TW202146472A - 化學增幅型光阻 - Google Patents

化學增幅型光阻 Download PDF

Info

Publication number
TW202146472A
TW202146472A TW109140929A TW109140929A TW202146472A TW 202146472 A TW202146472 A TW 202146472A TW 109140929 A TW109140929 A TW 109140929A TW 109140929 A TW109140929 A TW 109140929A TW 202146472 A TW202146472 A TW 202146472A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
composition
moiety
phenolic
polymer
hydroxystyrene
Prior art date
Application number
TW109140929A
Other languages
English (en)
Inventor
工藤隆範
楊帆
Original Assignee
德商馬克專利公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 德商馬克專利公司 filed Critical 德商馬克專利公司
Publication of TW202146472A publication Critical patent/TW202146472A/zh

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/004—Photosensitive materials
    • G03F7/022—Quinonediazides
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/004—Photosensitive materials
    • G03F7/039—Macromolecular compounds which are photodegradable, e.g. positive electron resists
    • G03F7/0392—Macromolecular compounds which are photodegradable, e.g. positive electron resists the macromolecular compound being present in a chemically amplified positive photoresist composition
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/004—Photosensitive materials
    • G03F7/0045—Photosensitive materials with organic non-macromolecular light-sensitive compounds not otherwise provided for, e.g. dissolution inhibitors
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/004—Photosensitive materials
    • G03F7/022—Quinonediazides
    • G03F7/0226—Quinonediazides characterised by the non-macromolecular additives
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/004—Photosensitive materials
    • G03F7/022—Quinonediazides
    • G03F7/023—Macromolecular quinonediazides; Macromolecular additives, e.g. binders
    • G03F7/0233—Macromolecular quinonediazides; Macromolecular additives, e.g. binders characterised by the polymeric binders or the macromolecular additives other than the macromolecular quinonediazides
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/004—Photosensitive materials
    • G03F7/022—Quinonediazides
    • G03F7/023—Macromolecular quinonediazides; Macromolecular additives, e.g. binders
    • G03F7/0233—Macromolecular quinonediazides; Macromolecular additives, e.g. binders characterised by the polymeric binders or the macromolecular additives other than the macromolecular quinonediazides
    • G03F7/0236—Condensation products of carbonyl compounds and phenolic compounds, e.g. novolak resins
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/027—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34
    • H01L21/0271—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34 comprising organic layers
    • H01L21/0273—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34 comprising organic layers characterised by the treatment of photoresist layers
    • H01L21/0274—Photolithographic processes

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Materials For Photolithography (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Phenolic Resins Or Amino Resins (AREA)
  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)

Abstract

本發明係關於光阻組合物，其包含(A)聚合物組分、(B)光酸產生劑組分、(C)光活性重氮萘醌組分，及(D)溶劑。該聚合物組分包含酚醛衍生物及包含羥苯乙烯重複單元之聚合物之混合物。該聚合物組分包含具有游離酚系羥基部分之重複單元及具有受酸可裂解縮醛部分保護之酚系羥基部分之重複單元。該正光阻組合物適用於製造電子裝置。

Description

化學增幅型光阻
本發明係關於用於製造積體電路(IC)、發光二極體(LED)裝置及顯示裝置之正輻射敏感之水性鹼溶性光阻組合物。
光阻組合物係用於微影製程中以製造小型化電子組件諸如用於製造電腦晶片、積體電路、發光二極體(LED)裝置及顯示器。一般而言，在此等方法中，首先將光阻組合物之膜施加至基板材料，諸如用於製造積體電路之矽晶圓。然後烘烤塗層基板以蒸發該光阻組合物中之溶劑並將該塗層固定至該基板上。接著，使該基板之經烘烤塗層表面經受成像曝露於成像輻射。
此輻射曝露在塗層表面之曝露區域中引起化學轉化。可見光、紫外(UV)光、電子束及X射線輻射能係微影製程中現今常用之成像輻射類型。在此成像曝露後，塗層基板用顯影劑溶液處理以溶解並移除該基板之塗層表面之經輻射曝露或未經曝露之區域。
先前技術中已知可由水性鹼顯影之正性工作、敏感之光阻組合物之用途。例如，美國專利第5,069,997號描述輻射敏感混合物，其基於含有酸可裂解基團之聚合物黏合劑，及一經照射即形成強酸之有機化合物，且其等於水性鹼性顯影劑中之溶解度隨酸之作用增加。
U.S. 2002/0001769 A1揭示含有鹼溶性樹脂、醌二疊氮酯及一經光照射即產生酸之化合物之正光阻組合物，其中酚系羥基中之一部分受酸可分解基團保護。
日本專利公開案第2008-046594 A2號揭示含有樹脂及酸產生劑之正光阻組合物，該樹脂係酚醛樹脂及聚羥苯乙烯之反應產物，聚羥苯乙烯之酚系羥基之一部分受酸可裂解基團保護。
已知技術中之大多數係關於基於酚系或(甲基)丙烯酸酯樹脂之化學增幅型光阻，或基於酚醛/重氮萘醌(DNQ)之非化學增幅型光阻。在化學增幅型正光阻中，鹼溶性樹脂(通常酚系樹脂或(甲基)丙烯酸酯樹脂)係在曝露於輻射之光阻之區域中釋放，致使其可水性鹼顯影，藉由此等樹脂上保護基之酸催化裂解，最初遮蔽鹼增溶部分。在此等化學增幅型光阻中，催化酸係藉由光酸產生劑(PAG)組分之光分解形成。此等類型之光阻通常在較短波長下採用以在IC製造中尋求更高解析度。
習知酚醛/DNQ光阻平臺由於其等照射光之高膜吸收產生傾斜剖面，尤其在較厚膜處。另一方面，正化學增幅型平臺可為低於10 µm之膜厚度提供足夠之性能，然而用於此等光阻之聚合物比習知酚醛樹脂貴得多。同樣，針對需曝露後烘烤之正化學增幅型光阻之某些設計對裝置生產量具有有害影響。成本及裝置生產量對關於顯示器之製造之應用而言亦成問題。對裝置生產量問題之潛在影響發生於某些化學增幅型光阻中，其中遮蔽鹼增溶部分之保護基針對其等裂解具有高活化能以解除該鹼增溶部分之遮蔽。儘管，此等高活化能基團可由酸催化移除，但此移除需耗時的曝露後烘烤步驟。此外，製造顯示裝置之製程溫度一直在增加。例如，基板溫度在將硼或磷植入用於薄膜電晶體之低溫聚合矽內期間增加。光阻圖案需在製程溫度下維持其形狀。 當前發明處理之需求及解決之問題
本發明之一個目的係提供可用於製造顯示器之具有成本競爭力之化學增幅型系統。
本發明旨在提供一種化學增幅型光阻組合物，其衍生之膜具有高熱穩定性、高解析度、對比度且可形成光阻圖案而無需曝露後烘烤(PEB)。排除PEB可增加製造生產量、減少處理時間並降低有害之曝露後延遲效應諸如具有較大程度之T頂之特徵之形成之可能性。儘管不受理論束縛，但無需PEB，因為低活化能保護基確保曝露區域中之光阻膜在曝露階段期間經完全脫保護。因為該等保護基在曝露期間經歷脫保護，所以在自光酸產生劑(PAG)產生光酸與此光酸反應以使該保護基脫保護之間不存在時間滯後。曝露期間之此脫保護可減少空氣傳播之污染物在曝露之光阻表面消耗光酸之機會、避免導致成像光阻特徵之嚴重T頂之曝露後延遲效應。此係函待解決之重要問題，因為成像光阻特徵之嚴重T頂可影響裝置產率。
本發明之一項實施例提供一種化學增幅型光阻組合物，其包含： (A)聚合物組分、 (B)光酸產生劑(PAG)、 (C)光活性重氮萘醌化合物(PAC)及 (D)溶劑。
本發明之另一實施例提供一種用於使光阻成像之製程，其包括以下步驟： i)在基板上塗佈上述組合物以形成光阻膜； ii)使用遮罩將該光阻膜選擇性曝露於光以形成選擇性曝露之光阻膜； iii)將該選擇性曝露之膜顯影以在該基板上形成正成像之光阻膜。
本發明之又另一實施例提供一種用於製造裝置之方法，其包括使光阻在基板上成像之上述製造方法。本發明之又另一實施例提供上述化學增幅型光阻組合物於塗佈基板之用途。
定義
除非另有規定，否則說明書及申請專利範圍中使用之下列術語針對本申請案應具有下列含義。
應瞭解前述一般描述及下列詳細描述兩者均為說明性及解釋性的，且如本文主張，不限制標的。在本申請案中，除非另有明確規定，否則使用單數包括複數，字詞「一」或「一個」意謂「至少一個」，及使用「或」意謂「及/或」。此外，使用術語「包括(including)」及其他形式(諸如「包括(includes)」及「包括(included)」)係非限制性的。同樣，除非另有明確規定，否則諸如「元素」或「組分」之術語包括包含一個單元之元素及組分及包含多於一個單元之元素或組分。如本文使用，除非另有指示，否則連詞「及」意欲為包含性的及連詞「或」無意為排他性的。例如，片語「或、或者」意欲為排他性的。如本文使用，術語「及/或」係指前述元素(包括使用單一元素)之任何組合。
在本說明書中，當使用「至」、「-」或「~」指示數值範圍時，其等包括兩個端點，且其單位係通用的。例如，5至25 mol%意謂5 mol%或以上及25 mol%或以下。
本文使用之章節標題係出於組織目的且不應解釋為限制本文描述之標的。本申請案中引用之所有文獻或文獻之一部分，包括(但不限於)專利、專利申請案、文章、書籍及論文，係出於任何目的以全文引用之方式明確併入本文中。若本文併入之文獻及相似材料中之一或多者以與該術語在本申請案中之定義矛盾之方式定義一個術語，則以本申請案為準。
本文中，術語「連接點」在提及本發明聚合物中之任何一者時係指至另一聚合物鏈之分支點及/或至另一聚合物鏈之交聯點，其中分支及/或交聯之程度係使得所得分支及/或交聯聚合物仍具有足夠低以便於避免達成凝膠點之分子量，在達成該凝膠點之情況下，該聚合物將變得不溶於溶劑(諸如旋塗溶劑)中。
本文中，除非另有指示，否則「烴」意謂包括碳及氫，及視需要包括氧或氮者。「烴基」意謂單價或二價或更高價烴。在本說明書中，「脂族烴基」意謂直鏈、分支鏈或環形脂族烴，及「脂族烴基」意謂單價或二價或更高價脂族烴。「芳族烴基」意謂包含芳環之烴，該芳環可視需要不僅包含脂族烴基作為取代基但亦與脂環縮合。「芳族烴基」意謂單價或二價或更高價芳族烴。此等脂族烴基及芳族烴基視需要含有氟、氧基、羥基、胺基、羰基或矽基及類似物。此外，「芳環」意謂包含共軛不飽和環結構之烴，及脂環意謂包含環結構但非共軛不飽和環結構之烴。
「烷基」意謂藉由自直鏈或分支鏈、飽和烴移除任何一個氫獲得之基團且包括直鏈烷基及分支鏈烷基，及環烷基意謂藉由自包含環形結構之飽和烴移除一個氫獲得之基團且視需要，該環形結構中包括直鏈或分支鏈烷基作為側鏈。
「烷基氧基」(亦稱烷氧基)係指其中通過氧基(-O-)部分結合之如上文定義之烷基(例如，甲氧基、乙氧基、丙氧基、丁氧基、1,2-異丙氧基、環戊氧基、環己氧基及類似物)。此等烷氧基部分如下文描述可為經取代或未經取代的。
「鹵基」或「鹵化物」係指鹵素、F、Cl、Br、I，其由一個鍵連接至有機部分。
「鹵基烷基」係指直鏈、環形或分支鏈飽和烷基，諸如上文定義若存在多於一個鹵基部分，則其中至少一個氫已經選自由F、Cl、Br、I或此等之混合物組成之群之鹵化物置換。氟烷基係此等部分之特定子基團。
「氟烷基」係指其中氫已經氟部分或完全置換之如上文定義之直鏈、環形或分支鏈飽和烷基(例如，三氟甲基、全氟乙基、2,2,2-三氟乙基、全氟異丙基、全氟環己基及類似物)。若未經全氟化，則此等氟烷基部分可如下文描述經取代或未經取代。
「氟烷基氧基」係指其中通過氧基(-O-)部分結合之如上文定義之氟烷基，其可經完全氟化(亦稱全氟化)或者部分氟化(例如，三氟甲氧基、全氟乙氧基、2,2,2-三氟乙氧基、全氟環己氧基及類似物)。若未經全氟化，則此等氟烷基部分可如下文描述經取代或未經取代。
本文中，「Cx-y 」、「Cx -Cy 」及「Cx 」意謂分子或取代基中之碳數。例如，「C1-6 烷基」意謂具有1至6個碳之烷基(諸如甲基、乙基、丙基、丁基、戊基及己基)。此外，如本說明書中使用之氟烷基係指其中烷基中之一或多個氫係經氟置換者，及氟芳基係其中芳基中之一或多個氫係經氟置換者。
本文中術語「伸烷基」意謂藉由自直鏈、分支鏈或環形飽和烴移除任何兩個或更多個氫獲得之基團，其具有兩個或更多個結合點(例如，具有兩個結合點：亞甲基、伸乙基、1,2-伸異丙基、1,4-伸環己基及類似物；具有三個結合點：1,1,1-經取代之甲烷、1,1,2-經取代之乙烷、1,2,4-經取代之環己烷及類似物)。亦在本文中，作為一非限制性實例，當指定C1 至C20 之可能範圍時，此範圍包含以C1 開始但僅指定分支鏈伸烷基之直鏈伸烷基，或以C3 開始之環伸烷基。此等伸烷基部分可如下文描述經取代或未經取代的。
術語「單伸烷氧基伸烷基」及「寡聚伸烷氧基伸烷基」包含簡單之伸烷氧基伸烷基部分，諸如伸乙氧基伸乙基(-CH2 -CH2 -O-CH2 -CH2 -)、伸丙氧基伸丙基(-CH2 -CH2 -CH2 -O-CH2 -CH2 -CH2 -)及類似物，及亦寡聚材料，諸如三(伸乙氧基伸乙基) (-CH2 -CH2 -O-CH2 -CH2 -O-CH2 -CH2 -)、三(伸丙氧基伸丙基) (-CH2 -CH2 -CH2 -O-CH2 -CH2 -CH2 -O CH2 -CH2 -CH2 -)及類似物。
本文中術語「芳基」或「芳族基團」意謂藉由自芳族烴移除任何一個氫獲得之基團，其含有C6 至C24 ，包括苯基、甲苯基、二甲苯基、萘基、蒽基、聯苯、雙苯基、參苯基及類似物。此等芳基可進一步經適當取代基中之任何一者(例如，上文中提及之烷基、烷氧基、醯基或芳基)取代。
若本文中使用術語「酚醛」而無任何其他結構之修飾劑，則係指酚醛樹脂，其等可溶於水性鹼(諸如氫氧化四甲銨及類似物)中。
本文中術語「伸芳基」意謂藉由自芳族烴移除任何兩個或更多個氫獲得之烴基，其具有兩個或更多個(例如，2至5個)結合點，此部分可為單一苯部分(例如，兩個結合點1,4-伸苯基、1,3-伸苯基及1,2-伸苯基；三個結合點1,2,4-經取代之苯、1,3,5-經取代之苯及類似物)、具有兩個結合點之多環芳族部分，諸如衍生自萘、蒽、芘及類似物，或鏈中具有兩個結合點之多個苯環(例如，伸聯苯)。在彼等實例中，在該芳族部分係稠合芳環之情況下，此等可稱為稠合環伸芳基，及更具體言之稱為(例如)伸萘基(naphthalenylene)、伸蒽基(anthracenylene)、伸芘基(pyrenylene)及類似物。稠合環伸芳基可如下文描述經取代或未經取代，另外此等稠合環伸芳基亦可含有烴取代基，其在該稠合環上具有兩個結合位點，藉由結合至該稠合環(具有C5-10 之環)形成額外脂族或不飽和環。
本文中，除非另有描述，否則術語「PAG」係指光酸產生劑，其可在深UV或UV照射(諸如200至300 nm、i線、h線、g線及/或寬頻帶照射)下產生酸(亦稱光酸)。該酸可為磺酸、HCl、HBr、HAsF6 及類似物。
本文中，術語「PAC」係指重氮萘醌組分，其中此部分係進一步經通過磺酸酯(-SO2 -O-)鍵結合至酚系化合物之磺醯基部分(-SO2 -)取代。形成此磺酸酯鍵之酚系化合物可具有經多於一個酚系OH部分取代之酚系化合物，且因此，該PAC可為其中酚OH中之多於一者形成此磺酸酯鍵之酚系化合物。此等游離PAC材料之非限制性實例係描述於「Diazonapthoquinone-based Resist, Ralph Dammel, SPIE, Optical Engineering Press，第TT 11卷，第2及3章」中。
術語「游離PAC」係指光阻調配物中不結合至聚合物之化合物。
本文中術語「稠合芳環」係指基於碳之多環芳族化合物，其包含稠合在一起的基於C6-8 之芳環(例如，萘、蒽及類似物)。此等稠合芳環對有機部分可具有單一結合點作為芳基部分之一部分，諸如光酸產生劑(PAG)上之側基稠合芳環芳基，或具有兩個結合點作為伸芳基部分之一部分，諸如，例如，在結合至PAG之取代基之間隔基團中。在PAG中，此等取代基，連同可藉由共振非定域化相互作用之其他取代基一起，在365 nm及/或寬頻帶輻射下給予更大吸光度並在此等波長下導致更有效。
本文中術語「芳烴」包含芳族烴部分，其等包含1個環或稠合在一起的基於C6-8 之芳環。
本文中術語「雜芳烴」係指以保留其芳香性之方式分別含有1或多個三價或二價雜原子之芳烴。此等雜原子之實例係N、O、P及S。作為非限制性實例，此等雜芳烴可含有1至3個此等雜原子。
除非文本中另有指示，否則術語「經取代」當提及芳基、烷基、烷氧基、氟烷基、氟烷氧基、稠合芳環、芳烴、雜芳烴時係指亦含有選自由以下組成之群之一或多個取代基之此等部分中之一者：未經取代之烷基、經取代之烷基、未經取代之芳基、烷氧基芳基(烷基-O-芳基)、二烷氧基芳基((烷基-O-)2 -芳基)、鹵基芳基、烷氧基、烷基芳基、鹵基烷基、鹵化物、羥基、氰基、硝基、乙醯基、烷基羰基、甲醯基、乙烯基(CH2 =CH-)、苯基乙烯基(Ph-CH=CH-)、芳基乙烯基(芳基-CH=CH-)，及包含伸乙烯基伸芳基部分之取代基(例如，Ar(-CH=CH-Ar-)z ，其中z係1至3。具體言之，經取代之芳基及經取代之芳基乙烯基取代基之非限制性實例如下，其中
Figure 02_image001
表示結合點：
Figure 02_image003
Figure 02_image005
Figure 02_image007
。 另外，經取代之芳基及經取代之乙烯基，其中該取代基選自上文取代基中之任何一者。同樣地，術語「未經取代」係指此等相同部分，其中除氫外不存在取代基。
術語「淬滅劑系統」係指鹼性組分(諸如胺)之組合，其在光阻調配物中可發揮作用以捕獲由光酸產生劑在曝露於i線或寬頻帶輻射期間產生之酸。
術語「固體組分」係指光阻調配物中非溶劑之組分。此等組分可為固體或液體。
在本說明書中，當聚合物包含複數個類型之重複單元時，此等重複單元共聚。此等共聚可為交替共聚、無規共聚、嵌段共聚、接枝共聚或其任何混合物中之任何一者。
在本說明書中，「%」表示質量%及「比率」表示質量比。
在本說明書中，縮寫「mol%」表示莫耳%。
在本說明書中，攝氏度用作溫度單位。例如，「20度」意謂「20攝氏度」。
本發明之實施例係經下文詳細描述。
化學增幅型光阻組合物 根據本發明之化學增幅型光阻組合物包含： (A) 聚合物組分、 (B) 光酸產生劑(PAG)、 (C) 光活性重氮萘醌化合物(PAC)及 (D) 溶劑。 此等組分係分別經下文描述。
(A)聚合物組分
在一第一實施例中，本發明係關於化學增幅型光阻組合物，其包含(A)選自由以下組成之群之聚合物組分：(A-1)酚醛衍生物及(A-2)包含羥苯乙烯重複單元之聚合物之混合物、(A-1)酚醛衍生物及(A-2)包含羥苯乙烯重複單元之聚合物之縮醛基團交聯之共聚物，及其混合物。
聚合物之混合物包括(A-1)酚醛衍生物及(A-2)包含羥苯乙烯重複單元之聚合物；其中： (A-1)酚醛衍生物包含具有游離酚系羥基部分及受酸可裂解縮醛部分保護之酚系羥基部分之酚醛重複單元；及 (A-2)包含具有游離酚系羥基部分及受酸可裂解縮醛部分保護之酚系羥基部分之羥苯乙烯重複單元之聚合物。
交聯共聚物在(A-1)酚醛衍生物與(A-2)包含羥苯乙烯重複單元之聚合物之間具有縮醛基團連接子；其中： (A-1)酚醛衍生物包含具有游離酚系羥基部分及受酸可裂解縮醛部分保護之酚系羥基部分之酚醛重複單元；及 (A-2)包含具有游離酚系羥基部分及受酸可裂解縮醛部分保護之酚系羥基部分之羥苯乙烯重複單元之聚合物。
本發明之酸可裂解縮醛部分係較佳由式(I)表示之基團：
Figure 02_image009
(I) 其中，R1 及R2 各獨立地表示C1-4 烷基。
在本發明中，其中酚系羥基之一部分受酸可裂解縮醛部分保護之聚合物組分可藉由未明確限制之任何習知製程製備，及例如，可藉由下列製程製備。將該聚合物組分溶解於有機溶劑中，並向該所得溶液添加酸觸媒及對應於酸可裂解縮醛部分之烷基乙烯基醚；使該混合物在約20℃至約40℃之溫度下反應約24小時；該反應用鹼性化合物淬滅。純化後，獲得該聚合物組分，其中酚系羥基之一部分受酸可裂解縮醛部分保護。
通常，20 mol%至31 mol%，較佳23 mol%至28 mol%之聚合物組分之總酚系羥基部分受酸可裂解縮醛部分保護。
(A-1)酚醛衍生物
酚醛樹脂係藉由在酸觸媒之存在下縮合酚系化合物及醛獲得。用於產生該等酚醛樹脂之基於酚之化合物之實例包括(但不限於)苯酚、鄰甲酚、間甲酚或對甲酚、2,3-二甲苯酚、2,5-二甲苯酚、3,4-二甲苯酚或3,5-二甲苯酚、2,3,5-三甲基苯酚、2-第三丁基苯酚、3-第三丁基苯酚或4-第三丁基苯酚、2-第三丁基-4-甲基苯酚或2-第三丁基-5-甲基苯酚、2-乙基苯酚、3-乙基苯酚或4-乙基苯酚、2,5-二乙基苯酚或3,5-二乙基苯酚、2,3,5-三乙基苯酚、2,2-雙(4-羥基苯基)丙烷、4,4'-二羥基二苯醚、雙(4-羥基苯基)碸及類似物。此等酚系化合物可單獨使用或以兩種或更多種之組合使用。
用於製備酚醛樹脂之醛之實例包括(但不限於)脂族醛，諸如甲醛、乙醛、丙醛、正丁醛、異丁醛、丙烯醛或巴豆醛；脂環族醛，諸如環己醛、環戊醛、糠醛或呋喃基丙烯醛；芳族醛，諸如苯甲醛、鄰甲基苯甲醛、間甲基苯甲醛或對甲基苯甲醛、對乙基苯甲醛、2,4-二甲基苯甲醛、2,5-二甲基苯甲醛、3,4-二甲基苯甲醛或3,5-二甲基苯甲醛；芳族脂族醛，諸如苯乙醛或肉桂醛；及類似物。此等醛亦可各單獨使用或以兩種或更多種之組合使用。在此等醛中，較佳使用甲醛。
較佳酚醛樹脂係具有800至5,000之質量平均分子量之苯酚-甲醛酚醛、甲酚-甲醛酚醛或二甲苯酚-甲醛酚醛。
在酚醛樹脂中用於保護酚系羥基之一部分之酸可裂解縮醛部分可為藉由自下文描述之組分(B)及(C)產生之酸之反應分解或解離之任何基團。該等酸可裂解縮醛部分包括(但不限於) 1-乙氧基甲基、1-乙氧基乙基、1-丙氧基甲基、1-丙氧基乙基、1-正丁氧基甲基、1-異丁氧基甲基、1-第三丁氧基甲基及其他烷氧基烷基。在其等之中，1-乙氧基乙基係較佳的。
其中酚系羥基之一部分受酸可裂解縮醛部分保護之酚醛衍生物包含由式(II)及(III)表示之重複單元：
Figure 02_image011
(II)
Figure 02_image013
(III) 其中Ra 、Rc 、Re 及Rf 獨立地係C1-4 烷基；Rb 及Rd 獨立地係-X-苯酚，其中X係-O-、-C(CH3 )2 -、-(C=O)-或-SO2 -，na 及nc 獨立地係0至3，nb 及nd 獨立地係0或1，條件為na +nb 及nd +nc 分別不超過3。
(A-2)包含羥苯乙烯之聚合物
包含羥苯乙烯之聚合物包括(但不限於)包含選自由以下組成之群之單元之聚合物：4-羥苯乙烯單元、3-羥苯乙烯單元、2-羥苯乙烯單元及其任何混合物，諸如2-乙烯基苯酚(2-羥苯乙烯)均聚物、3-乙烯基苯酚(3-羥苯乙烯)均聚物、4-乙烯基苯酚(4-羥苯乙烯)均聚物、4-異丙烯基苯酚均聚物，及乙烯基苯酚及可共聚共聚單體之共聚物。此等共聚單體包括(例如)丙烯酸衍生物、甲基丙烯酸衍生物、苯乙烯、α-甲基苯乙烯、2-甲基苯乙烯、3-甲基苯乙烯、4-甲基苯乙烯及其他苯乙烯衍生物。
包含羥苯乙烯之聚合物可藉由標準程序製備，該等標準程序通常涉及自由基聚合。兩種或更多種單體之共聚產生無規共聚物。
包含羥苯乙烯之較佳聚合物係具有2,000至25,000之質量平均分子量之聚(4-羥苯乙烯)、聚(3-羥苯乙烯)、聚(2-羥苯乙烯)、聚(α-甲基-4-羥苯乙烯)或聚(4-羥苯乙烯-共-第三丁基丙烯酸酯)。
用於保護包含羥苯乙烯之聚合物中之酚系羥基之一部分之酸可裂解縮醛部分可為藉由自下文描述之組分(B)及(C)產生之酸之反應分解或解離之任何基團。該等酸可裂解縮醛部分包括(但不限於) 1-乙氧基甲基、1-乙氧基乙基、1-丙氧基甲基、1-丙氧基乙基、1-正丁氧基甲基、1-異丁氧基甲基、1-第三丁氧基甲基及其他烷氧基烷基。在此等中，1-乙氧基乙基係較佳的。
其中酚系羥基之一部分受酸可裂解縮醛部分保護之包含羥苯乙烯之聚合物包含由式(IV)及(V)表示之重複單元：
Figure 02_image015
(IV)
Figure 02_image017
(V) 其中Rg 、Rh 、Ri 、Rj 、Rk 、Rl 、Rm 、Rn 、Ro 及Rp 各獨立地係氫或C1-4 烷基，Rq 及Rr 各獨立地係C1-4 烷基。
酚醛衍生物及包含羥苯乙烯之聚合物可在酚系羥基與烷基乙烯基醚之反應期間交聯。較佳地，將交聯劑添加至該反應混合物，諸如雙(乙烯氧基)甲烷、1,2-雙(乙烯氧基)乙烷、1,4-雙(乙烯氧基)環己烷、1,4-雙[(乙烯氧基)甲基]環己烷及類似物。
酚醛衍生物與包含羥苯乙烯重複單元之聚合物之質量比係約76:24至約64:36，較佳約73:27至約67:33。
(A)聚合物組分與組合物之總質量之質量比係通常約15至約22質量%。
(B) PAG
在本發明組合物之另一實施例中，其係上述組合物中之任何一者，其中該PAG至少選自由以下組成之群：有機磺酸之芳族醯亞胺N-氧基磺酸酯衍生物、有機磺酸之芳族鋶鹽及三鹵基三嗪衍生物。條件為重氮萘醌磺酸酯化合物不包括在PAG中。
例如，更具體言之，該PAG可為一經365 nm及/或寬頻帶照射，即產生光酸諸如磺酸(諸如烷基磺酸、芳基磺酸或氟烷基磺酸、全氟磺酸)、無機酸酸(諸如HAsF6 、HSbF6 、HPF6)，或衍生自肆(全氟苯基)硼酸酯(H(perf-Ph)4 B)或類似肆(全氟芳基)硼酸酯(H(perf-芳基)4 B)之酸者。此等PAG之非限制性實例係包括各種光酸產生劑，諸如鎓鹽、二羧醯亞胺基磺酸酯、肟磺酸酯、重氮基(磺醯基甲基)化合物、二磺醯基亞甲基肼化合物、硝基苯甲基磺酸酯、聯咪唑化合物、重氮基甲烷衍生物、乙二肟衍生物、β-酮碸衍生物、二碸衍生物、磺酸酯衍生物、醯亞胺基磺酸酯衍生物、重氮萘醌磺酸酯或其組合之光酸產生劑。此等光酸產生劑可藉由如此項技術中已知的適當取代固有地對365 nm及/或寬頻帶輻射敏感。更具體言之，作為非限制性實例，此等可(例如)為有機磺酸之經取代或未經取代之三芳基鋶鹽，其中在三芳基鋶部分或其相應之酸陰離子含有至少一個芳基部分，其具有共軛芳基，其中該共軛芳基部分選自苯環，該苯環具有至少一個選自以下之取代基：芳氧基、烷氧基、硝基、氰基、乙醯基、芳基、烯基、烷氧基芳基(烷基-O-芳基-)、二烷氧基芳基((烷基-O-)2 -芳基)，或其中該共軛芳基部分或者係包含2至4個環之經取代或未經取代之稠合芳環部分。此等取代基可通過可經歷共振非定域化之雙官能部分，諸如伸芳基，包括衍生自稠合芳族之伸芳基，或例如伸乙烯基(-C=C-)部分結合。乙烯基(CH2 =CH-)、苯基乙烯基(Ph-CH=CH-)、芳基乙烯基(芳基-CH=CH-)及包含伸乙烯基伸芳基部分(例如Ar(-CH=CH-Ar-)z ，其中z係1至3之取代基。
具體言之，經取代之芳基及經取代之芳基乙烯基取代基之非限制性實例如下，其中
Figure 02_image001
表示結合點：
Figure 02_image003
Figure 02_image005
Figure 02_image007
。
對365 nm及/或寬頻帶輻射敏感之常見PAG之其他實例係經取代或未經取代之1,3-二側氧基-1H-苯并[de]異喹啉-2(3H)-基酯有機磺酸。圖2顯示上述PAG之非限制性實例。此等PAG亦可具有如上述取代基。
在此新穎組合物之另一態樣中，該PAG可為其中光酸產生劑本身對i線或寬頻帶輻射不直接敏感，但已使用延伸有效波長及/或能量範圍之光敏劑而對此輻射敏感者。此等光敏劑可為(但不限於)經取代及未經取代之蒽、經取代及未經取代之吩噻嗪、經取代及未經取代之苝、經取代及未經取代之芘及芳族羰基化合物，諸如二苯基酮及硫雜蒽酮、茀、哢唑、吲哚、苯并哢唑、吖啶酮氯丙嗪、其等同物或前述中之任何一者之組合。
在本發明之另一實施例中，該PAG可為三鹵基甲基衍生物，且其可為含有1至3個三鹵基甲基取代基者。在本發明之此態樣之另一實施例中，該三鹵基甲基衍生物係包含1至3個三鹵基甲基取代基之芳烴或經取代之芳烴。在此實施例之另一態樣中，該三鹵基甲基衍生物可為含有1至3個三鹵基甲基取代基者，該等取代基通過碸間隔基團(-SO2 -)結合至該芳烴或經取代之芳烴部分。
圖3闡述產生HCl或HBr之i線(寬頻帶)三鹵基光酸產生劑之非限制性實例。
在本發明之另一實施例中，其中該PAG係三鹵基甲基，其可為包含1至3個三鹵基甲基部分之雜芳烴或經取代之雜芳烴中之一者。
在本發明之另一實施例中，其中該PAG係三鹵基甲基，其可為包含1至3個三鹵基甲基取代基之雜芳烴或經取代之雜芳烴之衍生物，該等取代基通過碸間隔基團(-SO2 -)結合至該雜芳烴或經取代之雜芳烴。
在本發明組合物之另一實施例中，其係上述組合物中之任何一者，其中該PAG係至少選自由以下組成之群：具有結構(VIa)、結構(VIb)及結構(VIc)之化合物；其中R1p 係氟烷基部分，及R2p 係H、烷基、氧基烷基、硫烷基或芳基部分；其中R3p 係氟烷基、烷基或芳基部分，及R4p 係H、烷基、氧基烷基、硫烷基或芳基部分；且此外其中X係Cl或Br，R5p 係芳基或烷基部分，及n係0或1：
Figure 02_image023
(VIa)
Figure 02_image025
(VIb)
Figure 02_image027
(VIc)。
在本發明組合物之另一實施例中，PAG可為具有結構(VId)之三鹵基甲基衍生物，其中R6p 係經取代或未經取代之烯基或經取代或未經取代之芳基或經取代或未經取代之稠合芳環部分，其包含2至4個環及Y係氧或氮且X係Cl或Br：
Figure 02_image029
(VId)。
在本發明組合物之另一實施例中，PAG可為三鹵基甲基衍生物，可為具有結構(VIe)之噁唑或經取代之噁唑酮，其中R7p 係經取代或未經取代之烯基或經取代或未經取代之芳基，及X係Cl或Br：
Figure 02_image031
(VIe)。
在本發明組合物之另一實施例中，PAG可為三鹵基甲基衍生物，包含1或2個三鹵基甲基部分之經取代之三嗪之衍生物。
在本發明組合物之另一實施例中，PAG可為三鹵基甲基衍生物，其可為具有結構(VIf)之三鹵基甲基衍生物，其中X係Br或Cl及R8p 係未經取代之或經取代之烯基、未經取代之芳基或經取代之芳基部分或經取代或未經取代之稠合芳環部分，其包含2至4個環：
Figure 02_image033
(VIf)。
在本發明組合物之另一實施例中，PAG可為三鹵基甲基衍生物，其可為具有結構(VIg)之衍生物，及R9p 係未經取代之或經取代之烯基或未經取代之芳基或經取代之芳基部分：
Figure 02_image035
(VIg)。 (B)光酸產生劑與組合物中固體組分之總質量之質量比係通常約1.1至約1.6質量%。
(C) PAC
在上文之本發明組合物之其他實施例中，其中其包含游離PAC組分，此PAC組分可衍生自1,2-重氮萘醌-5-磺酸酯化合物或1,2-重氮萘醌-4-磺酸酯化合物。圖1闡述此等類型之DNQ PAC之非限制性實例，其等可用作游離PAC組分；其中圖1，部分D係H或選自VIIa及VIIb之部分，其中在圖1繪示之各化合物中，至少一個D係結構VIIa或VIIb之部分：
Figure 02_image037
(VIIa)
Figure 02_image039
(VIIb)。
在上文之本發明組合物之其他實施例中，其中其包含游離PAC，此PAC係具有結構(VIII)之單一PAC化合物或PAC化合物之混合物，其中D1c 、D2c 、D3c 及D4c 個別地選自H或具有結構(VIIa)之部分，且此外其中D1c 、D2c 、D3c 或D4c 中之至少一者係具有結構(VIIa)之部分：
Figure 02_image041
(VIII)
Figure 02_image037
(VIIa)。
在上文之本發明組合物之其他實施例中，其中其包含游離PAC，此PAC係具有結構(VIII)之單一PAC化合物或PAC化合物之混合物，其中D1c 、D2c 、D3c 及D4c 個別地選自H或具有結構(VIIb)之部分，且此外其中D1c 、D2c 、D3c 或D4c 中之至少一者係具有結構(VIIb)之部分：
Figure 02_image041
(VIII)
Figure 02_image039
(VIIb)。
在上文之本發明組合物之其他實施例中，其中其包含游離PAC，此PAC係具有結構(VIIIa)之單一PAC化合物或PAC化合物之混合物，其中D1d 、D2d 、D3d 及D4d 個別地選自H或具有結構(VIIa)之部分，且此外其中D1d 、D2d 、D3d 或D4d 中之至少一者係具有結構(VIIa)之部分：
Figure 02_image046
(VIIIa)
Figure 02_image037
(VIIa)。
在上文之本發明組合物之其他實施例中，其中其包含游離PAC，此PAC係具有結構(VIIIa)之單一PAC化合物或PAC化合物之混合物，其中D1d 、D2d 、D3d 及D4d 個別地選自H或具有結構(VIIb)之部分，且此外其中D1d 、D2d 、D3d 或D4d 中之至少一者係具有結構(VIIb)之部分：
Figure 02_image046
(VIIIa)
Figure 02_image039
(VIIb)。
在上文之本發明組合物之其他實施例中，其中其包含游離PAC組分，此PAC組分係具有結構(VIIIb)之單一PAC化合物或PAC化合物之混合物，其中D1e 、D2e 及D3e 個別地選自H或具有結構(VIIa)之部分，且此外其中D1e 、D2e 或D3e 中之至少一者係具有結構(VIIa)之部分：
Figure 02_image051
(VIIIb)
Figure 02_image037
(VIIa)。
在上文之本發明組合物之其他實施例中，其中其包含游離PAC，此PAC係具有結構(VIIIb)之單一PAC化合物或PAC化合物之混合物，其中D1e 、D2e 及D3e 個別地選自H或具有結構(VIIb)之部分，且此外其中D1e 、D2e 或D3e 中之至少一者係具有結構(VIIb)之部分：
Figure 02_image054
(VIIIb)
Figure 02_image039
(VIIb)。
(C) PAC與組合物中固體組分之總質量之質量比係通常約12至約18質量%。
(D)溶劑
在上述本發明組合物中，該溶劑係有機溶劑。合適之有機溶劑之實例包括(但不限於)乙酸丁酯、乙酸戊酯、乙酸環己酯、3-甲氧基乙酸丁酯、甲乙酮、甲基戊基酮、環己酮、環戊酮、乙基-3-乙氧基丙酸酯、甲基-3-乙氧基丙酸酯、甲基-3-甲氧基丙酸酯、乙醯乙酸甲酯、乙醯乙酸乙酯、雙丙酮醇、新戊酸甲酯、新戊酸乙酯、丙二醇單甲醚、丙二醇單乙醚、丙二醇單甲醚丙酸酯、丙二醇單乙醚丙酸酯、乙二醇單甲醚、乙二醇單乙醚、二乙二醇單甲醚、二乙二醇單乙醚、3-甲基-3-甲氧基丁醇、N-甲基吡咯啶酮、二甲基亞碸、γ-丁內酯、丙二醇甲醚乙酸酯、丙二醇乙醚乙酸酯、丙二醇丙醚乙酸酯、乳酸甲酯、乳酸乙酯、乳酸丙酯、肆亞甲基碸、丙二醇二甲醚、二丙二醇二甲醚、乙二醇二甲醚或二乙二醇二甲醚。此等溶劑可單獨使用或以兩種或更多種之混合物使用。特別優先考慮丙二醇甲醚乙酸酯(乙酸1-甲氧基-2-丙醇酯)。
可選組分
雜環硫醇化合物
在上文之本發明組合物之任何一者之另一實施例中，存在雜環硫醇化合物，且選自包含氮、硫或此等兩個原子之組合作為該雜環化合物中之雜原子之不飽和雜環化合物之單或二硫醇衍生物。在此實施例之另一態樣中，該單或二硫醇衍生物係三唑、二唑、咪唑及噻二唑雜環之衍生物。在此實施例之另一態樣中，該單或二硫醇衍生物係三嗪雜環之衍生物。在此實施例之另一態樣中，該單或二硫醇衍生物係選自由以下組成之群：具有結構(IXa)、(IXb)、(IXc)、(IXd)及(IXe)者。
Figure 02_image057
(IXa)
Figure 02_image059
(IXb)
Figure 02_image061
(IXc)
Figure 02_image063
(IXd)
Figure 02_image065
(IXe)。
雜環硫醇化合物與組合物中固體組分之總質量之質量比係0.11至0.16質量%。
鹼組分
在上文之本發明組合物之任何一者之另一實施例中，其含有鹼化合物。一例示性鹼組分係選自具有在大氣壓下高於100℃之沸點及至少1之pKa之胺化合物或胺化合物之混合物。
在上文之本發明組合物之任何一者之另一實施例中，鹼組分係至少選自由以下組成之群：具有結構(Xa)、(Xb)、(Xc)、(Xd)、(Xe)、(Xf)、(Xg)、(Xh)、(Xi)、(Xj)及(Xk)之化合物；其中Rb1 係C1-20 飽和烷基鏈或C2-20 不飽和烷基鏈；Rb2 、Rb3 、Rb4 、Rb5 、Rb6 、Rb7 、Rb8 、Rb9 、Rb10 、Rb11 、Rb12 及Rb13 係獨立地選自由以下組成之群：H及C1-20 烷基。
Figure 02_image067
(Xa)
Figure 02_image069
(Xb)
Figure 02_image071
(Xc)
Figure 02_image073
(Xd)
Figure 02_image075
(Xe)
Figure 02_image077
(Xf)
Figure 02_image079
(Xg)
Figure 02_image081
(Xh)
Figure 02_image083
(Xi)
Figure 02_image085
(Xj)
Figure 02_image087
(Xk)。
鹼組分與組合物中固體組分之總質量之質量比係約0.11至約0.16質量%。
其他可選組分
可與本文中根據需求揭示並主張之本發明光阻組合物相容且可添加至其之其他可選組分包括輔助樹脂、塑化劑、表面調平劑及穩定劑以改善光阻層及類似物之性質。表面調平劑可包括表面活性劑。一般而言，基於該組合物之總質量，其他組分之量係多達3質量%，較佳1質量%。關於該表面活性劑無特定限制，及其實例包括聚氧乙烯烷基醚，諸如聚氧乙烯月桂基醚、聚氧乙烯硬脂基醚、聚氧乙烯十六烷基醚及聚氧乙烯油精醚；聚氧乙烯烷基芳基醚，諸如聚氧乙烯辛基酚醚及聚氧乙烯壬基酚醚；聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段共聚物；山梨醇脂肪酸酯諸如山梨醇單月桂酸酯、山梨醇單戊二酸酯及山梨醇單硬脂酸酯；聚氧乙烯山梨醇脂肪酸酯之非離子表面活性劑，諸如聚氧乙烯山梨醇單月桂酸酯、聚氧乙烯山梨醇單棕櫚酸酯、聚氧乙烯山梨醇單硬脂酸酯、聚乙烯山梨醇三油酸酯及聚氧乙烯山梨醇三硬脂酸酯；氟化表面活性劑，諸如F-Top EF301、EF303及EF352 (由Jemco Inc.製造)、Megafac F171、F172、F173、R08、R30、R90及R94 (由Dainippon Ink & Chemicals, Inc.製造)、Florad FC-430、FC-431、FC-4430及FC-4432 (由Sumitomo 3M Ltd.製造)、Asahi Guard AG710、Surflon S-381、S-382、S-386、SC101、SC102、SC103、SC104、SC105、SC106、Surfinol E1004、KH-10、KH-20、KH-30及KH-40 (由Asahi Glass Co., Ltd.製造)；有機矽氧烷聚合物，諸如KP-341、X-70-092及X-70-093 (由Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.製造)；及丙烯酸或甲基丙烯酸聚合物，諸如Polyflow第75號及第95號(由Kyoeisha Chemical Co. Ltd.製造)。
用於使光阻成像之製程
本發明之另一實施例提供一種用於使光阻成像之製程，其包括以下步驟： i)在基板上塗佈上述組合物以形成光阻膜； ii)使用遮罩將該光阻膜選擇性曝露於光以形成選擇性曝露之光阻膜；及 iii)顯影該選擇性曝露之膜以在該基板上形成正成像之光阻膜。
用於在基板表面上塗佈組合物之方法可自由地選自已知方法，諸如旋塗、噴塗、輥塗、棒式塗佈、刮刀塗佈、狹縫塗佈、狹縫及旋塗及類似物。可使用矽基板、金屬基板、玻璃基板、樹脂膜。具有矽層之玻璃基板適用於顯示器應用。
在形成根據本發明之組合物之塗層膜後，較佳進行該塗層膜之預烘烤以乾燥該塗層膜並減少溶劑之殘餘量。可進行該預烘烤方法以形成光阻膜，在約80至約120℃之溫度下預烘烤約30至約300秒。接近烘烤係較佳的，因為熱板與基板之間存在空間。
接著，通過遮罩將光阻膜選擇性曝露於光。照射光較佳包含至少約350至約440 nm之波長。
選擇性曝露之光阻膜用鹼性水溶液顯影以在基板上形成正成像之光阻膜。該鹼性水溶液可自由地選自已知化合物溶液，諸如氫氧化四甲銨水溶液、氫氧化三甲銨水溶液、氫氧化鉀水溶液及類似物。氫氧化四甲銨水溶液係較佳的。接著，該正成像之光阻膜用去離子水，清潔液及類似物沖洗以移除殘餘之顯影劑。
PEB對衍生自根據本發明之組合物之光阻膜而言非必需的。
製造裝置
進一步處理具有上述製造方法之成像光阻之基板以產生裝置。此進一步處理可藉由使用已知方法進行。較佳地，該裝置係顯示裝置、太陽能電池裝置、有機發光二極體裝置及無機酸發光二極體裝置。本發明之裝置之一項較佳實施例係顯示裝置。
實例
現將對本發明之更特定實施例及為此等實施例提供支援之實驗結果作出參考。然而，申請人注意下文揭示內容係僅出於說明目的而無意以任何方式限制本文主張之標的之範圍。
按照聚合物之聚苯乙烯之分子量係以凝膠滲透層析術(GPC)使用單分散聚苯乙烯標準量測。
聚合物合成實例1
在250 mL圓底燒瓶中裝入11.8 g聚-4-羥苯乙烯(Maruzen Petrochemical，Maruka lyncur M2VPM，Mw 12,000，Mw/Mn = 3，30.0質量%於PGMEA中)、11.8 g酚醛樹脂(Asahi Yukizai CL16F90G，Mw 917，Mw 2930，Mw/Mn 3.19，甲酚，二甲苯酚酚醛)及此外23.76 g PGMEA，接著攪拌以形成澄清溶液。然後將3.54 g (0.25當量，基於聚-4-羥苯乙烯/酚醛樹脂之總量)乙基乙烯基醚攪拌添加至該溶液，接著添加20 mg單水合對甲苯磺酸作為觸媒。該反應在室溫下在封閉系統中進行24小時。該反應藉由一次性全部添加36.5 mg參[2-(2-甲氧基乙氧基)乙基]胺(TMEEA，10.0質量%於PGMEA中，1.1當量於單水合對甲苯磺酸)淬滅。該所得溶液為含有約35.0質量%受乙氧基乙基保護之聚-4-羥苯乙烯/酚醛樹脂者。該所得樹脂具有1,654之數量平均分子量(Mn)及7,332之質量平均分子量(Mw)。光阻調配物係藉由直接使用製備好的產品製備。
實例1
正光阻組合物係藉由將25%受乙氧基乙基保護之聚-4-羥苯乙烯/酚醛樹脂3.3151 g (藉由聚合物合成實例1合成)、2,3,4-三羥基二苯基酮-2,1,5-重氮萘醌磺酸酯(PW1093) 0.5850 g、苯乙腈、2-甲基-.α.-[2-[[(丙基磺醯基)氧基]亞胺基]-3(2H)-噻吩亞甲基]-(CI103) 0.0544 g、三辛胺(TOA) 0.0055 g、莫那唑啉C (monazoline C) (Mona C) 0.0090 g及megface (R-2011) 0.0090 g溶解於丙二醇單甲醚乙酸酯(PGMEA) 14.0275 g中製備。使該所得溶液濾過0.2 µm PTFE (聚四氟乙烯)過濾器。
比較實例1
正光阻組合物係藉由將30%受乙氧基乙基保護之酚醛樹脂3.3151 g、2,3,4-三羥基二苯基酮-2,1,5-重氮萘醌磺酸酯(PW1093) 0.5850 g、苯乙腈、2-甲基-.α.-[2-[[(丙基磺醯基)氧基]亞胺基]-3(2H)-噻吩亞甲基]-(CI103) 0.0544 g、三辛胺(TOA) 0.0055 g、莫那唑啉C (Mona C) 0.0036 g及megface (R-2011) 0.0090 g溶解於丙二醇單甲醚乙酸酯(PGMEA) 14.0275 g中製備。使該所得溶液濾過0.2 µm PTFE過濾器。
微影評估
將光阻組合物以適當旋轉速度(1,000至2,000 rpm)旋塗於6”直徑Si晶圓上以產生所需膜厚度。將該組合物之塗層膜在接觸熱板上在90℃下預烘烤90秒。然後藉由使用Ultratech g、h線步進機將該光阻膜曝露於遮罩圖案。使用標準AZ® 300MIF顯影劑(2.38%氫氧化四甲銨水溶液)攪煉，將曝露之光阻膜顯影60秒。然後，用去離子水徹底沖洗顯影之光阻膜。
藉由掃描電子顯微術檢查光阻圖案剖面橫截面。使用Hitatchi SU8030 SEM以評估光阻剖面。
在135℃下將光阻圖案熱處理200秒以評估熱穩定性。
上文製備之正光阻組合物之圖案剖面橫截面及熱穩定性顯示於表1中。圖4闡述以實例1獲得之SEM影像。圖5闡述以比較實例1獲得之SEM影像。 表1
   橫截面剖面 熱穩定性 (135℃，200 s)
實例1 錐形 形狀維持
比較實例1 T頂 形狀改變
儘管已以某種程度之特殊性描述並闡述本發明，但應瞭解本發明已僅藉助於實例進行，且熟習此項技術者可採取條件及步驟之順序之許多變化而不背離本發明之精神及範圍。
本文包括附圖以提供本文揭示之標的之進一步瞭解且併入本說明書中並構成本說明書之一部分，闡述本文揭示之標的之實施例並連同本說明書一起發揮作用以解釋本文揭示之標的之原理。在該等圖式中：
圖1闡述可用作游離PAC之DNQ PAC化合物之非限制性實例；
圖2闡述產生磺酸及其他強酸之光酸產生劑之非限制性實例；
圖3闡述產生HCl或HBr之光酸產生劑之非限制性實例；
圖4闡述以實例1獲得之SEM影像；及
圖5闡述以比較實例1獲得之SEM影像。

Claims (23)

  1. 一種化學增幅型光阻組合物，其包含(A)聚合物組分、(B)光酸產生劑、(C)光活性重氮萘醌化合物，及(D)溶劑，其中： (A)該聚合物組分係(A-1)酚醛衍生物及(A-2)包含羥苯乙烯重複單元之聚合物之混合物； (A-1)酚醛衍生物包含具有游離酚系羥基部分及受酸可裂解縮醛部分保護之酚系羥基部分之酚醛重複單元；及 (A-2)包含具有游離酚系羥基部分及受酸可裂解縮醛部分保護之酚系羥基部分之羥苯乙烯重複單元之聚合物。
  2. 如請求項1之組合物，其中該酸可裂解縮醛部分係由式(1)表示之基團：
    Figure 03_image089
    其中，R1 及R2 各獨立地表示C1-4 烷基。
  3. 如請求項1或2之組合物，其中該酚醛衍生物與該包含羥苯乙烯重複單元之聚合物之質量比係約76:24至約64:36。
  4. 如請求項1或2之組合物，其中該酚醛衍生物與該包含羥苯乙烯重複單元之聚合物之質量比係約73:27至約67:33。
  5. 如請求項1至4中任一項之組合物，其中該受酸可裂解縮醛部分保護之酚系羥基部分與構成(A)聚合物組分之總酚系羥基部分之莫耳比係約20至約31 mol%。
  6. 如請求項1至4中任一項之組合物，其中該受酸可裂解縮醛部分保護之酚系羥基部分與構成(A)聚合物組分之總酚系羥基部分之莫耳比係約23至約28 mol%。
  7. 如請求項1至6中任一項之組合物，其中該酚醛衍生物係選自由以下組成之群：苯酚-甲醛酚醛衍生物、甲酚-甲醛酚醛衍生物及二甲苯酚-甲醛酚醛衍生物。
  8. 如請求項1至7中任一項之組合物，其中該包含羥苯乙烯重複單元之聚合物包含選自由以下組成之群之單元：4-羥苯乙烯單元、3-羥苯乙烯單元、2-羥苯乙烯單元及其任何混合物。
  9. 如請求項1至8中任一項之組合物，其中(A)該聚合物組分與該組合物之總質量之質量比係約15至約22質量%。
  10. 如請求項1至9中任一項之組合物，其中(B)該光酸產生劑係至少選自由以下組成之群：有機磺酸之芳族醯亞胺N-氧基磺酸酯衍生物、有機磺酸之芳族鋶鹽及三鹵基三嗪衍生物。
  11. 如請求項1至10中任一項之組合物，其中(B)該光酸產生劑與該組合物中固體組分之總質量之質量比係約1.1至約1.6質量%。
  12. 如請求項1至11中任一項之組合物，其中(C)該光活性重氮萘醌化合物係衍生自1,2-重氮萘醌-5-磺酸酯化合物或1,2-重氮萘醌-4-磺酸酯化合物或其混合物。
  13. 如請求項1至12中任一項之組合物，其中(C)該光活性重氮萘醌化合物係具有結構(2)之單一光活性重氮萘醌化合物或光活性重氮萘醌化合物之混合物，其中D1e 、D2e 及D3e 個別地選自H或具有結構(3)之部分，且此外其中D1e 、D2e 或D3e 中之至少一者係具有結構(3)之部分，
    Figure 03_image051
    (2)
    Figure 03_image037
    (3)。
  14. 如請求項1至13中任一項之組合物，其中(C)該光活性重氮萘醌化合物與該組合物中固體組分之總質量之質量比係約12至約18質量%。
  15. 如請求項1至14中任一項之組合物，其進一步包含鹼化合物。
  16. 如請求項15之組合物，其中該鹼組分係選自具有在大氣壓下高於100℃之沸點及至少1之pKa之胺化合物或胺化合物之混合物。
  17. 如請求項15或16之組合物，其中該鹼組分與該組合物中固體組分之總質量之質量比係約0.11至約0.16質量%。
  18. 如請求項1至17中任一項之組合物，其進一步包含雜環硫醇化合物。
  19. 如請求項18之組合物，其中該雜環硫醇化合物存在且選自包含氮、硫或此等兩個原子之組合作為該雜環化合物中之雜原子之不飽和雜環化合物之單或二硫醇衍生物。
  20. 如請求項1至19中任一項之組合物，其中(A)該聚合物組分進一步包含(A-1)酚醛衍生物及(A-2)包含羥苯乙烯重複單元之聚合物之縮醛基團交聯之共聚物；其中： (A-1)酚醛衍生物包含具有游離酚系羥基部分及受酸可裂解縮醛部分保護之酚系羥基部分之酚醛重複單元；及 (A-2)包含具有游離酚系羥基部分及受酸可裂解縮醛部分保護之酚系羥基部分之羥苯乙烯重複單元之聚合物。
  21. 一種用於使光阻成像之製程，其包括以下步驟： i)在基板上塗佈如請求項1至20中任一項之組合物以形成光阻膜； ii)使用遮罩將該光阻膜選擇性曝露於光以形成選擇性曝露之光阻膜； iii)將該選擇性曝露之膜顯影以在該基板上形成正成像之光阻膜。
  22. 一種用於製造裝置之方法，其包括如請求項21之使光阻在基板上成像之製造方法。
  23. 一種如請求項1至20中任一項之組合物之用途，其用於塗佈基板。
TW109140929A 2019-11-25 2020-11-23 化學增幅型光阻 TW202146472A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201962939741P 2019-11-25 2019-11-25
US62/939,741 2019-11-25

Publications (1)

Publication Number Publication Date
TW202146472A true TW202146472A (zh) 2021-12-16

Family

ID=73544198

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW109140929A TW202146472A (zh) 2019-11-25 2020-11-23 化學增幅型光阻

Country Status (7)

Country Link
US (1) US20220365432A1 (zh)
EP (1) EP4066059B1 (zh)
JP (1) JP2023502762A (zh)
KR (1) KR20220106794A (zh)
CN (1) CN114730130A (zh)
TW (1) TW202146472A (zh)
WO (1) WO2021105054A1 (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN118284852A (zh) * 2021-11-17 2024-07-02 默克专利股份有限公司 通过湿式化学蚀刻以改善金属结构制造的组合物和方法
CN114153123B (zh) * 2021-12-10 2023-09-19 中国科学院光电技术研究所 光刻胶组合物及其应用

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3817012A1 (de) 1988-05-19 1989-11-30 Basf Ag Positiv und negativ arbeitende strahlungsempfindliche gemische sowie verfahren zur herstellung von reliefmustern
JPH11237737A (ja) * 1997-12-19 1999-08-31 Kansai Shingijutsu Kenkyusho:Kk 感光性樹脂組成物およびその製造方法
EP1126321A1 (en) * 2000-02-10 2001-08-22 Shipley Company LLC Positive photoresists containing crosslinked polymers
JP2001337456A (ja) 2000-05-25 2001-12-07 Tokyo Ohka Kogyo Co Ltd ポジ型ホトレジスト組成物
JP3738420B2 (ja) * 2001-11-16 2006-01-25 東京応化工業株式会社 ポジ型ホトレジスト組成物および傾斜インプランテーションプロセス用薄膜レジストパターンの形成方法
US6911293B2 (en) * 2002-04-11 2005-06-28 Clariant Finance (Bvi) Limited Photoresist compositions comprising acetals and ketals as solvents
KR100688109B1 (ko) * 2003-05-20 2007-03-02 도오꾜오까고오교 가부시끼가이샤 화학증폭형 포지티브형 포토레지스트 조성물 및 레지스트패턴형성방법
JP4862707B2 (ja) 2006-03-17 2012-01-25 住友化学株式会社 化学増幅型ポジ型レジスト組成物
US8715918B2 (en) * 2007-09-25 2014-05-06 Az Electronic Materials Usa Corp. Thick film resists
US20130108956A1 (en) * 2011-11-01 2013-05-02 Az Electronic Materials Usa Corp. Nanocomposite positive photosensitive composition and use thereof
JP6255717B2 (ja) * 2012-06-08 2018-01-10 住友化学株式会社 レジスト組成物及びレジストパターンの製造方法
US9946157B2 (en) * 2015-03-31 2018-04-17 Sumitomo Chemical Company, Limited Resist composition and method for producing resist pattern
US11385543B2 (en) * 2016-08-09 2022-07-12 Merck Patent Gmbh Enviromentally stable, thick film, chemically amplified resist
JP6397948B2 (ja) * 2017-03-01 2018-09-26 富士フイルム株式会社 感光性転写材料、パターン形成方法およびエッチング方法

Also Published As

Publication number Publication date
WO2021105054A1 (en) 2021-06-03
CN114730130A (zh) 2022-07-08
JP2023502762A (ja) 2023-01-25
EP4066059A1 (en) 2022-10-05
US20220365432A1 (en) 2022-11-17
KR20220106794A (ko) 2022-07-29
EP4066059B1 (en) 2024-02-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6277750B1 (en) Composition for bottom reflection preventive film and novel polymeric dye for use in the same
KR100456254B1 (ko) 감방사선성조성물
EP4066059B1 (en) Chemically amplified photoresist
JP7369146B2 (ja) ノボラック／ｄｎｑベースの化学増幅型フォトレジスト
JP3632383B2 (ja) 化学増幅型ポジ型レジスト用感放射線性樹脂組成物
US8029975B2 (en) Fused aromatic structures and methods for photolithographic applications
WO2006109185A2 (en) Nanocomposite photoresist composition for imaging thick films
JP3656237B2 (ja) 感放射線性樹脂組成物
CN115485622A (zh) 无dnq的化学增幅抗蚀剂组合物
JP3709657B2 (ja) 感放射線性組成物
JPH07271037A (ja) ポジ型感電離放射線性樹脂組成物
JP3735945B2 (ja) 感放射線性樹脂組成物
JP3700164B2 (ja) 感放射線性組成物
JP7539466B2 (ja) Ｐａｇ不含ポジ型化学増幅レジスト組成物及びそれの使用法
JP3650980B2 (ja) 感放射線性樹脂組成物
KR100302651B1 (ko) 양성감광성조성물
JP3633119B2 (ja) 感放射線性樹脂組成物
JPH09325492A (ja) ネガ型感放射線性樹脂組成物
JP3627226B2 (ja) 感放射線性樹脂組成物
TW202330663A (zh) 正型超厚光阻組合物