之溶解性產生變化之基材成分(A)、因曝光而產生酸之酸產生劑成分(B),及光崩解性鹼(D1), 前述基材成分(A)包含具有下述一般式(a10-1)所示之構成單位(a10)之樹脂成分(A1), 前述酸產生劑成分(B)及前述光崩解性鹼(D1)之中,至少一者包含下述一般式(bd1)所示之包含陰離子部與陽離子部之化合物(BD1), 相對於前述基材成分(A)100質量份,前述酸產生劑成分(B)及前述光崩解性鹼(D1)之總含量為25質量份以上; 式中,R為氫原子、碳數1~5之烷基或碳數1~5之鹵化烷基,Yax1 為單鍵或2價連結基,Wax1 為可具有取代基之芳香族烴基,nax1 為1~3之整數; 式中,R001 ~R003 係各自獨立為1價有機基,但R001 ~R003 之中,至少1個為具有酸解離性基之有機基;又,R001 ~R003 之中之2個以上亦可相互結合而與式中之硫原子一同形成環,X- 為相對陰離子。
- 如請求項1之阻劑組成物,其中前述一般式(bd1)中之酸解離性基包含環式構造。
- 如請求項1之阻劑組成物,其中前述一般式(bd1)中之酸解離性基包含碳數5以上之第三級烷基酯構造。
- 如請求項1之阻劑組成物,其中相對於前述基材成分(A)100質量份,前述酸產生劑成分(B)及前述光崩解性鹼(D1)之總含量為30質量份以上。
- 一種阻劑圖型形成方法,其係具有:於支撐體上使用如請求項1~4中任一項之阻劑組成物形成阻劑膜之步驟、曝光前述阻劑膜之步驟,及顯像前述曝光後之阻劑膜而形成阻劑圖型之步驟。
- 如請求項5之阻劑圖型形成方法,其係在曝光前述阻劑膜之步驟中,對前述阻劑膜曝光EUV(極紫外線)或EB(電子線)。
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