TW202200635A - 感光化射線性或感放射線性樹脂組成物、抗蝕劑膜、圖案形成方法及電子元件的製造方法 - Google Patents
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Abstract
本發明的課題在於提供一種可形成解析性優異且缺陷得到抑制的圖案的感光化射線性或感放射線性樹脂組成物。另外,本發明的另一課題在於提供一種有關所述感光化射線性或感放射線性樹脂組成物的抗蝕劑膜、圖案形成方法及電子元件的製造方法。本發明的感光化射線性或感放射線性樹脂組成物包含:因酸的作用分解而極性增大的樹脂;以及藉由光化射線或放射線的照射而產生酸的化合物,所述因酸的作用分解而極性增大的樹脂包含選自由式(1)~式(5)所表示的重複單元所組成的群組中的一種以上,所述藉由光化射線或放射線的照射而產生酸的化合物包含化合物(I)及化合物(II)中的任一種以上。
Description
本發明是有關於一種感光化射線性或感放射線性樹脂組成物、抗蝕劑膜、圖案形成方法及電子元件的製造方法。
KrF準分子雷射(248 nm)用抗蝕劑以後,為了彌補由光吸收引起的感度降低,而使用利用化學增幅的圖案形成方法。例如,正型的化學增幅法中,首先,曝光部中所含的光酸產生劑藉由光照射而分解並產生酸。而且,於曝光後的烘烤(PEB:Post Exposure Bake)過程等中,因所產生的酸的觸媒作用而使感光化射線性或感放射線性樹脂組成物中所含的樹脂所具有的鹼不溶性的基變化為鹼可溶性的基等,從而使相對於顯影液的溶解性發生變化。然後,例如使用鹼性水溶液來進行顯影。藉此,將曝光部去除而獲得所期望的圖案。
為了半導體組件的微細化,曝光光源的短波長化及投影透鏡的高開口數(高數值孔徑(Numerical Aperture,NA))化正在發展,目前已開發出將具有193 nm的波長的ArF準分子雷射作為光源的曝光機。另外,近來亦正在研究將極紫外線(EUV光:Extreme Ultraviolet)及電子束(EB:Electron Beam)作為光源的圖案形成方法。
基於此種現狀,作為感光化射線性或感放射線性樹脂組成物,提出了各種結構。
例如,專利文獻1中,在實施例欄中揭示了一種抗蝕劑組成物,所述抗蝕劑組成物包含:藉由光化射線或放射線的照射而分解且可形成酸強度不同的兩個酸性部位的多價鹽結構的光酸產生劑;以及僅包含(甲基)丙烯酸酯系重複單元的酸分解性樹脂及包含源自對羥基苯乙烯的重複單元的酸分解性樹脂中的至少一者。
[現有技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2019-014704號公報
[發明所欲解決之課題]
本發明者等人對專利文獻1中記載的抗蝕劑組成物進行了研究,結果明確了存在進一步改善解析性的餘地。另外,對於所形成的圖案亦觀察到缺陷,因此亦明確了必須進一步提高缺陷抑制性。
因此,本發明的課題在於提供一種可形成解析性優異且缺陷得到抑制的圖案的感光化射線性或感放射線性樹脂組成物。
另外,本發明的課題在於提供一種有關所述感光化射線性或感放射線性樹脂組成物的抗蝕劑膜、圖案形成方法及電子元件的製造方法。
[解決課題之手段]
本發明者等人發現藉由以下結構,可解決所述課題。
[1] 一種感光化射線性或感放射線性樹脂組成物,包含:
因酸的作用分解而極性增大的樹脂;以及
藉由光化射線或放射線的照射而產生酸的化合物,
所述因酸的作用分解而極性增大的樹脂包含選自由後述的式(1)~式(5)所表示的重複單元所組成的群組中的一種以上,
所述藉由光化射線或放射線的照射而產生酸的化合物包含後述的化合物(I)及化合物(II)中的任一種以上。
[2] 如[1]所述的感光化射線性或感放射線性樹脂組成物,其中所述因酸的作用分解而極性增大的樹脂包含選自由後述的式(5a)、式(5b)、式(5c)及式(5d)所表示的重複單元所組成的群組中的一種以上。
[3] 如[1]或[2]所述的感光化射線性或感放射線性樹脂組成物,其中所述因酸的作用分解而極性增大的樹脂包含選自由後述的式(3a)、式(3b)、式(3c)及式(3d)所表示的重複單元所組成的群組中的一種以上。
[4] 如[1]~[3]中任一項所述的感光化射線性或感放射線性樹脂組成物,其中所述因酸的作用分解而極性增大的樹脂包含含有極性基由因酸的作用而脫離的脫離基保護的酸分解性基的酸分解性重複單元,所述脫離基的碳數為7以下。
[5] 一種抗蝕劑膜,使用如[1]~[4]中任一項所述的感光化射線性或感放射線性樹脂組成物而形成。
[6] 一種圖案形成方法,包括:
使用如[1]~[4]中任一項所述的感光化射線性或感放射線性樹脂組成物而於基板上形成抗蝕劑膜的步驟;
對所述抗蝕劑膜進行曝光的步驟;以及
使用顯影液對所述經曝光的抗蝕劑膜進行顯影而形成圖案的步驟。
[7] 一種電子元件的製造方法,包括如[6]所述的圖案形成方法。
[發明的效果]
根據本發明,可提供一種可形成解析性優異且缺陷得到抑制的圖案的感光化射線性或感放射線性樹脂組成物。
另外,根據本發明,可提供一種有關所述感光化射線性或感放射線性樹脂組成物的抗蝕劑膜、圖案形成方法及電子元件的製造方法。
以下,對本發明進行詳細說明。
以下記載的構成要件的說明有時基於本發明的具代表性的實施形態而成,但本發明並不限定於所述實施形態。
關於本說明書中的基(原子團)的表述,只要不違反本發明的主旨,則未記載經取代及未經取代的表述亦包含不具有取代基的基與具有取代基的基。例如,所謂「烷基」不僅包含不具有取代基的烷基(未經取代的烷基),亦包含具有取代基的烷基(經取代的烷基)。另外,所謂本說明書中的「有機基」,是指包含至少一個碳原子的基。
只要無特別說明,取代基較佳為一價取代基。
所謂本說明書中的「光化射線」或「放射線」,例如是指水銀燈的明線光譜、以準分子雷射為代表的遠紫外線、極紫外線(EUV光:Extreme Ultraviolet)、X射線及電子束(EB:Electron Beam)等。所謂本說明書中的「光」,是指光化射線或放射線。
所謂本說明書中的「曝光」,並無特別限定,不僅是指利用水銀燈的明線光譜、以準分子雷射為代表的遠紫外線、極紫外線、X射線及EUV光等進行的曝光,亦包含利用電子束及離子束等粒子束進行的描繪。
本說明書中,所謂「~」是以包含其前後所記載的數值作為下限值及上限值的含義使用。
本說明書中表述的二價基的鍵結方向只要無特別說明,則並不受限制。例如,於「X-Y-Z」形成的式所表示的化合物中的Y為-COO-的情況下,Y可為-CO-O-,亦可為-O-CO-。另外,所述化合物可為「X-CO-O-Z」,亦可為「X-O-CO-Z」。
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)定義為藉由利用凝膠滲透層析(Gel Permeation Chromatography,GPC)裝置(東曹(Tosoh)製造的HLC-8120GPC)進行的GPC測定(溶媒:四氫呋喃、流量(樣品注入量):10 μL、管柱:東曹(Tosoh)公司製造的TSK gel Multipore HXL-M、管柱溫度:40℃、流速:1.0 mL/分鐘、檢測器:示差折射率檢測器(Refractive Index Detector))所得的聚苯乙烯換算值。
本說明書中,所謂酸解離常數(pKa)表示水溶液中的pKa,具體而言是使用下述軟體包1,藉由計算求出基於哈米特(Hammett)的取代基常數及公知文獻值的資料庫的值而得的值。本說明書中記載的pKa的值全部表示使用所述軟體包並藉由計算而求出的值。
軟體包1:高級化學發展有限公司(Advanced Chemistry Development)(ACD/Labs)Solaris系統用軟體V8.14版(Software V8.14 for Solaris)(1994-2007 ACD/Labs)。
另一方面,pKa亦藉由分子軌道計算法求出。作為該具體的方法,可列舉藉由基於熱力學循環計算水溶液中的H+
解離自由能量而算出的方法。關於H+
解離自由能量的計算方法,例如可藉由密度泛函法(Density Functional Theory,DFT)進行計算,除此以外亦在文獻等中報告了其他各種方法,並不限制於此。再者,存在多個可實施DFT的軟體,例如可列舉高斯(Gaussian)16。
所謂本說明書中的pKa,如上所述是指使用軟體包1,藉由計算求出基於哈米特的取代基常數及公知文獻值的資料庫的值而得的值,於無法藉由該方法計算出pKa的情況下,採用基於DFT(密度泛函法)並藉由高斯(Gaussian)16而所得的值。
另外,本說明書中的pKa如上所述是指「水溶液中的pKa」,於無法算出水溶液中的pKa的情況下,採用「二甲基亞碸(dimethylsulfoxide,DMSO)溶液中的pKa」。
本說明書中,作為鹵素原子,例如可列舉:氟原子、氯原子、溴原子及碘原子。
[感光化射線性或感放射線性樹脂組成物]
本發明的感光化射線性或感放射線性樹脂組成物(以下,亦稱為「抗蝕劑組成物」)包含:因酸的作用分解而極性增大的樹脂(以下,亦稱為「酸分解性樹脂」或「樹脂(A)」)、以及藉由光化射線或放射線的照射而產生酸的化合物(以下,亦簡稱為「光酸產生劑」),
所述酸分解性樹脂包含一種以上的選自由後述的式(1)~式(5)所表示的重複單元所組成的群組中的重複單元(以下,亦稱為「特定重複單元」),
所述光酸產生劑包含後述的化合物(I)及化合物(II)(以下,亦稱為「特定化合物」)中的任一種以上。
最近,本發明者等人明確了專利文獻1中記載的抗蝕劑組成物的解析性低及產生缺陷的各種問題是由多價鹽結構的光酸產生劑彼此的凝聚體引起而產生。
相對於此,作為本發明的抗蝕劑組成物的特徵點,可列舉併用作為多價鹽結構的光酸產生劑的特定化合物與導入了具有主鏈周圍的運動性低的特徵的特定重複單元的酸分解性樹脂的方面。本發明的抗蝕劑組成物藉由所述結構,可形成解析性優異且缺陷得到抑制(以下,亦稱為「缺陷抑制性優異」)的圖案。
本發明的抗蝕劑組成物的作用機制尚不明確,但本發明的發明者等人如以下般推測。
使用了抗蝕劑組成物的圖案形成方法通常包括:於基板上形成抗蝕劑膜的步驟;對所述抗蝕劑膜進行曝光的步驟;以及利用顯影液對所述經曝光的抗蝕劑膜進行顯影而形成圖案的步驟。推測於將本發明的抗蝕劑組成物適用於圖案形成的情況下,於抗蝕劑膜的形成步驟時的抗蝕劑組成物的塗膜的乾燥處理中,酸分解性樹脂中的特定重複單元於物理上阻礙多價鹽結構的光酸產生劑彼此趨向凝聚的動作。其結果,使用本發明的抗蝕劑組成物而形成的圖案難以產生源自多價鹽結構的光酸產生劑彼此的凝聚體的缺陷。另外,推測由本發明的抗蝕劑組成物形成的抗蝕劑膜於曝光後的顯影步驟中,由於酸分解性樹脂中的特定重複單元的存在,難以產生顯影液向以多價鹽結構的光酸產生劑彼此的凝聚體為起點而在膜中可能產生的空孔滲透。其結果,推測所形成的圖案因膨潤導致的圖案倒塌得到抑制,極限解析度(不倒塌而解析的圖案的最小尺寸)小。
再者,以下,將抗蝕劑組成物的解析性更優異的方面及/或所形成的圖案的缺陷抑制性更優異亦稱為「本發明的效果更優異」。
以下,對本發明的抗蝕劑組成物進行詳細地說明。
抗蝕劑組成物可為正型的抗蝕劑組成物,亦可為負型的抗蝕劑組成物。另外,可為鹼顯影用抗蝕劑組成物,亦可為有機溶劑顯影用抗蝕劑組成物。
抗蝕劑組成物典型而言為化學增幅型抗蝕劑組成物。
以下,首先對抗蝕劑組成物的各種成分進行詳述。
[酸分解性樹脂(樹脂(A))]
抗蝕劑組成物含有因酸的作用分解而極性增大的樹脂(如上所述般,亦稱為「酸分解性樹脂」或「樹脂(A)」)。
即,本發明的圖案形成方法中,典型而言,於採用鹼性顯影液作為顯影液的情況下,可較佳地形成正型的圖案,於採用有機系顯影液作為顯影液的情況下,可較佳地形成負型的圖案。
樹脂(A)通常含有因酸的作用分解而極性增大的基(以下,亦稱為「酸分解性基」),較佳為含有具有酸分解性基的重複單元。
<具有酸分解性基的重複單元>
所謂酸分解性基,是指因酸的作用分解而生成極性基的基。酸分解性基較佳為極性基由因酸的作用而脫離的脫離基保護的結構。
於樹脂(A)含有具有因酸的作用分解而生成極性基的基的重複單元的情況下,樹脂(A)顯示出因酸的作用而極性增大,相對於鹼性顯影液的溶解度增大,相對於有機溶劑的溶解度減少的性質。
以下,於對酸分解性基進行敘述後,對具有酸分解性基的重複單元進行說明。再者,作為具有酸分解性基的重複單元,除了後述的(具有酸分解性基的重複單元)以外,較佳為(具有包含不飽和鍵的酸分解性基的重複單元)。
(酸分解性基)
所謂酸分解性基,是指因酸的作用分解而生成極性基的基。酸分解性基較佳為具有極性基由因酸的作用而脫離的脫離基保護的結構。酸分解性基因酸的作用分解,從而可生成極性基。
作為極性基,較佳為鹼可溶性基,例如可列舉:羧基、酚性羥基、氟化醇基、磺酸基、磷酸基、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、以及醇性羥基等。
其中,作為極性基,較佳為羧基、酚性羥基、氟化醇基(較佳為六氟異丙醇基)或磺酸基。
作為因酸的作用而脫離的脫離基,例如可列舉式(Y1)~式(Y4)所表示的基。
式(Y1):-C(Rx1
)(Rx2
)(Rx3
)
式(Y2):-C(=O)OC(Rx1
)(Rx2
)(Rx3
)
式(Y3):-C(R36
)(R37
)(OR38
)
式(Y4):-C(Rn)(H)(Ar)
式(Y1)及式(Y2)中,Rx1
~Rx3
各自獨立地表示烷基(直鏈狀或支鏈狀)或環烷基(單環或多環)、烯基(直鏈狀或支鏈狀)、或芳基(單環或多環)。再者,於Rx1
~Rx3
全部為烷基(直鏈狀或支鏈狀)的情況下,較佳為Rx1
~Rx3
中的至少兩個為甲基。
其中,Rx1
~Rx3
較佳為各自獨立地表示直鏈狀或支鏈狀的烷基,Rx1
~Rx3
更佳為各自獨立地表示直鏈狀的烷基。
Rx1
~Rx3
的兩個可鍵結而形成單環或多環。
作為Rx1
~Rx3
的烷基,較佳為甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、異丁基及第三丁基等碳數1~5的烷基。
作為Rx1
~Rx3
的環烷基,較佳為環戊基及環己基等單環的環烷基、以及降冰片基、四環癸烷基、四環十二烷基及金剛烷基等多環的環烷基。
作為Rx1
~Rx3
的芳基,較佳為碳數6~10的芳基,例如可列舉苯基、萘基及蒽基等。
作為Rx1
~Rx3
的烯基,較佳為乙烯基。
作為Rx1
~Rx3
的兩個鍵結而形成的環,較佳為環烷基。作為Rx1
~Rx3
的兩個鍵結而形成的環烷基,較佳為環戊基或環己基等單環的環烷基、或者降冰片基、四環癸烷基、四環十二烷基或金剛烷基等多環的環烷基,更佳為碳數5~6的單環的環烷基。
Rx1
~Rx3
的兩個鍵結而形成的環烷基中,例如構成環的亞甲基的一個可經氧原子等雜原子、羰基等具有雜原子的基、或亞乙烯基取代。另外,該些環烷基中構成環烷烴環的伸乙基的一個以上可經伸乙烯基取代。
式(Y1)或式(Y2)所表示的基較佳為例如Rx1
為甲基或乙基、Rx2
與Rx3
鍵結而形成所述環烷基的形態。
於抗蝕劑組成物例如為EUV曝光用抗蝕劑組成物的情況下,Rx1
~Rx3
所表示的烷基、環烷基、烯基、芳基及Rx1
~Rx3
中的兩個鍵結而形成的環亦較佳為進而具有氟原子或碘原子作為取代基。
式(Y3)中,R36
~R38
各自獨立地表示氫原子或一價有機基。R37
與R38
可彼此鍵結而形成環。作為一價有機基,可列舉烷基、環烷基、芳基、芳烷基及烯基等。R36
亦較佳為氫原子。
再者,所述烷基、環烷基、芳基及芳烷基中可含有氧原子等雜原子及/或羰基等具有雜原子的基。例如,所述烷基、環烷基、芳基及芳烷基中,例如亞甲基的一個以上可經氧原子等雜原子及/或羰基等具有雜原子的基取代。
另外,於後述的具有酸分解性基的重複單元中,R38
亦可與重複單元的主鏈所具有的其他取代基彼此鍵結而形成環。R38
與重複單元的主鏈所具有的其他取代基彼此鍵結而形成的基較佳為亞甲基等伸烷基。
於抗蝕劑組成物例如為EUV曝光用抗蝕劑組成物的情況下,R36
~R38
所表示的一價有機基及R37
與R38
彼此鍵結而形成的環亦較佳為進而具有氟原子或碘原子作為取代基。
作為式(Y3),較佳為下述式(Y3-1)所表示的基。
此處,L1
及L2
各自獨立地表示氫原子、烷基、環烷基、芳基、或者將該些組合而成的基(例如將烷基與芳基組合而成的基)。
M表示單鍵或二價連結基。
Q表示可含有雜原子的烷基、可含有雜原子的環烷基、可含有雜原子的芳基、胺基、銨基、巰基、氰基、醛基、或者將該些組合而成的基(例如將烷基與環烷基組合而成的基)。
烷基及環烷基中,例如亞甲基的一個可經氧原子等雜原子或羰基等具有雜原子的基取代。
再者,較佳為L1
及L2
中的其中一者為氫原子,另一者為烷基、環烷基、芳基或者將伸烷基與芳基組合而成的基。
Q、M及L1
中的至少兩個可鍵結而形成環(較佳為5員環或6員環)。
就圖案的微細化的方面而言,L2
較佳為二級烷基或三級烷基,更佳為三級烷基。作為二級烷基,可列舉異丙基、環己基或降冰片基,作為三級烷基,可列舉第三丁基或金剛烷基。於設為該些形態的情況下,於後述的具有酸分解性基的重複單元中,由於樹脂(A)的Tg(玻璃轉移溫度)及活性化能量變高,因此除了確保膜強度以外,亦可抑制灰霧。
於抗蝕劑組成物例如為EUV曝光用抗蝕劑組成物的情況下,L1
及L2
所表示的烷基、環烷基、芳基及將該些組合而成的基亦較佳為進而具有氟原子或碘原子作為取代基。另外,亦較佳為所述烷基、環烷基、芳基及芳烷基中除了氟原子及碘原子以外,包含氧原子等雜原子(即,所述烷基、環烷基、芳基及芳烷基中例如亞甲基的一個可經氧原子等雜原子或羰基等具有雜原子的基取代)。
另外,於抗蝕劑組成物例如為EUV曝光用抗蝕劑組成物的情況下,於Q所表示的可包含雜原子的烷基、可包含雜原子的環烷基、可包含雜原子的芳基、胺基、銨基、巰基、氰基、醛基及將該些組合而成的基中,作為雜原子,亦較佳為選自由氟原子、碘原子及氧原子所組成的群組中的雜原子。
式(Y4)中,Ar表示芳香環基。Rn表示烷基、環烷基或芳基。Rn與Ar可彼此鍵結而形成非芳香族環。Ar更佳為芳基。
於抗蝕劑組成物例如為EUV曝光用抗蝕劑組成物的情況下,Ar所表示的芳香環基及Rn所表示的烷基、環烷基及芳基亦較佳為具有氟原子及碘原子作為取代基。
就酸分解性進一步提高的方面而言,於保護極性基的脫離基中,於非芳香族環與極性基(或其殘基)直接鍵結的情況下,所述非芳香族環中的、和與所述極性基(或其殘基)直接鍵結的環員原子鄰接的環員原子亦較佳為不具有氟原子等鹵素原子作為取代基。
因酸的作用而脫離的脫離基除此以外亦可為3-甲基-2-環戊烯基之類的具有取代基(烷基等)的2-環戊烯基、以及1,1,4,4-四甲基環己基之類的具有取代基(烷基等)的環己基。
作為酸分解性基,就本發明的效果更優異的方面而言,亦較佳為因酸的作用而脫離的脫離基的碳數為7以下,更佳為因酸的作用而脫離的脫離基為所述式(Y1)~式(Y3)中的任一者所表示的基,且其碳數為7以下。
(具有酸分解性基的重複單元)
其次,對樹脂(A)可包含的具有酸分解性基的重複單元進行說明。
作為具有酸分解性基的重複單元,除了所述具有酸分解性基的重複單元以外,亦較佳為以下所示的式(A)所表示的重複單元。
L1
表示可具有氟原子或碘原子的二價連結基,R1
表示氫原子、氟原子、碘原子、可具有氟原子或碘原子的烷基、或者可具有氟原子或碘原子的芳基,R2
表示因酸的作用而脫離、且可具有氟原子或碘原子的脫離基。
再者,L1
、R1
及R2
中的至少一個較佳為具有氟原子或碘原子。
L1
表示可具有氟原子或碘原子的二價連結基。作為可具有氟原子或碘原子的二價連結基,可列舉-CO-、-O-、-S、-SO-、-SO2
-、可具有氟原子或碘原子的烴基(例如伸烷基、伸環烷基、伸烯基、伸芳基等)、以及該些的多個連結而成的連結基等。其中,作為L1
,較佳為-CO-、伸芳基或-伸芳基-具有氟原子或碘原子的伸烷基-,更佳為-CO-或-伸芳基-具有氟原子或碘原子的伸烷基-。
伸芳基較佳為伸苯基。
伸烷基可為直鏈狀,亦可為支鏈狀。伸烷基的碳數並無特別限制,較佳為1~10,更佳為1~3。
具有氟原子或碘原子的伸烷基中所含的氟原子及碘原子的合計數並無特別限制,較佳為2以上,更佳為2~10,進而佳為3~6。
R1
表示氫原子、氟原子、碘原子、可具有氟原子或碘原子的烷基、或者可具有氟原子或碘原子的芳基。
烷基可為直鏈狀,亦可為支鏈狀。烷基的碳數並無特別限制,較佳為1~10,更佳為1~3。
具有氟原子或碘原子的烷基中所含的氟原子及碘原子的合計數並無特別限制,較佳為1以上,更佳為1~5,進而佳為1~3。
所述烷基亦可含有鹵素原子以外的氧原子等雜原子。
R2
表示因酸的作用而脫離、且可具有氟原子或碘原子的脫離基。作為可具有氟原子或碘原子的脫離基,可列舉所述式(Y1)~式(Y4)所表示的脫離基、以及由所述式(Y1)~式(Y4)所表示且具有氟原子或碘原子的脫離基,較佳的形態亦相同。
作為具有酸分解性基的重複單元,亦較佳為式(AI)所表示的重複單元。
式(AI)中,
Xa1
表示氫原子或者可具有取代基的烷基。
T表示單鍵或二價連結基。
Rx1
~Rx3
各自獨立地表示烷基(直鏈狀或支鏈狀)、環烷基(單環或多環)、烯基(直鏈狀或支鏈狀)、或芳基(單環或多環)。其中,於Rx1
~Rx3
全部為烷基(直鏈狀或支鏈狀)的情況下,較佳為Rx1
~Rx3
中的至少兩個為甲基。
Rx1
~Rx3
的兩個可鍵結而形成單環或多環(單環或多環的環烷基等)。
作為Xa1
所表示的可具有取代基的烷基,例如可列舉甲基或-CH2
-R11
所表示的基。R11
表示鹵素原子(氟原子等)、羥基或一價有機基,例如可列舉鹵素原子可取代的碳數5以下的烷基、鹵素原子可取代的碳數5以下的醯基、以及鹵素原子可取代的碳數5以下的烷氧基,較佳為碳數3以下的烷基,更佳為甲基。作為Xa1
,較佳為氫原子、甲基、三氟甲基或羥基甲基。
作為T的二價連結基,可列舉伸烷基、芳香環基、-COO-Rt-基及-O-Rt-基等。式中,Rt表示伸烷基或伸環烷基。
T較佳為單鍵或-COO-Rt-基。於T表示-COO-Rt-基的情況下,Rt較佳為碳數1~5的伸烷基,更佳為-CH2
-基、-(CH2
)2
-基或-(CH2
)3
-基。
作為Rx1
~Rx3
的烷基,較佳為甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、異丁基及第三丁基等碳數1~4的烷基。
作為Rx1
~Rx3
的環烷基,較佳為環戊基及環己基等單環的環烷基、或者降冰片基、四環癸烷基、四環十二烷基及金剛烷基等多環的環烷基。
作為Rx1
~Rx3
的芳基,較佳為碳數6~10的芳基,例如可列舉苯基、萘基及蒽基等。
作為Rx1
~Rx3
的烯基,較佳為乙烯基。
作為Rx1
~Rx3
的兩個鍵結而形成的環烷基,較佳為環戊基及環己基等單環的環烷基,除此以外亦較佳為降冰片基、四環癸烷基、四環十二烷基及金剛烷基等多環的環烷基。其中,較佳為碳數5~6的單環的環烷基。
Rx1
~Rx3
的兩個鍵結而形成的環烷基中,例如構成環的亞甲基的一個可經氧原子等雜原子、羰基等具有雜原子的基、或亞乙烯基取代。另外,該些環烷基中構成環烷烴環的伸乙基的一個以上可經伸乙烯基取代。
式(AI)所表示的重複單元較佳為例如Rx1
為甲基或乙基、Rx2
與Rx3
鍵結而形成所述環烷基的形態。
於所述各基具有取代基的情況下,作為取代基,例如可列舉烷基(碳數1~4)、鹵素原子、羥基、烷氧基(碳數1~4)、羧基及烷氧基羰基(碳數2~6)等。取代基中的碳數較佳為8以下。
就本發明的效果更優異的方面而言,式(AI)中,較佳為-C(Rx1
)(Rx2
)(Rx3
)所表示的基的碳數為7以下。
作為式(AI)所表示的重複單元,較佳為酸分解性(甲基)丙烯酸三級烷基酯系重複單元(Xa1
表示氫原子或甲基且T表示單鍵的重複單元)。
另外,後述的特定重複單元亦可包含酸分解性基。於特定重複單元包含酸分解性基的情況下,特定重複單元亦相當於具有酸分解性基的重複單元。再者,於特定重複單元包含酸分解性基的情況下,樹脂(A)亦可包含所述具有酸分解性基的重複單元,亦可不含。
相對於樹脂(A)中的全部重複單元,具有酸分解性基的重複單元的含量較佳為15質量%以上,更佳為20質量%以上,進而佳為30質量%以上。另外,作為其上限值,較佳為85質量%以下,更佳為70質量%以下,尤佳為60質量%以下。
再者,於後述的特定重複單元具有酸分解性基的情況下,較佳為具有酸分解性基的特定重複單元與可任意包含的所述具有酸分解性基的重複單元的合計為所述數值範圍內。
以下示出具有酸分解性基的重複單元的具體例,但本發明並不限定於此。再者,式中,Xa1
表示H、CH3
、CF3
及CH2
OH中的任一者,Rxa及Rxb分別表示碳數1~5的直鏈狀或支鏈狀的烷基。
(具有包含不飽和鍵的酸分解性基的重複單元)
樹脂(A)亦可含有具有包含不飽和鍵的酸分解性基的重複單元。
作為具有包含不飽和鍵的酸分解性基的重複單元,較佳為式(B)所表示的重複單元。
式(B)中,
Xb表示氫原子、鹵素原子或可具有取代基的烷基。
L表示單鍵或可具有取代基的二價連結基。
Ry1
~Ry3
分別獨立地表示氫原子、直鏈狀或支鏈狀的烷基、單環或多環的環烷基、烯基、炔基、或者單環或多環的芳基。另外,Ry1
~Ry3
中的任意兩個可鍵結而形成單環或多環(例如單環或多環的環烷基及環烯基等)。
其中,Ry1
~Ry3
中的至少一個表示烯基、炔基、單環或多環的環烯基、或者單環或多環的芳基,或者Ry1
~Ry3
中的任意兩個鍵結而形成單環或多環的脂環(例如單環或多環的環烷基及環烯基等)。另外,Ry1
~Ry3
中的兩個以上不會成為氫原子,於Ry1
~Ry3
中的任意一個表示氫原子的情況下,Ry1
~Ry3
中的其他兩個彼此鍵結而形成在環結構中具有一個以上的伸乙烯基的環,且所述伸乙烯基的至少一個與Ry1
~Ry3
中的任意一個所表示的氫原子所鍵結的碳原子鄰接而存在。
作為Ry1
~Ry3
的烷基,較佳為甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、異丁基及第三丁基等碳數1~4的烷基。
作為Ry1
~Ry3
的環烷基,較佳為環戊基及環己基等單環的環烷基、或降冰片基、四環癸烷基、四環十二烷基及金剛烷基等多環的環烷基。
作為Ry1
~Ry3
的芳基,較佳為碳數6~15的芳基,更佳為碳數6~10的芳基,例如可列舉苯基、萘基及蒽基等。
作為Ry1
~Ry3
的烯基,較佳為乙烯基。
作為Ry1
~Ry3
的炔基,較佳為乙炔基。
作為Ry1
~Ry3
的環烯基,較佳為環戊基及環己基等單環的環烷基的一部分中包含雙鍵的結構。
作為Ry1
~Ry3
的兩個鍵結而形成的環烷基,較佳為環戊基及環己基等單環的環烷基,除此以外,亦較佳為降冰片基、四環癸烷基、四環十二烷基及金剛烷基等多環的環烷基。其中,較佳為碳數5~6的單環的環烷基。
Ry1
~Ry3
的兩個鍵結而形成的環烷基及環烯基中,例如構成環的亞甲基的一個可經氧原子等雜原子、羰基、-SO2
-基及-SO3
-基等具有雜原子的基、亞乙烯基或該些的組合取代。另外,該些環烷基及環烯基中構成環烷烴環及環烯烴環的伸乙基的一個以上可經伸乙烯基取代。
作為Ry1
~Ry3
的組合的較佳的一形態,例如可列舉:Ry1
為甲基、乙基、乙烯基、烯丙基或芳基,Ry2
與Ry3
鍵結而形成所述環烷基或環烯基的形態;以及Ry1
為氫原子,Ry2
與Ry3
彼此鍵結而形成在環結構中具有一個以上的伸乙烯基的環且所述伸乙烯基的至少一個與Ry1
所表示的氫原子所鍵結的碳原子鄰接而存在的形態。
於Ry1
~Ry3
進而具有取代基的情況下,作為取代基,例如可列舉烷基(碳數1~4)、鹵素原子、羥基、烷氧基(碳數1~4)、羧基及烷氧基羰基(碳數2~6)等。取代基中的碳數較佳為8以下。
作為Xb所表示的可具有取代基的烷基,例如可列舉甲基或-CH2
-R11
所表示的基。R11
表示鹵素原子(氟原子等)、羥基或一價有機基,例如可列舉鹵素原子可取代的碳數5以下的烷基、鹵素原子可取代的碳數5以下的醯基、以及鹵素原子可取代的碳數5以下的烷氧基,較佳為碳數3以下的烷基,更佳為甲基。作為Xb,較佳為氫原子、氟原子、甲基、三氟甲基或羥基甲基。
作為L的二價連結基,可列舉-Rt-基、-CO-基、-COO-Rt-基、-COO-Rt-CO-基、-Rt-CO-基及-O-Rt-基。式中,Rt表示伸烷基、伸環烷基或芳香環基,較佳為芳香環基。
作為L,較佳為-Rt-基、-CO-基、-COO-Rt-CO-基或-Rt-CO-基。Rt例如亦可具有鹵素原子、羥基、烷氧基等取代基。較佳為芳香族基。
再者,於式(B)中的所述各基具有取代基的情況下,作為取代基,例如可列舉:烷基(碳數1~4)、鹵素原子、羥基、烷氧基(碳數1~4)、羧基及烷氧基羰基(碳數2~6)等。取代基中的碳數較佳為8以下。
作為式(B)所表示的重複單元,較佳為酸分解性(甲基)丙烯酸三級酯系重複單元(Xb表示氫原子或甲基且L表示-CO-基的重複單元)、酸分解性羥基苯乙烯三級烷基酯系重複單元(Xb表示氫原子或甲基且L表示苯基的重複單元)、或者酸分解性苯乙烯羧酸三級酯系重複單元(Xb表示氫原子或甲基且L表示-Rt-CO-基(Rt為芳香族基)的重複單元)。
相對於樹脂(A)中的全部重複單元,具有包含不飽和鍵的酸分解性基的重複單元的含量較佳為15質量%以上,更佳為20質量%以上,進而佳為30質量%以上。另外,作為其上限值,較佳為80質量%以下,更佳為70質量%以下,尤佳為60質量%以下。
以下示出具有包含不飽和鍵的酸分解性基的重複單元的具體例,但本發明並不限定於此。
再者,式中,Xb及L1
與所述式(B)中的Xb及L為相同含義。另外,Ar表示芳香環基。R表示氫原子、烷基、環烷基、芳基、芳烷基、烯基、羥基、烷氧基、醯氧基、氰基、硝基、胺基、鹵素原子、酯基(-OCOR'''或-COOR''':R'''為碳數1~20的烷基或氟化烷基)或羧基等取代基。R'表示直鏈狀或支鏈狀的烷基、單環或多環的環烷基、烯基、炔基或者單環或多環的芳基。Q表示氧原子等雜原子、羰基、-SO2
-基及-SO3
-基等具有雜原子的基、亞乙烯基或該些的組合。l、n及m表示0以上的整數。作為上限值,並無限制,例如為6以下,較佳為4以下。
<特定重複單元>
酸分解性樹脂包含一種以上的選自由下述式(1)~式(5)所表示的重複單元所組成的群組中的重複單元(特定重複單元)。
式(1)中,Re表示氫原子或取代基。「Cyclic」表示包含主鏈的碳原子的環。
式(2)中,「Cyclic'」表示以環狀結構構成主鏈的基。
式(3)中,Rb1
~Rb4
各自獨立地表示氫原子或取代基。其中,Rb2
~Rb4
中的至少一個表示除了氫原子以外的構成原子的數量為三個以上的有機基或包含羥基的基。
式(4)中,Rb1a
、Rb1b
及Rb2
~Rb4
各自獨立地表示氫原子或取代基。
式(5)中,X、Y及Z各自獨立地表示氫原子或取代基。再者,式(5)中,X彼此、Y彼此及X與Y各自獨立地可彼此鍵結而形成環結構。其中,式(5)中,Y中的一種以上表示取代基,或者Y彼此相互連結而形成環結構,或者Y與X彼此連結而形成環結構。
以下,對式(1)~式(5)所表示的重複單元各自進行說明。
(式(1)所表示的重複單元)
式(1)中,作為Re所表示的取代基,例如可列舉:烷基、環烷基、芳基、芳烷基及烯基等。
所述烷基可為直鏈狀及支鏈狀中的任一種。另外,作為碳數,並無特別限制,例如較佳為1~20,更佳為1~10,進而佳為1~6。
所述環烷基可為單環及多環的任一種。另外,作為碳數,並無特別限制,例如較佳為5~15,更佳為5~10。作為環烷基,可列舉:環戊基及環己基等單環的環烷基、以及降冰片基、四環癸烷基、四環十二烷基及金剛烷基等多環的環烷基。
所述芳基可為單環及多環的任一種。另外,作為碳數,並無特別限制,例如較佳為6~15,更佳為6~10。作為芳基,進而佳為苯基或萘基。
作為所述芳烷基,較佳為所述烷基中的氫原子中的一個經所述芳基取代而成的結構。作為所述芳烷基的碳數,較佳為7~20,更佳為7~15。
所述烯基可為直鏈狀、支鏈狀及環狀的任一種。另外,作為碳數,並無特別限制,例如較佳為2~20,更佳為2~10,進而佳為2~6。
再者,所述烷基、所述環烷基、所述芳基、所述芳烷基及所述烯基亦可進而具有取代基,作為取代基,例如可列舉鹵素原子(較佳為氟原子或碘原子,更佳為氟原子)及羥基等。再者,於烷基具有氟原子的情況下,可為全氟烷基。
「Cyclic」是至少包含主鏈的碳原子(是指式(1)中明示的碳原子)的環,環中所含的原子數(環構成原子的原子數)並無特別限制,例如為5~10,更佳為5或6。
另外,所述環狀結構可為單環亦可為多環。
作為所述環的環構成原子的種類,除了碳原子以外,亦可包含氧原子、氮原子及硫原子等雜原子、以及羰基等具有雜原子的基。
進而,所述環亦可具有取代基。作為所述環(Cyclic)可具有的取代基,並無特別限制,例如可列舉:烷基、環烷基、芳基、芳烷基、烯基、羥基、烷氧基、醯氧基、氰基、硝基、胺基、鹵素原子、酯基(-OCOR''或-COOR'':R''表示烷基或氟化烷基)、羧基、後述的式(1L)所表示的一價基或後述的式(2L)所表示的一價基。另外,所述烷基、所述環烷基、所述芳基、所述芳烷基、所述烯基、所述烷氧基、所述醯氧基及所述酯基可進而具有取代基,作為取代基,例如可列舉鹵素原子(較佳為氟原子或碘原子,更佳為氟原子)及羥基等。再者,於烷基具有氟原子的情況下,亦可為全氟烷基。
所述烷基、所述環烷基、所述芳基、所述芳烷基及所述烯基與所述Re所表示的烷基、環烷基、芳基、芳烷基及烯基為相同含義,較佳的形態亦相同。
作為所述烷氧基,可為直鏈狀、支鏈狀及環狀中的任一種,作為碳數,較佳為2~20,更佳為2~10,進而佳為2~6。
作為所述醯氧基,可為直鏈狀、支鏈狀及環狀中的任一種,作為碳數,較佳為2~20,更佳為2~10,進而佳為2~6。
另外,作為所述R''所表示的烷基或氟化烷基的碳數,較佳為1~20,更佳為1~10,進而佳為1~6。
另外,所述式(1L)所表示的一價基為如下所述。
式(1L) *-LX1
-RX1
所述式(1L)中,LX1
表示單鍵或二價連結基。
作為二價連結基,並無特別限制,例如可列舉:-CO-、-O-、-SO-、-SO2
-、-NRA
-、伸烷基(較佳為碳數1~6。可為直鏈狀亦可為支鏈狀)、伸環烷基(較佳為碳數3~15)、二價芳香族烴環基(較佳為6員環~10員環,進而佳為6員環)、以及將該些的多個組合而成的二價連結基。另外,所述伸烷基、所述伸環烷基及二價芳香族烴環基可具有取代基。作為取代基,例如可列舉鹵素原子(較佳為氟原子)及羥基等。作為RA
,可列舉氫原子或碳數1~6的烷基。
所述式(1L)中,RX1
表示酸分解性基。作為酸分解性基,可列舉所述<具有酸分解性基的重複單元>中說明的酸分解性基,較佳的形態亦相同。
另外,所述式(2L)所表示的一價基為如下所述。
*-LX2
-RX2
(2L)
LX2
表示單鍵或二價連結基。作為二價連結基,並無特別限制,例如可列舉:-CO-、-O-、-SO-、-SO2
-、-NRA
-、伸烷基(較佳為碳數1~6。可為直鏈狀亦可為支鏈狀)、以及將該些的多個組合而成的二價連結基。作為RA
,可列舉氫原子或碳數1~6的烷基。另外,所述伸烷基亦可具有取代基。作為取代基,例如可列舉鹵素原子(較佳為氟原子)及羥基等。RX2
表示六氟異丙醇基。
作為式(1)所表示的重複單元的具體例,可列舉下述重複單元。
所述式(1-A)~式(1-F)中,X11
~X14
各自獨立地表示氧原子或-NR18
-。R18
表示氫原子或有機基。
作為R18
所表示的有機基,並無特別限制,例如較佳為烷基、環烷基、芳基、芳烷基、烯基、內酯基、-SO2
-CF3
基。再者,作為所述烷基、所述環烷基、所述芳基、所述芳烷基及所述烯基,可列舉與所述Re所表示的烷基、環烷基、芳基、芳烷基及烯基相同的基。該些可進而具有取代基,作為取代基,並無特別限制,例如可列舉鹵素原子(較佳為氟原子或碘原子,更佳為氟原子)、羥基及碳酸酯基等。
Y11
表示碳原子、硫原子或氧原子。
R11
~R17
各自獨立地表示氫原子或取代基。
作為R11
~R17
所表示的取代基,並無特別限制,例如可列舉與所述環(Cyclic)可具有的取代基相同的取代基。
再者,所述式(1-A)中的R11
及R12
、以及所述式(1-B)中的R13
及R14
亦可彼此連結而形成環結構。作為所述環結構,可為芳香環及脂環的任一種,較佳為脂環,更佳為5員或6員的脂環,進而佳為環戊烷環或環己烷環。所述環結構亦可具有鹵素原子及羥基等取代基。
m1、m2及m3表示0以上的整數。作為m1、m2及m3的上限值,並無特別限制,大多情況下為2以下,較佳為1以下。
再者,式(1-B)中,作為X12
與Y11
的組合,較佳為氧原子及碳原子、-NR18
-及碳原子、氧原子及硫原子、氧原子及氧原子、或者-NR18
-及氧原子。
(式(2)所表示的重複單元)
式(2)中,「Cyclic'」表示以環狀結構構成主鏈的基。
所述環狀結構中所含的原子數(構成環狀結構的環構成原子的原子數)並無特別限制,例如為5~12,較佳為5~10,更佳為5或6。
另外,所述環狀結構可為單環亦可為多環。
作為所述環狀結構中所含的原子的種類,除了碳原子以外,亦可包含氧原子、氮原子及硫原子等雜原子、以及羰基等具有雜原子的基。
進而,所述環狀結構亦可具有取代基。作為所述環狀結構可具有的取代基,並無特別限制,可列舉與所述式(1)中的環(Cyclic)可具有的取代基相同的取代基,較佳的形態亦相同。
作為式(2)所表示的重複單元的具體例,可列舉下述重複單元。
所述式(2-A)~式(2-H)中,X21
~X23
各自獨立地表示氧原子或-NR33
-。R33
表示氫原子或有機基。
作為R33
所表示的有機基,例如可列舉與所述式(1-A)中的R18
所表示的有機基相同的基。
Y21
及Y22
表示碳原子、-CO-或-SO-。
R21
~R32
各自獨立地表示氫原子或取代基。
作為R21
~R32
所表示的取代基,並無特別限制,例如可列舉與所述環(Cyclic)可具有的取代基相同的取代基。
再者,所述式(2-C)中的R22
及R23
、所述式(2-E)中的R26
及R27
、R27
及R28
亦可彼此連結而形成環結構。作為所述環結構,可為芳香環及脂環的任一種,較佳為芳香環,更佳為5員或6員的芳香環,進而佳為苯環。所述環結構亦可進而具有鹵素原子及羥基等取代基。
m21表示0以上的整數。作為m21的上限值,並無特別限制,大多情況下為2以下,較佳為1以下。
再者,式(2-D)中,作為Y21
及X23
與Y22
的組合,較佳為碳原子及氧原子與碳原子、碳原子及氧原子與-CO-、碳原子及-NR33
-與-CO-、碳原子及-NR33
-與-SO-、或-CO-及氧原子與-CO-。
(式(3)所表示的重複單元)
式(3)中,Rb1
~Rb4
各自獨立地表示氫原子或取代基。其中,Rb2
~Rb4
中的至少一個表示除了氫原子以外的構成原子的數量為三個以上的有機基或包含羥基的基。此處所述的「除了氫原子以外的構成原子的數量為三個以上的有機基」,是指構成有機基的原子中氫原子以外的原子的數量為三個以上。即,於例如為-COOH的情況下,除了氫原子以外的構成原子相當於一個碳原子及兩個氧原子,其數量為3。
作為Rb1
~Rb4
所表示的取代基,例如可列舉下述式(3X)所表示的取代基。
*-L3X
-R3X
(3X)
式(3X)中,L3X
表示單鍵或二價連結基。作為所述L3X
所表示的二價連結基,並無特別限制,例如可列舉-CO-、-O-、-SO-、-SO2
-、-NRA
-、伸烷基(較佳為碳數1~6。可為直鏈狀亦可為支鏈狀)、以及將該些的多個組合而成的二價連結基。另外,所述伸烷基亦可具有取代基。作為取代基,例如可列舉鹵素原子(較佳為氟原子)及羥基等。作為RA
,可列舉氫原子或碳數1~6的烷基。
R3X
表示可具有取代基的烷基、環烷基、芳基、雜環基、羧基、羥基及酸分解性基。*表示鍵結位置。
再者,於Rb1
~Rb4
所表示的取代基為包含羥基的基的情況下,作為包含羥基的基,較佳為羥基或經羥基取代的烷基。
作為所述R3X
所表示的烷基,可為直鏈狀及支鏈狀的任一種。另外,作為碳數,並無特別限制,例如較佳為1~20,更佳為1~10,進而佳為1~6。
所述R3X
所表示的環烷基可為單環或多環的任一種。另外,作為碳數,並無特別限制,例如較佳為5~15,更佳為5~10。作為環烷基,可列舉環戊基及環己基等單環的環烷基、以及降冰片基、四環癸烷基、四環十二烷基及金剛烷基等多環的環烷基。
作為所述R3X
所表示的芳基,可為單環及多環的任一種。另外,作為碳數,並無特別限制,例如較佳為6~15,更佳為6~10。作為R3X
所表示的芳基,進而佳為苯基或萘基。
作為構成所述R3X
所表示的雜環基的雜環,可為單環及多環的任一種。另外,所述雜環可為脂肪族雜環亦可為芳香族雜環。
作為雜環基所含的雜原子,並無特別限制,例如可列舉氧原子、硫原子及氮原子。另外,環構成原子亦可經-CO-取代。作為構成脂肪族雜環基的脂肪族雜環,較佳為5員或6員,例如可列舉5員內酯環。
作為所述烷基、所述環烷基、所述芳基及所述雜環基可具有的取代基,並無特別限制,例如可列舉羥基及鹵素原子。
作為R3X
所表示的酸分解性基,與所述式(1L)中的RX1
所表示的酸分解性基為相同含義,較佳的形態亦相同。
作為式(3)所表示的重複單元的具體例,例如較佳為下述式(3a)~式(3d)所表示的重複單元。
式(3a)~式(3d)中,Rb5
及Rb7
~Rb24
各自獨立地表示氫原子或取代基。
作為Rb5
及Rb7
~Rb19
所表示的取代基,並無特別限制,例如可列舉與所述式(3)中的Rb1
~Rb4
相同的取代基。
作為Rb20
~Rb24
所表示的取代基,並無特別限制,例如可列舉鹵素原子及羥基。
Rb6
表示有機基。作為Rb6
所表示的有機基,並無特別限制,例如可列舉可具有取代基的烷基、環烷基、芳基及雜環基。再者,作為可具有取代基的烷基、環烷基、芳基及雜環基,與所述式(3X)中的所述R3X
所表示的烷基、環烷基、芳基及雜環基各自為相同含義,較佳的形態亦相同。
(式(4)所表示的重複單元)
式(4)中,作為Rb1a
、Rb1b
、Rb2
~Rb4
所表示的取代基,例如可列舉與所述式(3)中的Rb1
~Rb4
相同的取代基,其較佳的形態亦相同。其中,Rb1a
及Rb1b
中的至少一個較佳為氫原子,更佳為Rb1a
及Rb1b
中的一個表示氫原子,另一個表示取代基。
(式(5)所表示的重複單元)
式(5)所表示的重複單元是與所述式(3)不同的重複單元。
式(5)中,作為X及Y所表示的取代基,並無特別限制,例如可列舉與所述式(1)中的環(Cyclic)可具有的取代基相同的取代基,其中,較佳為羥基、鹵素原子、鹵化烷基或羧基,更佳為鹵素原子、鹵化烷基或羥基,進而佳為羥基。
作為Z所表示的取代基,並無特別限制,例如可列舉與所述式(1)中的環(Cyclic)可具有的取代基相同的取代基,其中,更佳為鹵素原子或烷基。
式(5)中,作為X彼此、Y彼此、及X與Y彼此鍵結而形成的環結構,可為芳香環及脂肪族環的任一種,較佳為芳香環,更佳為苯環或萘環。所述環結構亦可進而具有取代基。作為取代基,並無特別限制,例如可列舉羥基、鹵素原子、鹵化烷基及羧基。
其中,如上所述,式(5)中,Y中的一種以上表示取代基,或者Y彼此相互連結而形成環結構,或者Y與X彼此連結而形成環結構。
再者,式(5)中,主鏈中,與式中明示的苯環所鍵結的碳原子鄰接的碳原子所具有的Z較佳為*-COOR(R表示氫原子或有機基)以外的基。
作為式(5)所表示的重複單元,其中,較佳為選自下述式(5a)、式(5b)、式(5c)及式(5d)所表示的重複單元中的一種以上。再者,下述式(5a)及式(5b)相當於式(5)中Y中的一種以上表示取代基的情況,下述式(5c)相當於式(5)中Y彼此相互連結而形成環結構的情況,下述式(5d)相當於式(5)中Y與X彼此連結而形成環結構的情況。
式(5a)及式(5b)中,Z與所述式(5)中的Z為相同含義,較佳的形態亦相同。
X'表示氫原子或取代基。X'所表示的取代基與所述式(5)中的X為相同含義,較佳的形態亦相同。
Y表示取代基。Y所表示的取代基與所述式(5)中的Y所表示的取代基為相同含義,較佳的形態亦相同。
其中,式(5a)及式(5b)中,X'的至少一個表示取代基。
再者,X'與Y可彼此鍵結而形成環結構。再者,此處所述的環結構較佳為非芳香環,更佳為5員或6員的脂環。
式(5c)~式(5d)中,X及Z各自獨立地表示氫原子或取代基。
作為X所表示的取代基,與所述式(5)中的X所表示的取代基為相同含義,較佳的形態亦相同。
作為Z所表示的取代基,與所述式(5)中的Z所表示的取代基為相同含義,較佳的形態亦相同。
相對於樹脂(A)中的全部重複單元,特定重複單元的含量較佳為5質量%以上,更佳為10質量%以上。另外,作為其上限值,較佳為100質量%以下,更佳為90質量%以下,進而佳為70質量%以下,尤佳為60質量%以下,最佳為50質量%以下。
樹脂(A)亦可包含所述重複單元以外的重複單元。
例如,樹脂(A)亦可包含選自由以下的A群組所組成的群組中的至少一種重複單元及/或選自由以下的B群組所組成的群組中的至少一種重複單元。
A群組:由以下的(20)~(23)的重複單元所組成的群組。
(20)後述的具有酸基的重複單元
(21)後述的具有氟原子或碘原子的重複單元
(22)後述的具有內酯基、磺內酯基或碳酸酯基的重複單元
(23)後述的具有光酸產生基的重複單元
B群組:由以下的(30)~(32)的重複單元所組成的群組。
(30)後述的具有選自內酯基、磺內酯基、碳酸酯基、羥基、氰基及鹼可溶性基中的至少一種基的重複單元
(31)後述的具有脂環烴結構、不顯示酸分解性的重複單元
(32)後述的不具有羥基及氰基的任一者的、式(III)所表示的重複單元
於抗蝕劑組成物用作EUV用感光化射線性或感放射線性樹脂組成物的情況下,樹脂(A)較佳為具有選自由所述A群組所組成的群組中的至少一種重複單元。
另外,於抗蝕劑組成物用作EUV用感光化射線性或感放射線性樹脂組成物的情況下,樹脂(A)較佳為含有氟原子及碘原子中的至少一者。於樹脂(A)含有氟原子及碘原子此兩者的情況下,樹脂(A)可具有含有氟原子及碘原子此兩者的一個重複單元,樹脂(A)亦可含有具有氟原子的重複單元與含有碘原子的重複單元此兩種。
另外,於抗蝕劑組成物用作EUV用感光化射線性或感放射線性樹脂組成物的情況下,樹脂(A)亦較佳為含有具有芳香族基的重複單元。
於抗蝕劑組成物用作ArF用感光化射線性或感放射線性樹脂組成物的情況下,樹脂(A)較佳為具有選自由所述B群組所組成的群組中的至少一種重複單元。
再者,於抗蝕劑組成物用作ArF用感光化射線性或感放射線性樹脂組成物的情況下,樹脂(A)較佳為不包含氟原子及矽原子中的任一者。
另外,於抗蝕劑組成物用作ArF用感光化射線性或感放射線性樹脂組成物的情況下,樹脂(A)較佳為不具有芳香族基。
<具有酸基的重複單元>
樹脂(A)較佳為含有具有酸基的重複單元。
作為酸基,較佳為pKa為13以下的酸基。如上所述,所述酸基的酸解離常數較佳為13以下,更佳為3~13,進而佳為5~10。
於樹脂(A)具有pKa為13以下的酸基的情況下,樹脂(A)中的酸基的含量並無特別限制,大多情況下為0.2 mmol/g~6.0 mmol/g。其中,較佳為0.8 mmol/g~6.0 mmol/g,更佳為1.2 mmol/g~5.0 mmol/g,進而佳為1.6 mmol/g~4.0 mmol/g。若酸基的含量為所述範圍內,則顯影良好地進行,所形成的圖案形狀優異,解析性亦優異。
作為酸基,例如較佳為羧基、氟化醇基(較佳為六氟異丙醇基)、磺酸基或磺醯胺基等。
另外,所述六氟異丙醇基中,氟原子的一個以上(較佳為1個~2個)可經氟原子以外的基(烷氧基羰基等)取代。如此形成的-C(CF3
)(OH)-CF2
-作為酸基亦較佳。另外,氟原子的一個以上亦可被取代為氟原子以外的基而形成包含-C(CF3
)(OH)-CF2
-的環。
具有酸基的重複單元較佳為所述具有酸分解性基的重複單元、所述特定重複單元、以及與後述的具有內酯基、磺內酯基或碳酸酯基的重複單元不同的重複單元。
具有酸基的重複單元亦可具有氟原子或碘原子。
作為具有酸基的重複單元,較佳為式(B)所表示的重複單元。
R3
表示氫原子、或者可具有氟原子或碘原子的一價有機基。
作為可具有氟原子或碘原子的一價有機基,較佳為-L4
-R8
所表示的基。L4
表示單鍵或酯基。R8
可列舉可具有氟原子或碘原子的烷基、可具有氟原子或碘原子的環烷基、可具有氟原子或碘原子的芳基、或者將該些組合而成的基。
R4
及R5
各自獨立地表示氫原子、氟原子、碘原子或者可具有氟原子或碘原子的烷基。
L2
表示單鍵、酯基或-CO-、-O-及伸烷基(較佳為碳數1~6。可為直鏈狀亦可為支鏈狀。另外,-CH2
-可經鹵素原子取代)組合而成的二價基。
L3
表示(n+m+1)價芳香族烴環基或(n+m+1)價脂環式烴環基。作為芳香族烴環基,可列舉苯環基及萘環基。作為脂環式烴環基,可為單環,亦可為多環,例如可列舉環烷基環基、降冰片烯環基及金剛烷環基等。
R6
表示羥基或氟化烷基。作為氟化烷基,較佳為下述式(3L)所表示的一價基。
*-L6X
-R6X
(3L)
L6X
表示單鍵或二價連結基。作為二價連結基,並無特別限制,例如可列舉:-CO-、-O-、-SO-、-SO2
-、-NRA
-、伸烷基(較佳為碳數1~6。可為直鏈狀亦可為支鏈狀)、以及將該些的多個組合而成的二價連結基。作為RA
,可列舉氫原子或碳數1~6的烷基。另外,所述伸烷基亦可具有取代基。作為取代基,例如可列舉鹵素原子(較佳為氟原子)及羥基等。R6X
表示六氟異丙醇基。
R7
表示鹵素原子。作為鹵素原子,可列舉:氟原子、氯原子、溴原子或碘原子。
m表示1以上的整數。m較佳為1~3的整數,更佳為1~2的整數。
n表示0或1以上的整數。n較佳為1~4的整數。
再者,(n+m+1)較佳為1~5的整數。
作為具有酸基的重複單元,可列舉以下的重複單元。
作為具有酸基的重複單元,亦較佳為下述式(I)所表示的重複單元。再者,下述式(I)所表示的重複單元不包含所述特定重複單元。
式(I)中,
R41
、R42
及R43
各自獨立地表示氫原子、烷基、環烷基、鹵素原子、氰基或烷氧基羰基。其中,R42
可與Ar4
鍵結而形成環,該情況下的R42
表示單鍵或伸烷基。
X4
表示單鍵、-COO-或-CONR64
-,R64
表示氫原子或烷基。
L4
表示單鍵或伸烷基。
Ar4
表示(n+1)價芳香環基,於與R42
鍵結而形成環的情況下,表示(n+2)價芳香環基。
n表示1~5的整數。
作為式(I)中的R41
、R42
及R43
的烷基,較佳為甲基、乙基、丙基、異丙基、正丁基、第二丁基、己基、2-乙基己基、辛基及十二烷基等碳數20以下的烷基,更佳為碳數8以下的烷基,進而佳為碳數3以下的烷基。
作為式(I)中的R41
、R42
及R43
的環烷基,可為單環型,亦可為多環型。其中,較佳為環丙基、環戊基及環己基等碳數為3個~8個的單環型的環烷基。
作為式(I)中的R41
、R42
及R43
的鹵素原子,可列舉:氟原子、氯原子、溴原子及碘原子,較佳為氟原子。
作為式(I)中的R41
、R42
及R43
的烷氧基羰基中所含的烷基,較佳為與所述R41
、R42
、R43
中的烷基相同的烷基。
作為所述各基中的較佳的取代基,例如可列舉烷基、環烷基、芳基、胺基、醯胺基、脲基、胺基甲酸酯基、羥基、羧基、鹵素原子、烷氧基、硫醚基、醯基、醯氧基、烷氧基羰基、氰基及硝基。取代基的碳數較佳為8以下。
Ar4
表示(n+1)價芳香環基。n為1時的二價芳香環基例如較佳為伸苯基、甲伸苯基、伸萘基及伸蒽基等碳數6~18的伸芳基或含有噻吩環、呋喃環、吡咯環、苯並噻吩環、苯並呋喃環、苯並吡咯環、三嗪環、咪唑環、苯並咪唑環、三唑環、噻二唑環及噻唑環等雜環的二價芳香環基。再者,所述芳香環基亦可具有取代基。
作為n為2以上的整數時的(n+1)價芳香環基的具體例,可列舉自二價芳香環基的所述具體例中去除(n-1)個任意的氫原子而成的基。
(n+1)價芳香環基亦可進而具有取代基。
作為所述烷基、環烷基、烷氧基羰基、伸烷基及(n+1)價芳香環基可具有的取代基,例如可列舉式(I)中的R41
、R42
及R43
中列舉的烷基、甲氧基、乙氧基、羥基乙氧基、丙氧基、羥基丙氧基及丁氧基等烷氧基;苯基等芳基等。
作為由X4
所表示的-CONR64
-(R64
表示氫原子或烷基)中的R64
的烷基,可列舉甲基、乙基、丙基、異丙基、正丁基、第二丁基、己基、2-乙基己基、辛基及十二烷基等碳數20以下的烷基,較佳為碳數8以下的烷基。
作為X4
,較佳為單鍵、-COO-或-CONH-。
作為L4
中的伸烷基,較佳為亞甲基、伸乙基、伸丙基、伸丁基、伸己基及伸辛基等碳數1~8的伸烷基。
作為Ar4
,較佳為碳數6~18的芳香環基,更佳為苯環基、萘環基及伸聯苯環基。
以下示出具有酸基的重複單元的一例。
另外,所述特定重複單元亦可包含酸基。於特定重複單元包含酸基的情況下,特定重複單元亦相當於具有酸基的重複單元。再者,於特定重複單元包含酸基的情況下,樹脂(A)可包含所述具有酸基的重複單元,亦可不含。
相對於樹脂(A)中的全部重複單元,具有酸基的重複單元的含量較佳為10質量%以上,更佳為15質量%以上。另外,作為其上限值,較佳為60質量%以下,更佳為50質量%以下。
再者,於所述特定重複單元具有酸基的情況下,較佳為具有酸基的特定重複單元與可任意包含的所述具有酸基的重複單元的合計為所述數值範圍內。
<具有氟原子或碘原子的重複單元>
樹脂(A)除了所述<具有酸分解性基的重複單元>、<特定重複單元>及<具有酸基的重複單元>以外,亦可含有具有氟原子或碘原子的重複單元。另外,此處所述的<具有氟原子或碘原子的重複單元>較佳為與後述的<具有內酯基、磺內酯基或碳酸酯基的重複單元>及<具有光酸產生基的重複單元>等屬於A群組的其他種類的重複單元不同。
作為具有氟原子或碘原子的重複單元,較佳為式(C)所表示的重複單元。
L5
表示單鍵或酯基。
R9
表示氫原子、或者可具有氟原子或碘原子的烷基。
R10
表示氫原子、可具有氟原子或碘原子的烷基、可具有氟原子或碘原子的環烷基、可具有氟原子或碘原子的芳基、或者將該些組合而成的基。
以下例示具有氟原子或碘原子的重複單元。
相對於樹脂(A)中的全部重複單元,具有氟原子或碘原子的重複單元的含量較佳為0質量%以上,更佳為5質量%以上,進而佳為10質量%以上。另外,作為其上限值,較佳為50質量%以下,更佳為45質量%以下,進而佳為40質量%以下。
再者,如上所述,具有氟原子或碘原子的重複單元中不包含<具有酸分解性基的重複單元>、<特定重複單元>及<具有酸基的重複單元>,因此所述具有氟原子或碘原子的重複單元的含量亦是指除了<具有酸分解性基的重複單元>、<特定重複單元>及<具有酸基的重複單元>以外的具有氟原子或碘原子的重複單元的含量。
樹脂(A)的重複單元中,相對於樹脂(A)的全部重複單元,含有氟原子及碘原子中的至少一者的重複單元的合計含量較佳為10質量%以上,更佳為20質量%以上,進而佳為30質量%以上,尤佳為40質量%以上。上限值並無特別限制,例如為100質量%以下。
再者,作為含有氟原子及碘原子中的至少一者的重複單元,例如可列舉具有氟原子或碘原子且具有酸分解性基的重複單元、具有氟原子或碘原子且具有酸基的重複單元、具有氟原子或碘原子的特定重複單元、及具有氟原子或碘原子的重複單元。
<具有內酯基、磺內酯基或碳酸酯基的重複單元>
樹脂(A)亦可含有具有選自由內酯基、磺內酯基及碳酸酯基所組成的群組中的至少一種的重複單元(以下,亦總稱為「具有內酯基、磺內酯基或碳酸酯基的重複單元」)。
具有內酯基、磺內酯基或碳酸酯基的重複單元亦較佳為不具有羥基及六氟丙醇基等酸基。
作為內酯基或磺內酯基,只要具有內酯結構或磺內酯結構即可。內酯結構或磺內酯結構較佳為5員環內酯結構~7員環內酯結構或5員環磺內酯結構~7員環磺內酯結構。其中,更佳為其他環結構以形成雙環結構或螺結構的形態於5員環內酯結構~7員環內酯結構中進行縮環而成者、或者其他環結構以形成雙環結構或螺結構的形態於5員環磺內酯結構~7員環磺內酯結構中進行縮環而成者。
樹脂(A)較佳為具有如下重複單元,所述重複單元具有自下述式(LC1-1)~式(LC1-21)中的任一者所表示的內酯結構、或者下述式(SL1-1)~式(SL1-3)中的任一者所表示的磺內酯結構的環員原子中去掉一個以上的氫原子而成的內酯基或磺內酯基。
另外,內酯基或磺內酯基亦可與主鏈直接鍵結。例如,內酯基或磺內酯基的環員原子亦可構成樹脂(A)的主鏈。
所述內酯結構或磺內酯結構部分亦可具有取代基(Rb2
)。作為較佳的取代基(Rb2
),可列舉碳數1~8的烷基、碳數4~7的環烷基、碳數1~8的烷氧基、碳數1~8的烷氧基羰基、羧基、鹵素原子、氰基及酸分解性基等。n2
表示0~4的整數。於n2為2以上時,多個存在的Rb2
可不同,另外多個存在的Rb2
彼此可鍵結而形成環。
作為含有具有式(LC1-1)~式(LC1-21)中的任一者所表示的內酯結構或式(SL1-1)~式(SL1-3)中的任一者所表示的磺內酯結構的基的重複單元,例如可列舉下述式(AI)所表示的重複單元等。
式(AI)中,Rb0
表示氫原子、鹵素原子或碳數1~4的烷基。
作為Rb0
的烷基可具有的較佳的取代基,可列舉羥基及鹵素原子。
作為Rb0
的鹵素原子,可列舉:氟原子、氯原子、溴原子及碘原子等。Rb0
較佳為氫原子或甲基。
Ab表示單鍵、伸烷基、具有單環或多環的脂環烴結構的二價連結基、醚基、酯基、羰基、羧基、或者將該些組合而成的二價基。其中,較佳為單鍵或-Ab1
-CO2
-所表示的連結基。Ab1
為直鏈狀或支鏈狀的伸烷基、或者單環或多環的伸環烷基,較佳為亞甲基、伸乙基、伸環己基、伸金剛烷基或伸降冰片基。
V表示自式(LC1-1)~式(LC1-21)中的任一者所表示的內酯結構的環員原子中去掉一個氫原子而成的基、或者自式(SL1-1)~式(SL1-3)中的任一者所表示的磺內酯結構的環員原子中去掉一個氫原子而成的基。
於在具有內酯基或磺內酯基的重複單元中存在光學異構體的情況下,可使用任意的光學異構體。另外,可單獨使用一種光學異構體,亦可混合使用多種光學異構體。於主要使用一種光學異構體的情況下,其光學純度(ee)較佳為90以上,更佳為95以上。
作為碳酸酯基,較佳為環狀碳酸酯基。
作為具有環狀碳酸酯基的重複單元,較佳為下述式(A-1)所表示的重複單元。
式(A-1)中,RA 1
表示氫原子、鹵素原子或一價有機基(較佳為甲基)。
n表示0以上的整數。
RA 2
表示取代基。於n為2以上的情況下,多個存在的RA 2
可分別相同亦可不同。
A表示單鍵或二價連結基。作為所述二價連結基,較佳為伸烷基、具有單環或多環的脂環烴結構的二價連結基、醚基、酯基、羰基、羧基、或者將該些組合而成的二價基。
Z表示與式中的-O-CO-O-所表示的基一起形成單環或多環的原子團。
以下例示具有內酯基、磺內酯基或碳酸酯基的重複單元。
相對於樹脂(A)中的全部重複單元,具有內酯基、磺內酯基或碳酸酯基的重複單元的含量較佳為1質量%以上,更佳為10質量%以上。另外,作為其上限值,較佳為85質量%以下,更佳為80質量%以下,進而佳為70質量%以下,尤佳為60質量%以下。
<具有光酸產生基的重複單元>
樹脂(A)亦可含有具有藉由光化射線或放射線的照射而產生酸的基(以下,亦稱為「光酸產生基」)的重複單元作為所述以外的重複單元。
該情況下,可認為所述具有光酸產生基的重複單元相當於後述的特定化合物以外的其他光酸產生劑。
作為此種重複單元,例如可列舉下述式(4)所表示的重複單元。
R41
表示氫原子或甲基。L41
表示單鍵或二價連結基。L42
表示二價連結基。R40
表示藉由光化射線或放射線的照射而分解並在側鏈產生酸的結構部位。
以下例示具有光酸產生基的重複單元。
除此以外,作為式(4)所表示的重複單元,例如可列舉日本專利特開2014-041327號公報的段落[0094]~[0105]中記載的重複單元、以及國際公開第2018/193954號公報的段落[0094]中記載的重複單元。
相對於樹脂(A)中的全部重複單元,具有光酸產生基的重複單元的含量較佳為1質量%以上,更佳為5質量%以上。另外,作為其上限值,較佳為40質量%以下,更佳為35質量%以下,進而佳為30質量%以下。
<具有選自內酯基、磺內酯基、碳酸酯基、羥基、氰基及鹼可溶性基中的至少一種基的重複單元>
樹脂(A)亦可含有具有選自內酯基、磺內酯基、碳酸酯基、羥基、氰基及鹼可溶性基中的至少一種基的重複單元。
作為樹脂(A)所含有的具有內酯基、磺內酯基或碳酸酯基的重複單元,可列舉所述<具有內酯基、磺內酯基或碳酸酯基的重複單元>中說明的重複單元。較佳的含量亦如所述<具有內酯基、磺內酯基或碳酸酯基的重複單元>中說明般。
樹脂(A)亦可含有具有羥基或氰基的重複單元。藉此,基板密接性、顯影液親和性提高。
具有羥基或氰基的重複單元較佳為具有經羥基或氰基取代的脂環烴結構的重複單元。
具有羥基或氰基的重複單元較佳為不具有酸分解性基。作為具有羥基或氰基的重複單元,可列舉日本專利特開2014-098921號公報的段落[0081]~[0084]中記載者。
樹脂(A)亦可含有具有鹼可溶性基的重複單元。
作為鹼可溶性基,可列舉羧基、磺醯胺基、磺醯亞胺基、雙磺醯亞胺基、α位經電子吸引性基取代的脂肪族醇(例如六氟異丙醇基),較佳為羧基。藉由樹脂(A)含有具有鹼可溶性基的重複單元,接觸孔用途中的解析性增加。作為具有鹼可溶性基的重複單元,可列舉日本專利特開2014-098921號公報的段落[0085]及段落[0086]中記載者。
<具有脂環烴結構、不顯示酸分解性的重複單元>
樹脂(A)亦可含有具有脂環烴結構、不顯示酸分解性的重複單元。藉此,可減少液浸曝光時低分子成分自抗蝕劑膜向液浸液中的溶出。作為此種重複單元,例如可列舉源自(甲基)丙烯酸1-金剛烷酯、(甲基)丙烯酸二金剛烷酯、(甲基)丙烯酸三環癸烷酯或(甲基)丙烯酸環己酯的重複單元等。
<不具有羥基及氰基的任一者的、式(III)所表示的重複單元>
樹脂(A)亦可含有不具有羥基及氰基的任一者的、式(III)所表示的重複單元。
式(III)中,R5
表示具有至少一個環狀結構且不具有羥基及氰基的任一者的烴基。
Ra表示氫原子、烷基或-CH2
-O-Ra2
基。式中,Ra2
表示氫原子、烷基或醯基。
作為不具有羥基及氰基的任一者的、式(III)所表示的重複單元,可列舉日本專利特開2014-098921號公報的段落[0087]~[0094]中記載的重複單元。
<其他重複單元>
進而,樹脂(A)亦可具有所述重複單元以外的重複單元。
例如樹脂(A)亦可包含選自由具有氧硫雜環己烷(oxathiane)環基的重複單元、具有噁唑啉酮(oxazolone)環基的重複單元、具有二噁烷環基的重複單元、以及具有乙內醯脲環基的重複單元所組成的群組中的重複單元。
以下例示此種重複單元。
樹脂(A)除了所述重複結構單元以外,亦可為了調節耐乾式蝕刻性、標準顯影液適應性、基板密接性、抗蝕劑輪廓、解析力、耐熱性及感度等而具有各種重複結構單元。
作為樹脂(A),亦較佳為(尤其是於組成物用作ArF用感光化射線性或感放射線性樹脂組成物的情況下)重複單元全部由(甲基)丙烯酸酯系重複單元構成。該情況下,可使用重複單元全部為甲基丙烯酸酯系重複單元者、重複單元全部為丙烯酸酯系重複單元者、重複單元全部由甲基丙烯酸酯系重複單元與丙烯酸酯系重複單元構成者中的任一者,較佳為丙烯酸酯系重複單元為全部重複單元的50質量%以下。
樹脂(A)可按照常規方法(例如自由基聚合)合成。
藉由GPC法,以聚苯乙烯換算值計,樹脂(A)的重量平均分子量較佳為1,000~200,000,更佳為3,000~20,000,進而佳為5,000~15,000。藉由將樹脂(A)的重量平均分子量設為1,000~200,000,可進一步抑制耐熱性及耐乾式蝕刻性的劣化。另外,亦可進一步抑制顯影性的劣化及黏度變高而製膜性劣化的情況。
樹脂(A)的分散度(分子量分佈)通常為1~5,較佳為1~3,更佳為1.2~3.0,進而佳為1.2~2.0。分散度越小,解析度及抗蝕劑形狀更優異,進而抗蝕劑圖案的側壁更平滑,粗糙度性能亦更優異。
抗蝕劑組成物中,相對於組成物的總固體成分,樹脂(A)的含量較佳為50質量%~99.9質量%,更佳為60質量%~99.0質量%。
再者,所謂固體成分,是指形成抗蝕劑膜的成分,不含溶劑。另外,只要是形成抗蝕劑膜的成分,即使其性狀為液體狀,亦視為固體成分。
另外,樹脂(A)可使用一種,亦可併用多種。於使用兩種以上的情況下,其合計含量較佳為所述較佳含量的範圍內。
[光酸產生劑]
抗蝕劑組成物含有化合物(I)及化合物(II)(特定化合物)中的任一種以上作為藉由光化射線或放射線的照射而產生酸的化合物(光酸產生劑)。
再者,抗蝕劑組成物如後所述亦可進而包含特定化合物以外的其他光酸產生劑。
以下,首先,對特定化合物(化合物(I)及化合物(II))進行說明。
<化合物(I)>
化合物(I)是具有一個以上的下述結構部位X及一個以上的下述結構部位Y且藉由光化射線或放射線的照射而產生酸的化合物,所述酸包含源自下述結構部位X的下述第一酸性部位與源自下述結構部位Y的下述第二酸性部位。
結構部位X:包含陰離子部位A1 -
與陽離子部位M1 +
且藉由光化射線或放射線的照射而形成HA1
所表示的第一酸性部位的結構部位
結構部位Y:包含陰離子部位A2 -
與陽離子部位M2 +
且藉由光化射線或放射線的照射而形成HA2
所表示的第二酸性部位的結構部位
其中,化合物(I)滿足下述條件I。
條件I:所述化合物(I)中,將所述結構部位X中的所述陽離子部位M1 +
及所述結構部位Y中的所述陽離子部位M2 +
取代為H+
而成的化合物PI具有源自將所述結構部位X中的所述陽離子部位M1 +
取代為H+
而成的HA1
所表示的酸性部位的酸解離常數a1、以及源自將所述結構部位Y中的所述陽離子部位M2 +
取代為H+
而成的HA2
所表示的酸性部位的酸解離常數a2,且所述酸解離常數a2大於所述酸解離常數a1。
以下,對條件I進行更具體的說明。
於化合物(I)例如為產生酸的化合物的情況下,化合物PI相當於「具有HA1
與HA2
的化合物」,所述酸具有一個源自所述結構部位X的所述第一酸性部位、與一個源自所述結構部位Y的所述第二酸性部位。
若更具體地說明,則此種化合物PI的酸解離常數a1及酸解離常數a2是於求出化合物PI的酸解離常數的情況下,化合物PI為「具有A1 -
與HA2
的化合物」時的pKa是酸解離常數a1,所述「具有A1 -
與HA2
的化合物」為「具有A1 -
與A2 -
的化合物」時的pKa是酸解離常數a2。
另外,於化合物(I)例如為產生酸的化合物的情況下,化合物PI相當於「具有兩個HA1
與一個HA2
的化合物」,所述酸具有兩個源自所述結構部位X的所述第一酸性部位、與一個源自所述結構部位Y的所述第二酸性部位。
於求出此種化合物PI的酸解離常數的情況下,化合物PI為「具有一個A1 -
以及一個HA1
與一個HA2
的化合物」時的酸解離常數、以及「具有一個A1 -
以及一個HA1
與一個HA2
的化合物」為「具有兩個A1 -
與一個HA2
的化合物」時的酸解離常數相當於所述酸解離常數a1。另外,「具有兩個A1 -
與一個HA2
的化合物」為「具有兩個A1 -
與A2 -
的化合物」時的酸解離常數相當於酸解離常數a2。即,如此種化合物PI般,於存在多個源自將所述結構部位X中的所述陽離子部位M1 +
取代為H+
而成的HA1
所表示的酸性部位的酸解離常數的情況下,酸解離常數a2的值比多個酸解離常數a1中最大的值大。再者,於將化合物PI為「具有一個A1 -
以及一個HA1
與一個HA2
的化合物」時的酸解離常數設為aa,且將「具有一個A1 -
以及一個HA1
與一個HA2
的化合物」為「具有兩個A1 -
與一個HA2
的化合物」時的酸解離常數設為ab時,aa及ab的關係滿足aa<ab。
酸解離常數a1及酸解離常數a2藉由所述酸解離常數的測定方法求出。
所述化合物PI相當於對化合物(I)照射光化射線或放射線時產生的酸。
於化合物(I)具有兩個以上的結構部位X的情況下,結構部位X可各自相同亦可不同。另外,兩個以上的所述A1 -
及兩個以上的所述M1 +
可各自相同亦可不同。
另外,化合物(I)中,所述A1 -
及所述A2 -
以及所述M1 +
及所述M2 +
可各自相同亦可不同,較佳為所述A1 -
及所述A2 -
各自不同。
就所形成的圖案的線寬粗糙度(Line Width Roughness,LWR)性能更優異的方面而言,所述化合物PI中,酸解離常數a1(於存在多個酸解離常數a1時為其最大值)與酸解離常數a2的差較佳為0.1以上,更佳為0.5以上,進而佳為1.0以上。再者,酸解離常數a1(於存在多個酸解離常數a1時為其最大值)與酸解離常數a2的差的上限值並無特別限制,例如為16以下。
另外,就所形成的圖案的LWR性能更優異的方面而言,所述化合物PI中,酸解離常數a2例如為20以下,較佳為15以下。再者,作為酸解離常數a2的下限值,較佳為-4.0以上。
另外,就所形成的圖案的LWR性能更優異的方面而言,所述化合物PI中,酸解離常數a1較佳為2.0以下,更佳為0以下。再者,作為酸解離常數a1的下限值,較佳為-20.0以上。
陰離子部位A1 -
及陰離子部位A2 -
是含有帶負電荷的原子或原子團的結構部位,例如可列舉選自由以下所示的式(AA-1)~式(AA-3)及式(BB-1)~式(BB-6)所組成的群組中的結構部位。作為陰離子部位A1 -
,較佳為可形成酸解離常數小的酸性部位,其中,較佳為式(AA-1)~式(AA-3)中的任一者。另外,作為陰離子部位A2 -
,較佳為可形成酸解離常數比陰離子部位A1 -
大的酸性部位,較佳為自式(BB-1)~式(BB-6)中的任一者中選擇。再者,以下的式(AA-1)~式(AA-3)及式(BB-1)~式(BB-6)中,*表示鍵結位置。另外,RA
表示一價有機基。作為RA
所表示的一價有機基,可列舉氰基、三氟甲基及甲磺醯基等。
另外,陽離子部位M1 +
及陽離子部位M2 +
是含有帶正電荷的原子或原子團的結構部位,例如可列舉電荷為一價的有機陽離子。再者,作為有機陽離子,並無特別限制,可列舉與後述的式(Ia-1)中的M11 +
及M12 +
所表示的有機陽離子相同者。
作為化合物(I)的具體結構,並無特別限制,例如可列舉後述的式(Ia-1)~式(Ia-5)所表示的化合物。
以下,首先,對式(Ia-1)所表示的化合物進行敘述。式(Ia-1)所表示的化合物為如下所述。
M11 +
A11 -
-L1
-A12 -
M12 +
(Ia-1)
化合物(Ia-1)藉由光化射線或放射線的照射而產生HA11
-L1
-A12
H所表示的酸。
式(Ia-1)中,M11 +
及M12 +
各自獨立地表示有機陽離子。
A11 -
及A12 -
各自獨立地表示一價陰離子性官能基。
L1
表示二價連結基。
M11 +
及M12 +
可各自相同亦可不同。
A11 -
及A12 -
可各自相同亦可不同,較佳為彼此不同。
其中,所述式(Ia-1)中,於將M11 +
及M12 +
所表示的有機陽離子取代為H+
而成的化合物PIa(HA11
-L1
-A12
H)中,源自A12
H所表示的酸性部位的酸解離常數a2比源自HA11
所表示的酸性部位的酸解離常數a1大。再者,酸解離常數a1與酸解離常數a2的較佳值如上所述。另外,化合物PIa與藉由光化射線或放射線的照射而由式(Ia-1)所表示的化合物產生的酸相同。
另外,M11 +
、M12 +
、A11 -
、A12 -
及L1
中的至少一個可具有酸分解性基作為取代基。
式(Ia-1)中,M11 +
及M12 +
所表示的有機陽離子如後所述。
A11 -
所表示的一價陰離子性官能基是指包含所述陰離子部位A1 -
的一價基。另外,A12 -
所表示的一價陰離子性官能基是指包含所述陰離子部位A2 -
的一價基。
作為A11 -
及A12 -
所表示的一價陰離子性官能基,較佳為包含所述式(AA-1)~式(AA-3)及式(BB-1)~式(BB-6)中的任一個陰離子部位的一價陰離子性官能基,更佳為選自由式(AX-1)~式(AX-3)及式(BX-1)~式(BX-7)所組成的群組中的一價陰離子性官能基。作為A11 -
所表示的一價陰離子性官能基,其中,較佳為式(AX-1)~式(AX-3)中的任一者所表示的一價陰離子性官能基。另外,作為A12 -
所表示的一價陰離子性官能基,其中,較佳為式(BX-1)~式(BX-7)中的任一者所表示的一價陰離子性官能基,更佳為式(BX-1)~式(BX-6)中的任一者所表示的一價陰離子性官能基。
式(AX-1)~式(AX-3)中,RA1
及RA2
各自獨立地表示一價有機基。*表示鍵結位置。
作為RA1
所表示的一價有機基,可列舉氰基、三氟甲基及甲磺醯基等。
作為RA2
所表示的一價有機基,較佳為直鏈狀、支鏈狀或環狀的烷基或芳基。
所述烷基的碳數較佳為1~15,更佳為1~10,進而佳為1~6。
所述烷基亦可具有取代基。作為取代基,較佳為氟原子或氰基,更佳為氟原子。於所述烷基具有氟原子作為取代基的情況下,亦可為全氟烷基。
作為所述芳基,較佳為苯基或萘基,更佳為苯基。
所述芳基亦可具有取代基。作為取代基,較佳為氟原子、碘原子、全氟烷基(例如較佳為碳數1~10,更佳為碳數1~6)或氰基,更佳為氟原子、碘原子或全氟烷基。
式(BX-1)~式(BX-4)及式(BX-6)中,RB
表示一價有機基。*表示鍵結位置。
作為RB
所表示的一價有機基,較佳為直鏈狀、支鏈狀或環狀的烷基或芳基。
所述烷基的碳數較佳為1~15,更佳為1~10,進而佳為1~6。
所述烷基亦可具有取代基。作為取代基,並無特別限制,作為取代基,較佳為氟原子或氰基,更佳為氟原子。於所述烷基具有氟原子作為取代基的情況下,亦可為全氟烷基。
再者,於在烷基中作為鍵結位置的碳原子(例如於式(BX-1)及式(BX-4)的情況下,相當於烷基中的與式中明示的-CO-直接鍵結的碳原子,於式(BX-2)及式(BX-3)的情況下,相當於烷基中的與式中明示的-SO2
-直接鍵結的碳原子,於式(BX-6)的情況下,相當於烷基中的與式中明示的N-
直接鍵結的碳原子)具有取代基的情況下,亦較佳為氟原子或氰基以外的取代基。
另外,所述烷基的碳原子亦可經羰基碳取代。
作為所述芳基,較佳為苯基或萘基,更佳為苯基。
所述芳基亦可具有取代基。作為取代基,較佳為氟原子、碘原子、全氟烷基(例如較佳為碳數1~10,更佳為碳數1~6)、氰基、烷基(例如較佳為碳數1~10,更佳為碳數1~6)、烷氧基(例如較佳為碳數1~10,更佳為碳數1~6)或烷氧基羰基(例如較佳為碳數2~10,更佳為碳數2~6),更佳為氟原子、碘原子、全氟烷基、烷基、烷氧基或烷氧基羰基。
式(I)中,作為L1
所表示的二價連結基,並無特別限制,可列舉-CO-、-NR-、-CO-、-O-、-S-、-SO-、-SO2
-、伸烷基(較佳為碳數1~6。可為直鏈狀亦可為支鏈狀)、伸環烷基(較佳為碳數3~15)、伸烯基(較佳為碳數2~6)、二價脂肪族雜環基(較佳為於環結構內具有至少一個N原子、O原子、S原子或Se原子的5員環~10員環,更佳為5員環~7員環,進而佳為5員環~6員環)、二價芳香族雜環基(較佳為於環結構內具有至少一個N原子、O原子、S原子或Se原子的5員環~10員環,更佳為5員環~7員環,進而佳為5員環~6員環)、二價芳香族烴環基(較佳為6員環~10員環,進而佳為6員環)、以及將該些的多個組合而成的二價連結基。所述R可列舉氫原子或一價有機基。作為一價有機基,並無特別限制,例如較佳為烷基(較佳為碳數1~6)。
另外,所述伸烷基、所述伸環烷基、所述伸烯基、所述二價脂肪族雜環基、二價芳香族雜環基及二價芳香族烴環基亦可具有取代基。作為取代基,例如可列舉鹵素原子(較佳為氟原子)。
作為L1
所表示的二價連結基,其中,較佳為式(L1)所表示的二價連結基。
式(L1)中,L111
表示單鍵或二價連結基。
作為L111
所表示的二價連結基,並無特別限制,例如可列舉-CO-、-NH-、-O-、-SO-、-SO2
-、可具有取代基的伸烷基(較佳為碳數1~6。可為直鏈狀及支鏈狀中的任一種)、可具有取代基的伸環烷基(較佳為碳數3~15)、可具有取代基的伸芳基(較佳為碳數6~10)、以及將該些的多個組合而成的二價連結基。作為取代基,並無特別限制,例如可列舉鹵素原子等。
p表示0~3的整數,較佳為表示1~3的整數。
Xf1
各自獨立地表示氟原子、或經至少一個氟原子取代的烷基。所述烷基的碳數較佳為1~10,更佳為1~4。另外,作為經至少一個氟原子取代的烷基,較佳為全氟烷基。
Xf2
各自獨立地表示氫原子、可具有氟原子作為取代基的烷基或氟原子。所述烷基的碳數較佳為1~10,更佳為1~4。作為Xf2
,其中,較佳為表示氟原子、或經至少一個氟原子取代的烷基,更佳為氟原子或全氟烷基。
其中,作為Xf1
及Xf2
,較佳為各自獨立地為氟原子或碳數1~4的全氟烷基,更佳為氟原子或CF3
。尤其是,進而佳為Xf1
及Xf2
均為氟原子。
*表示鍵結位置。
於式(Ia-1)中的L1
表示式(L1)所表示的二價連結基的情況下,較佳為式(L1)中的L111
側的鍵結鍵(*)與式(Ia-1)中的A12 -
鍵結。
(I)中,對M11 +
及M12 +
所表示的有機陽離子的較佳的形態進行詳述。
M11 +
及M12 +
所表示的有機陽離子較佳為各自獨立地為式(ZaI)所表示的有機陽離子(陽離子(ZaI))或式(ZaII)所表示的有機陽離子(陽離子(ZaII))。
所述式(ZaI)中,
R201
、R202
及R203
各自獨立地表示有機基。
作為R201
、R202
及R203
的有機基的碳數通常為1~30,較佳為1~20。另外,R201
~R203
中的兩個可鍵結而形成環結構,環內可含有氧原子、硫原子、酯基、醯胺基或羰基。作為R201
~R203
中的兩個鍵結而形成的基,例如可列舉伸烷基(例如伸丁基及伸戊基)及-CH2
-CH2
-O-CH2
-CH2
-。
作為式(ZaI)中的有機陽離子的較佳的形態,可列舉後述的陽離子(ZaI-1)、陽離子(ZaI-2)、式(ZaI-3b)所表示的有機陽離子(陽離子(ZaI-3b))、以及式(ZaI-4b)所表示的有機陽離子(陽離子(ZaI-4b))。
首先,對陽離子(ZaI-1)進行說明。
陽離子(ZaI-1)是所述式(ZaI)的R201
~R203
中的至少一個為芳基的芳基鋶陽離子。
芳基鋶陽離子可為R201
~R203
全部為芳基,亦可為R201
~R203
的一部分為芳基,其餘為烷基或環烷基。
另外,R201
~R203
中的一個為芳基,R201
~R203
中的剩餘兩個可鍵結而形成環結構,環內亦可含有氧原子、硫原子、酯基、醯胺基或羰基。作為R201
~R203
中的兩個鍵結而形成的基,例如可列舉一個以上的亞甲基可經氧原子、硫原子、酯基、醯胺基及/或羰基取代而成的伸烷基(例如伸丁基、伸戊基或-CH2
-CH2
-O-CH2
-CH2
-)。
作為芳基鋶陽離子,例如可列舉:三芳基鋶陽離子、二芳基烷基鋶陽離子、芳基二烷基鋶陽離子、二芳基環烷基鋶陽離子及芳基二環烷基鋶陽離子。
作為芳基鋶陽離子中所含的芳基,較佳為苯基或萘基,更佳為苯基。芳基可為含有具有氧原子、氮原子或硫原子等的雜環結構的芳基。作為雜環結構,可列舉吡咯殘基、呋喃殘基、噻吩殘基、吲哚殘基、苯並呋喃殘基及苯並噻吩殘基等。於芳基鋶陽離子具有兩個以上的芳基的情況下,具有的兩個以上的芳基可相同亦可不同。
芳基鋶陽離子視需要具有的烷基或環烷基較佳為碳數1~15的直鏈狀烷基、碳數3~15的支鏈狀烷基或碳數3~15的環烷基,更佳為例如甲基、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、烷基及環烷基可具有的取代基較佳為各自獨立地為烷基(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)、環烷基烷氧基(例如碳數1~15)、鹵素原子(例如氟、碘)、羥基、羧基、酯基、亞磺醯基、磺醯基、烷硫基及苯硫基等。
所述取代基可於可能的情況下進而具有取代基,例如,亦較佳為所述烷基具有鹵素原子作為取代基,成為三氟甲基等鹵化烷基。
另外,所述取代基亦較佳為藉由任意的組合而形成酸分解性基。
再者,所謂酸分解性基,是指因酸的作用分解而生成極性基的基,較佳為極性基由因酸的作用而脫離的脫離基保護的結構。所述極性基及脫離基為如上所述。
其次,對陽離子(ZaI-2)進行說明。
陽離子(ZaI-2)是式(ZaI)中的R201
~R203
各自獨立地表示不具有芳香環的有機基的陽離子。此處,所謂芳香環,亦包含含有雜原子的芳香族環。
作為R201
~R203
的不含芳香環的有機基通常為碳數1~30,較佳為碳數1~20。
R201
~R203
較佳為各自獨立地為烷基、環烷基、烯丙基或乙烯基,更佳為直鏈狀或支鏈狀的2-氧代烷基、2-氧代環烷基或烷氧基羰基甲基,進而佳為直鏈狀或支鏈狀的2-氧代烷基。
R201
~R203
的烷基及環烷基例如可列舉碳數1~10的直鏈狀烷基或碳數3~10的支鏈狀烷基(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、環己基及降冰片基)。
R201
~R203
可經鹵素原子、烷氧基(例如碳數1~5)、羥基、氰基或硝基進一步取代。
另外,R201
~R203
的取代基亦較佳為各自獨立地藉由取代基的任意的組合而形成酸分解性基。
其次,對陽離子(ZaI-3b)進行說明。
陽離子(ZaI-3b)是下述式(ZaI-3b)所表示的陽離子。
式(ZaI-3b)中,
R1c
~R5c
各自獨立地表示氫原子、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
各自獨立地表示氫原子、烷基(第三丁基等)、環烷基、鹵素原子、氰基或芳基。
Rx
及Ry
各自獨立地表示烷基、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。
另外,R1c
~R7c
以及Rx
及Ry
的取代基亦較佳為各自獨立地藉由取代基的任意的組合而形成酸分解性基。
R1c
~R5c
中的任意兩個以上、R5c
與R6c
、R6c
與R7c
、R5c
與Rx
、以及Rx
與Ry
可分別彼此鍵結而形成環,該環亦可各自獨立地包含氧原子、硫原子、酮基、酯鍵或醯胺鍵。
作為所述環,可列舉芳香族或非芳香族的烴環、芳香族或非芳香族的雜環、以及將該些環組合兩個以上而成的多環稠環。作為環,可列舉3員環~10員環,較佳為4員環~8員環,更佳為5員環或6員環。
作為R1c
~R5c
中的任意兩個以上、R6c
與R7c
、以及Rx
與Ry
鍵結而形成的基,可列舉伸丁基及伸戊基等伸烷基。所述伸烷基中的亞甲基可經氧原子等雜原子取代。
作為R5c
與R6c
、以及R5c
與Rx
鍵結而形成的基,較佳為單鍵或伸烷基。作為伸烷基,可列舉亞甲基及伸乙基等。
R1c
~R5c
、R6c
、R7c
、Rx
、Ry
、以及R1c
~R5c
中的任意兩個以上、R5c
與R6c
、R6c
與R7c
、R5c
與Rx
、以及Rx
與Ry
分別彼此鍵結而形成的環亦可具有取代基。
其次,對陽離子(ZaI-4b)進行說明。
陽離子(ZaI-4b)是下述式(ZaI-4b)所表示的陽離子。
式(ZaI-4b)中,
l表示0~2的整數。
r表示0~8的整數。
R13
表示氫原子、鹵素原子(例如氟原子、碘原子等)、羥基、烷基、鹵化烷基、烷氧基、羧基、烷氧基羰基或具有環烷基的基(可為環烷基本身,亦可為一部分含有環烷基的基)。該些基亦可具有取代基。
R14
表示羥基、鹵素原子(例如氟原子、碘原子等)、烷基、鹵化烷基、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的基(可為環烷基本身,亦可為一部分含有環烷基的基)。該些基亦可具有取代基。R14
於存在多個的情況下分別獨立地表示羥基等所述基。
R15
分別獨立地表示烷基、環烷基或萘基。兩個R15
可彼此鍵結而形成環。於兩個R15
彼此鍵結而形成環時,環骨架中可包含氧原子或氮原子等雜原子。於一形態中,較佳為兩個R15
為伸烷基,彼此鍵結而形成環結構。再者,所述烷基、所述環烷基及所述萘基以及兩個R15
彼此鍵結而形成的環亦可具有取代基。
式(ZaI-4b)中,R13
、R14
及R15
的烷基較佳為直鏈狀或支鏈狀。烷基的碳數較佳為1~10。烷基更佳為甲基、乙基、正丁基或第三丁基等。
另外,R13
~R15
以及Rx
及Ry
的各取代基亦較佳為分別獨立地藉由取代基的任意的組合而形成酸分解性基。
其次,對式(ZaII)進行說明。
式(ZaII)中,R204
及R205
各自獨立地表示芳基、烷基或環烷基。
R204
及R205
的芳基較佳為苯基或萘基,更佳為苯基。R204
及R205
的芳基亦可為含有具有氧原子、氮原子或硫原子等的雜環的芳基。作為具有雜環的芳基的骨架,例如可列舉吡咯、呋喃、噻吩、吲哚、苯並呋喃及苯並噻吩等。
R204
及R205
的烷基及環烷基較佳為碳數1~10的直鏈狀烷基或碳數3~10的支鏈狀烷基(例如甲基、乙基、丙基、丁基或戊基)、或碳數3~10的環烷基(例如環戊基、環己基或降冰片基)。
R204
及R205
的芳基、烷基及環烷基可各自獨立地具有取代基。作為R204
及R205
的芳基、烷基及環烷基可具有的取代基,例如可列舉: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。另外,R204
及R205
的取代基亦較佳為分別獨立地藉由取代基的任意的組合而形成酸分解性基。
以下,示出M11 +
及M12 +
所表示的有機陽離子的具體例,但本發明並不限定於此。
其次,對式(Ia-2)~式(Ia-4)進行說明。
式(Ia-2)中,A21a -
及A21b -
各自獨立地表示一價陰離子性官能基。此處,所謂A21a -
及A21b -
所表示的一價陰離子性官能基,是指包含所述陰離子部位A1 -
的一價基。作為A21a -
及A21b -
所表示的一價陰離子性官能基,並無特別限制,例如可列舉選自由所述式(AX-1)~式(AX-3)所組成的群組中的一價陰離子性官能基等。
A22 -
表示二價陰離子性官能基。此處,所謂A22 -
所表示的二價陰離子性官能基,是指包含所述陰離子部位A2 -
的二價基。作為A22 -
所表示的二價陰離子性官能基,例如可列舉以下所示的式(BX-8)~式(BX-11)所表示的二價陰離子性官能基等。
M21a +
、M21b +
及M22 +
各自獨立地表示有機陽離子。M21a +
、M21b +
及M22 +
所表示的有機陽離子與所述M1 +
為相同含義,較佳的形態亦相同。
L21
及L22
各自獨立地表示二價有機基。
另外,所述式(Ia-2)中,於將M21a +
、M21b +
及M22 +
所表示的有機陽離子取代為H+
而成的化合物PIa-2中,源自A22
H所表示的酸性部位的酸解離常數a2比源自A21a
H的酸解離常數a1-1及源自A21b
H所表示的酸性部位的酸解離常數a1-2大。再者,酸解離常數a1-1與酸解離常數a1-2相當於所述酸解離常數a1。
再者,A21a -
及A21b -
可彼此相同亦可不同。另外,M21a +
、M21b +
及M22 +
可彼此相同亦可不同。
另外,M21a +
、M21b +
、M22 +
、A21a -
、A21b -
、A22 -
、L21
及L22
中的至少一個可具有酸分解性基作為取代基。
式(Ia-3)中,A31a -
及A32 -
各自獨立地表示一價陰離子性官能基。再者,A31a -
所表示的一價陰離子性官能基的定義與所述式(Ia-2)中的A21a -
及A21b -
為相同含義,較佳的形態亦相同。
A32 -
所表示的一價陰離子性官能基是指包含所述陰離子部位A2 -
的一價基。作為A32 -
所表示的一價陰離子性官能基,並無特別限制,例如可列舉選自由所述式(BX-1)~式(BX-7)所組成的群組中的一價陰離子性官能基等。
A31b -
表示二價陰離子性官能基。此處,所謂A31b -
所表示的二價陰離子性官能基,是指包含所述陰離子部位A1 -
的二價基。作為A31b -
所表示的二價陰離子性官能基,例如可列舉以下所示的式(AX-4)所表示的二價陰離子性官能基等。
M31a +
、M31b +
及M32 +
各自獨立地表示一價有機陽離子。M31a +
、M31b +
及M32 +
所表示的有機陽離子與所述M1 +
為相同含義,較佳的形態亦相同。
L31
及L32
各自獨立地表示二價有機基。
另外,所述式(Ia-3)中,於將M31a +
、M31b +
及M32 +
所表示的有機陽離子取代為H+
而成的化合物PIa-3中,源自A32
H所表示的酸性部位的酸解離常數a2比源自A31a
H所表示的酸性部位的酸解離常數a1-3及源自A31b
H所表示的酸性部位的酸解離常數a1-4大。再者,酸解離常數a1-3與酸解離常數a1-4相當於所述酸解離常數a1。
再者,A31a -
及A32 -
可彼此相同亦可不同。另外,M31a +
、M31b +
及M32 +
可彼此相同亦可不同。
另外,M31a +
、M31b +
、M32 +
、A31a -
、A31b -
、A32 -
、L31
及L32
中的至少一個可具有酸分解性基作為取代基。
式(Ia-4)中,A41a -
、A41b -
及A42 -
各自獨立地表示一價陰離子性官能基。再者,A41a -
及A41b -
所表示的一價陰離子性官能基的定義與所述式(Ia-2)中的A21a -
及A21b -
為相同含義。另外,A42 -
所表示的一價陰離子性官能基的定義與所述式(Ia-3)中的A32 -
為相同含義,較佳的形態亦相同。
M41a +
、M41b +
及M42 +
各自獨立地表示有機陽離子。
L41
表示三價有機基。
另外,所述式(Ia-4)中,於將M41a +
、M41b +
及M42 +
所表示的有機陽離子取代為H+
而成的化合物PIa-4中,源自A42
H所表示的酸性部位的酸解離常數a2比源自A41a
H所表示的酸性部位的酸解離常數a1-5及源自A41b
H所表示的酸性部位的酸解離常數a1-6大。再者,酸解離常數a1-5與酸解離常數a1-6相當於所述酸解離常數a1。
再者,A41a -
、A41b -
及A42 -
可彼此相同亦可不同。另外,M41a +
、M41b +
及M42 +
可彼此相同亦可不同。
另外,M41a +
、M41b +
、M42 +
、A41a -
、A41b -
、A42 -
及L41
中的至少一個可具有酸分解性基作為取代基。
作為式(Ia-2)中的L21
及L22
、以及式(Ia-3)中的L31
及L32
所表示的二價有機基,並無特別限制,例如可列舉-CO-、-NR-、-O-、-S-、-SO-、-SO2
-、伸烷基(較佳為碳數1~6。可為直鏈狀亦可為支鏈狀)、伸環烷基(較佳為碳數3~15)、伸烯基(較佳為碳數2~6)、二價脂肪族雜環基(較佳為於環結構內具有至少一個N原子、O原子、S原子或Se原子的5員環~10員環,更佳為5員環~7員環,進而佳為5員環~6員環)、二價芳香族雜環基(較佳為於環結構內具有至少一個N原子、O原子、S原子或Se原子的5員環~10員環,更佳為5員環~7員環,進而佳為5員環~6員環)、二價芳香族烴環基(較佳為6員環~10員環,進而佳為6員環)、以及將該些的多個組合而成的二價有機基。所述R可列舉氫原子或一價有機基。作為一價有機基,並無特別限制,例如較佳為烷基(較佳為碳數1~6)。
另外,所述伸烷基、所述伸環烷基、所述伸烯基、所述二價脂肪族雜環基、二價芳香族雜環基及二價芳香族烴環基亦可具有取代基。作為取代基,例如可列舉鹵素原子(較佳為氟原子)。
作為式(Ia-2)中的L21
及L22
、以及式(Ia-3)中的L31
及L32
所表示的二價有機基,例如亦較佳為下述式(L2)所表示的二價有機基。
式(L2)中,q表示1~3的整數。*表示鍵結位置。
Xf各自獨立地表示氟原子、或經至少一個氟原子取代的烷基。所述烷基的碳數較佳為1~10,更佳為1~4。另外,作為經至少一個氟原子取代的烷基,較佳為全氟烷基。
Xf較佳為氟原子或碳數1~4的全氟烷基,更佳為氟原子或CF3
。尤其是,進而佳為兩個Xf為氟原子。
LA
表示單鍵或二價連結基。
作為LA
所表示的二價連結基,並無特別限制,例如可列舉-CO-、-O-、-SO-、-SO2
-、伸烷基(較佳為碳數1~6。可為直鏈狀亦可為支鏈狀)、伸環烷基(較佳為碳數3~15)、二價芳香族烴環基(較佳為6員環~10員環,進而佳為6員環)、以及將該些的多個組合而成的二價連結基。
另外,所述伸烷基、所述伸環烷基及二價芳香族烴環基亦可具有取代基。作為取代基,例如可列舉鹵素原子(較佳為氟原子)。
作為式(L2)所表示的二價有機基,例如可列舉*-CF2
-*、*-CF2
-CF2
-*、*-CF2
-CF2
-CF2
-*、*-Ph-O-SO2
-CF2
-*、*-Ph-O-SO2
-CF2
-CF2
-*、*-Ph-O-SO2
-CF2
-CF2
-CF2
-*及*-Ph-OCO-CF2
-*等。再者,所謂Ph是可具有取代基的伸苯基,較佳為1,4-伸苯基。作為取代基,並無特別限制,較佳為烷基(例如較佳為碳數1~10,更佳為碳數1~6)、烷氧基(例如較佳為碳數1~10,更佳為碳數1~6)或烷氧基羰基(例如較佳為碳數2~10,更佳為碳數2~6)。
於式(Ia-2)中的L21
及L22
表示式(L2)所表示的二價有機基的情況下,較佳為式(L2)中的LA
側的鍵結鍵(*)與式(Ia-2)中的A22 -
鍵結。
另外,於式(Ia-3)中的L32
表示式(L2)所表示的二價有機基的情況下,較佳為式(L2)中的LA
側的鍵結鍵(*)與式(Ia-3)中的A32 -
鍵結。
作為式(Ia-4)中的L41
所表示的三價有機基,並無特別限制,例如可列舉下述式(L3)所表示的三價有機基。
式(L3)中,LB
表示三價烴環基或三價雜環基。*表示鍵結位置。
所述烴環基可為芳香族烴環基,亦可為脂肪族烴環基。所述烴環基中所含的碳數較佳為6~18,更佳為6~14。所述雜環基可為芳香族雜環基,亦可為脂肪族雜環基。所述雜環較佳為於環結構內具有至少一個N原子、O原子、S原子或Se原子的5員環~10員環,更佳為5員環~7員環,進而佳為5員環~6員環。
作為LB
,其中,較佳為三價烴環基,更佳為苯環基或金剛烷環基。苯環基或金剛烷環基亦可具有取代基。作為取代基,並無特別限制,例如可列舉鹵素原子(較佳為氟原子)。
另外,式(L3)中,LB1
~LB3
各自獨立地表示單鍵或二價連結基。作為LB1
~LB3
所表示的二價連結基,並無特別限制,例如可列舉-CO-、-NR-、-O-、-S-、-SO-、-SO2
-、伸烷基(較佳為碳數1~6。可為直鏈狀亦可為支鏈狀)、伸環烷基(較佳為碳數3~15)、伸烯基(較佳為碳數2~6)、二價脂肪族雜環基(較佳為於環結構內具有至少一個N原子、O原子、S原子或Se原子的5員環~10員環,更佳為5員環~7員環,進而佳為5員環~6員環)、二價芳香族雜環基(較佳為於環結構內具有至少一個N原子、O原子、S原子或Se原子的5員環~10員環,更佳為5員環~7員環,進而佳為5員環~6員環)、二價芳香族烴環基(較佳為6員環~10員環,進而佳為6員環)、以及將該些的多個組合而成的二價連結基。所述R可列舉氫原子或一價有機基。作為一價有機基,並無特別限制,例如較佳為烷基(較佳為碳數1~6)。
另外,所述伸烷基、所述伸環烷基、所述伸烯基、所述二價脂肪族雜環基、二價芳香族雜環基及二價芳香族烴環基亦可具有取代基。作為取代基,例如可列舉鹵素原子(較佳為氟原子)。
作為LB1
~LB3
所表示的二價連結基,所述中,較佳為-CO-、-NR-、-O-、-S-、-SO-、-SO2
-、可具有取代基的伸烷基、以及將該些的多個組合而成的二價連結基。
作為LB1
~LB3
所表示的二價連結基,其中,更佳為式(L3-1)所表示的二價連結基。
式(L3-1)中,LB11
表示單鍵或二價連結基。
作為LB11
所表示的二價連結基,並無特別限制,例如可列舉-CO-、-O-、-SO-、-SO2
-、可具有取代基的伸烷基(較佳為碳數1~6。可為直鏈狀亦可為支鏈狀)、以及將該些的多個組合而成的二價連結基。作為取代基,並無特別限制,例如可列舉鹵素原子等。
r表示1~3的整數。
Xf與所述式(L2)中的Xf為相同含義,較佳的形態亦相同。
*表示鍵結位置。
作為LB1
~LB3
所表示的二價連結基,例如可列舉*-O-*、*-O-SO2
-CF2
-*、*-O-SO2
-CF2
-CF2
-*、*-O-SO2
-CF2
-CF2
-CF2
-*及*-COO-CH2
-CH2
-*等。
於式(Ia-4)中的L41
含有式(L3-1)所表示的二價連結基且式(L3-1)所表示的二價連結基與A42 -
鍵結的情況下,較佳為式(L3-1)中明示的碳原子側的鍵結鍵(*)與式(Ia-4)中的A42 -
鍵結。
另外,於式(Ia-4)中的L41
含有式(L3-1)所表示的二價連結基且式(L3-1)所表示的二價連結基與A41a -
及A41b -
鍵結的情況下,亦較佳為式(L3-1)中明示的碳原子側的鍵結鍵(*)與式(Ia-4)中的A41a -
及A41b -
鍵結。
其次,對式(Ia-5)進行說明。
式(Ia-5)中,A51a -
、A51b -
及A51c -
各自獨立地表示一價陰離子性官能基。此處,A51a -
、A51b -
及A51c -
所表示的一價陰離子性官能基是指包含所述陰離子部位A1 -
的一價基。作為A51a -
、A51b -
及A51c -
所表示的一價陰離子性官能基,並無特別限制,例如可列舉選自由所述式(AX-1)~式(AX-3)所組成的群組中的一價陰離子性官能基等。
A52a -
及A52b -
表示二價陰離子性官能基。此處,A52a -
及A52b -
所表示的二價陰離子性官能基是指包含所述陰離子部位A2 -
的二價基。作為A52a -
及A52b -
所表示的二價陰離子性官能基,例如可列舉選自由所述式(BX-8)~式(BX-11)所組成的群組中的二價陰離子性官能基等。
M51a +
、M51b +
、M51c +
、M52a +
及M52b +
各自獨立地表示有機陽離子。M51a +
、M51b +
、M51c +
、M52a +
及M52b +
所表示的有機陽離子與所述M1 +
為相同含義,較佳的形態亦相同。
L51
及L53
各自獨立地表示二價有機基。L51
及L53
所表示的二價有機基與所述式(Ia-2)中的L21
及L22
為相同含義,較佳的形態亦相同。再者,於式(Ia-5)中的L51
表示式(L2)所表示的二價有機基的情況下,亦較佳為式(L2)中的LA
側的鍵結鍵(*)與式(Ia-5)中的A52a -
鍵結。另外,於式(Ia-5)中的L53
表示式(L2)所表示的二價有機基的情況下,亦較佳為式(L2)中的LA
側的鍵結鍵(*)與式(Ia-5)中的A52b -
鍵結。
L52
表示三價有機基。L52
所表示的三價有機基與所述式(Ia-4)中的L41
為相同含義,較佳的形態亦相同。再者,於式(Ia-5)中的L52
含有式(L3-1)所表示的二價連結基且式(L3-1)所表示的二價連結基與A51c -
鍵結的情況下,亦較佳為式(L3-1)中明示的碳原子側的鍵結鍵(*)與式(Ia-5)中的A51c -
鍵結。
另外,所述式(Ia-5)中,於將M51a +
、M51b +
、M51c +
、M52a +
及M52b +
所表示的有機陽離子取代為H+
而成的化合物PIa-5中,源自A52a
H所表示的酸性部位的酸解離常數a2-1及源自A52b
H所表示的酸性部位的酸解離常數a2-2比源自A51a
H的酸解離常數a1-1、源自A51b
H所表示的酸性部位的酸解離常數a1-2、及源自A51c
H所表示的酸性部位的酸解離常數a1-3大。再者,酸解離常數a1-1~酸解離常數a1-3相當於所述酸解離常數a1,酸解離常數a2-1及酸解離常數a2-2相當於所述酸解離常數a2。
再者,A51a -
、A51b -
及A51c -
可彼此相同亦可不同。另外,A52a -
及A52b -
可彼此相同亦可不同。另外,M51a +
、M51b +
、M51c +
、M52a +
及M52b +
可彼此相同亦可不同。
另外,M51b +
、M51c +
、M52a +
、M52b +
、A51a -
、A51b -
、A51c -
、L51
、L52
及L53
中的至少一個亦可具有酸分解性基作為取代基。
<化合物(II)>
化合物(II)是具有兩個以上的所述結構部位X及一個以上的下述結構部位Z且藉由光化射線或放射線的照射而產生酸的化合物,所述酸包含兩個以上的源自所述結構部位X的所述第一酸性部位、以及所述結構部位Z。
結構部位Z:可中和酸的非離子性的部位
化合物(II)中,結構部位X的定義以及A1 -
及M1 +
的定義與所述化合物(I)中的結構部位X的定義以及A1 -
及M1 +
的定義為相同含義,較佳的形態亦相同。
於所述化合物(II)中將所述結構部位X中的所述陽離子部位M1 +
取代為H+
而成的化合物PII中,源自將所述結構部位X中的所述陽離子部位M1 +
取代為H+
而成的HA1
所表示的酸性部位的酸解離常數a1的較佳的範圍與所述化合物PI中的酸解離常數a1相同。
再者,於化合物(II)例如為產生酸的化合物的情況下,化合物PII相當於「具有兩個HA1
的化合物」,所述酸具有兩個源自所述結構部位X的所述第一酸性部位、與所述結構部位Z。於求出所述化合物PII的酸解離常數的情況下,化合物PII為「具有一個A1 -
與一個HA1
的化合物」時的酸解離常數、以及「具有一個A1 -
與一個HA1
的化合物」為「具有兩個A1 -
的化合物」時的酸解離常數相當於酸解離常數a1。
酸解離常數a1藉由所述酸解離常數的測定方法求出。
所述化合物PII相當於對化合物(II)照射光化射線或放射線時產生的酸。
再者,所述兩個以上的結構部位X可各自相同亦可不同。另外,兩個以上的所述A1 -
及兩個以上的所述M1 +
可各自相同亦可不同。
作為結構部位Z中的可中和酸的非離子性的部位,並無特別限制,例如較佳為包含具有可與質子發生靜電相互作用的基或電子的官能基的部位。
作為具有可與質子發生靜電相互作用的基或電子的官能基,可列舉具有環狀聚醚等大環結構的官能基、或含有具有無助於π共軛的非共有電子對的氮原子的官能基。所謂具有無助於π共軛的非共有電子對的氮原子,例如是具有下述式所示的部分結構的氮原子。
作為具有可與質子發生靜電相互作用的基或電子的官能基的部分結構,例如可列舉:冠醚結構、氮雜冠醚結構、一級胺結構~三級胺結構、吡啶結構、咪唑結構及吡嗪結構等,其中,較佳為一級胺結構~三級胺結構。
作為化合物(II),並無特別限制,例如可列舉下述式(IIa-1)及下述式(IIa-2)所表示的化合物。
所述式(IIa-1)中,A61a -
及A61b -
各自與所述式(Ia-1)中的A11 -
為相同含義,較佳的形態亦相同。另外,M61a +
及M61b +
各自與所述式(Ia-1)中的M11 +
為相同含義,較佳的形態亦相同。
所述式(IIa-1)中,L61
及L62
各自與所述式(Ia-1)中的L1
為相同含義,較佳的形態亦相同。
再者,於式(IIa-1)中的L61
表示式(L1)所表示的二價連結基的情況下,較佳為式(L1)中的L111
側的鍵結鍵(*)與式(IIa-1)中明示的氮原子鍵結。另外,於式(IIa-1)中的L62
表示式(L1)所表示的二價連結基的情況下,較佳為式(L1)中的L111
側的鍵結鍵(*)與式(IIa-1)中明示的氮原子鍵結。
式(IIa-1)中,R2X
表示一價有機基。作為R2X
所表示的一價有機基,並無特別限制,例如可列舉:-CH2
-可經選自由-CO-、-NH-、-O-、-S-、-SO-及-SO2
-所組成的群組中的一種或兩種以上的組合取代的烷基(較佳為碳數1~10。可為直鏈狀亦可為支鏈狀)、環烷基(較佳為碳數3~15)或烯基(較佳為碳數2~6)等。
另外,所述伸烷基、所述伸環烷基及所述伸烯基亦可具有取代基。作為取代基,並無特別限制,例如可列舉鹵素原子(較佳為氟原子)。
另外,所述式(IIa-1)中,於將M61a +
及M61b +
所表示的有機陽離子取代為H+
而成的化合物PIIa-1中,源自A61a
H所表示的酸性部位的酸解離常數a1-7及源自A61b
H所表示的酸性部位的酸解離常數a1-8相當於所述酸解離常數a1。
再者,所述化合物(IIa-1)中將所述結構部位X中的所述陽離子部位M61a +
及M61b +
取代為H+
而成的化合物PIIa-1相當於HA61a
-L61
-N(R2X
)-L62
-A61b
H。另外,化合物PIIa-1與藉由光化射線或放射線的照射而由式(IIa-1)所表示的化合物產生的酸相同。
另外,M61a +
、M61b +
、A61a -
、A61b -
、L61
、L62
及R2X
中的至少一者可具有酸分解性基作為取代基。
所述式(IIa-2)中,A71a -
、A71b -
及A71c -
各自與所述式(Ia-1)中的A11 -
為相同含義,較佳的形態亦相同。另外,M71a +
、M71b +
、M71c +
、M72a +
及M72b +
各自與所述式(Ia-1)中的M11 +
為相同含義,較佳的形態亦相同。
所述式(IIa-2)中,L71
、L72
及L73
各自與所述式(Ia-1)中的L1
為相同含義,較佳的形態亦相同。
再者,於式(IIa-2)中的L71
表示式(L1)所表示的二價連結基的情況下,較佳為式(L1)中的L111
側的鍵結鍵(*)與式(IIa-2)中明示的氮原子鍵結。另外,於式(IIa-2)中的L72
表示式(L1)所表示的二價連結基的情況下,較佳為式(L1)中的L111
側的鍵結鍵(*)與式(IIa-2)中明示的氮原子鍵結。另外,於式(IIa-2)中的L73
表示式(L1)所表示的二價連結基的情況下,較佳為式(L1)中的L111
側的鍵結鍵(*)與式(IIa-2)中明示的氮原子鍵結。
另外,所述式(IIa-2)中,於將M71a +
、M71b +
及M71c +
所表示的有機陽離子取代為H+
而成的化合物PIIa-2中,源自A71a
H所表示的酸性部位的酸解離常數a1-9、源自A71b
H所表示的酸性部位的酸解離常數a1-10及源自A71c
H所表示的酸性部位的酸解離常數a1-11相當於所述酸解離常數a1。
再者,所述化合物(IIa-2)中取代為所述結構部位X中的所述陽離子部位M71a +
、M71b +
及M71c +
而成的化合物PIIa-2相當於HA71a
-L71
-N(L73
-A71c
H)-L72
-A71b
H。另外,化合物PIIa-2與藉由光化射線或放射線的照射而由式(IIa-2)所表示的化合物產生的酸相同。
另外,M71a +
、M71b +
、M71c +
、A71a -
、A71b -
、A71c -
、L71
、L72
及L73
中的至少一個可具有酸分解性基作為取代基。
特定化合物的分子量較佳為100~10000,更佳為100~2500,進而佳為100~1500。
相對於組成物的總固體成分,特定化合物的含量較佳為1質量%~80質量%,更佳為5質量%~70質量%,進而佳為5質量%~60質量%。
特定化合物可單獨使用一種,亦可使用兩種以上。於使用兩種以上的情況下,其合計含量較佳為所述較佳含量的範圍內。
<其他光酸產生劑>
抗蝕劑組成物亦可包含所述化合物(I)以外的其他光酸產生劑(以下,亦稱為「其他光酸產生劑」)。
其他光酸產生劑可為低分子化合物的形態,亦可為被組入至聚合物的一部分中的形態。另外,亦可將低分子化合物的形態與組入至聚合物的一部中的形態併用。
於其他光酸產生劑為低分子化合物的形態的情況下,分子量較佳為3000以下,更佳為2000以下,進而佳為1000以下。
於其他光酸產生劑為被組入至聚合物的一部分中的形態的情況下,可被組入至樹脂(A)的一部分中,亦可被組入至與樹脂(A)不同的樹脂中。
本發明中,較佳為其他光酸產生劑為低分子化合物的形態。
作為其他光酸產生劑,例如可列舉「M+
X-
」所表示的化合物(鎓鹽),較佳為藉由曝光而產生有機酸的化合物。
作為所述有機酸,例如可列舉:磺酸(脂肪族磺酸、芳香族磺酸及樟腦磺酸等)、羧酸(脂肪族羧酸、芳香族羧酸及芳烷基羧酸等)、羰基磺醯亞胺酸、雙(烷基磺醯基)醯亞胺酸及三(烷基磺醯基)甲基化酸等。
於「M+
X-
」所表示的化合物中,M+
表示有機陽離子。
所述有機陽離子較佳為式(ZaI)所表示的陽離子(陽離子(ZaI))或式(ZaII)所表示的陽離子(陽離子(ZaII))。
於「M+
X-
」所表示的化合物中,X-
表示有機陰離子。
作為所述有機陰離子,較佳為非親核性陰離子(引起親核反應的能力顯著低的陰離子)。
作為非親核性陰離子,例如可列舉:磺酸根陰離子(脂肪族磺酸根陰離子、芳香族磺酸根陰離子及樟腦磺酸根陰離子等)、羧酸根陰離子(脂肪族羧酸根陰離子、芳香族羧酸根陰離子及芳烷基羧酸根陰離子等)、磺醯亞胺陰離子、雙(烷基磺醯基)醯亞胺陰離子及三(烷基磺醯基)甲基化物陰離子等。
脂肪族磺酸根陰離子及脂肪族羧酸根陰離子中的脂肪族部位可為烷基亦可為環烷基,較佳為碳數1~30的直鏈狀或支鏈狀的烷基或碳數3~30的環烷基。
所述烷基例如亦可為氟烷基(可具有氟原子以外的取代基,亦可不具有。亦可為全氟烷基)。
作為芳香族磺酸根陰離子及芳香族羧酸根陰離子中的芳基,較佳為碳數6~14的芳基,例如可列舉苯基、甲苯基及萘基。
以上所列舉的烷基、環烷基及芳基亦可具有取代基。作為取代基,並無特別限制,具體而言,可列舉:硝基、氟原子或氯原子等鹵素原子、羧基、羥基、胺基、氰基、烷氧基(較佳為碳數1~15)、烷基(較佳為碳數1~10)、環烷基(較佳為碳數3~15)、芳基(較佳為碳數6~14)、烷氧基羰基(較佳為碳數2~7)、醯基(較佳為碳數2~12)、烷氧基羰氧基(較佳為碳數2~7)、烷硫基(較佳為碳數1~15)、烷基磺醯基(較佳為碳數1~15)、烷基亞胺基磺醯基(較佳為碳數1~15)及芳氧基磺醯基(較佳為碳數6~20)等。
作為芳烷基羧酸根陰離子中的芳烷基,較佳為碳數7~14的芳烷基,例如可列舉苄基、苯乙基、萘基甲基、萘基乙基及萘基丁基。
作為磺醯亞胺陰離子,例如可列舉糖精陰離子。
作為雙(烷基磺醯基)醯亞胺陰離子及三(烷基磺醯基)甲基化物陰離子中的烷基,較佳為碳數1~5的烷基。作為該些烷基的取代基,可列舉鹵素原子、經鹵素原子取代的烷基、烷氧基、烷硫基、烷氧基磺醯基、芳氧基磺醯基及環烷基芳氧基磺醯基,較佳為氟原子或經氟原子取代的烷基。
另外,雙(烷基磺醯基)醯亞胺陰離子中的烷基亦可彼此鍵結而形成環結構。藉此,酸強度增加。
作為非親核性陰離子,較佳為磺酸的至少α位經氟原子取代的脂肪族磺酸根陰離子、經氟原子或具有氟原子的基取代的芳香族磺酸根陰離子、烷基經氟原子取代的雙(烷基磺醯基)醯亞胺陰離子、或者烷基經氟原子取代的三(烷基磺醯基)甲基化物陰離子。
作為其他光酸產生劑,例如亦較佳為使用國際公開2018/193954號公報的段落[0135]~[0171]、國際公開2020/066824號公報的段落[0077]~[0116]、國際公開2017/154345號公報的段落[0018]~[0075]及段落[0334]~[0335]中揭示的光酸產生劑等。
於抗蝕劑組成物中含有其他光酸產生劑的情況下,其含量並無特別限制,相對於組成物的總固體成分,較佳為0.5質量%以上,更佳為1質量%以上。另外,所述含量較佳為15質量%以下,更佳為10質量%以下。
其他光酸產生劑可單獨使用一種,亦可使用兩種以上。於使用兩種以上的情況下,其合計含量較佳為所述較佳含量的範圍內。
[酸擴散控制劑]
抗蝕劑組成物亦可含有酸擴散控制劑。
酸擴散控制劑捕捉於曝光時自光酸產生劑等中產生的酸,並作為抑制由多餘的產生酸引起的未曝光部中的酸分解性樹脂的反應的淬滅劑(quencher)發揮作用。作為酸擴散控制劑,例如可使用如下化合物等作為酸擴散控制劑:鹼性化合物(CA);藉由光化射線或放射線的照射而鹼性降低或消失的鹼性化合物(CB);具有氮原子且具有因酸的作用而脫離的基的低分子化合物(CD);以及在陽離子部具有氮原子的鎓鹽化合物(CE)。本發明的抗蝕劑組成物中,可適宜使用公知的酸擴散控制劑。例如可較佳地使用美國專利申請公開2016/0070167A1號說明書的段落[0627]~[0664]、美國專利申請公開2015/0004544A1號說明書的段落[0095]~[0187]、美國專利申請公開2016/0237190A1號說明書的段落[0403]~[0423]及美國專利申請公開2016/0274458A1號說明書的段落[0259]~[0328]中揭示的公知的化合物作為酸擴散控制劑。
另外,例如作為鹼性化合物(CA)的具體例,可列舉國際公開第2020/066824號公報的段落[0132]~[0136]中記載者,作為藉由光化射線或放射線的照射而鹼性降低或消失的鹼性化合物(CB)的具體例,可列舉國際公開第2020/066824號公報的段落[0137]~[0155]中記載者,作為具有氮原子且具有因酸的作用而脫離的基的低分子化合物(CD)的具體例,可列舉國際公開第2020/066824號公報的段落[0156]~[0163]中記載者,作為在陽離子部具有氮原子的鎓鹽化合物(CE)的具體例,可列舉國際公開第2020/066824號公報的段落[0164]中記載者。
於抗蝕劑組成物中含有酸擴散控制劑的情況下,相對於組成物的總固體成分,酸擴散控制劑的含量(存在多種時為其合計)較佳為0.1質量%以上,更佳為1.0質量%以上。另外,作為上限值,並無特別限制,較佳為30.0質量%以下,更佳為20.0質量%以下,進而佳為10質量%以下。
抗蝕劑組成物中,酸擴散控制劑可單獨使用一種,亦可併用兩種以上。
[疏水性樹脂]
抗蝕劑組成物除了所述樹脂(A)以外,亦可含有與樹脂(A)不同的疏水性樹脂。
疏水性樹脂較佳為設計成偏向存在於抗蝕劑膜的表面,但與界面活性劑不同,分子內未必需要具有親水基,亦可無助於均勻地混合極性物質及非極性物質。
作為添加疏水性樹脂的效果,可列舉控制抗蝕劑膜表面相對於水的靜態及動態的接觸角、以及抑制氣體逸出等。
就向膜表層的偏向存在化的方面而言,疏水性樹脂較佳為具有「氟原子」、「矽原子」及「樹脂的側鏈部分所包含的CH3
部分結構」中的任一種以上,更佳為具有兩種以上。另外,所述疏水性樹脂較佳為具有碳數5以上的烴基。該些基可存在於樹脂的主鏈中,亦可於側鏈進行取代。
作為疏水性樹脂,可列舉國際公開第2020/004306號公報的段落[0275]~[0279]中記載的化合物。
於抗蝕劑組成物含有疏水性樹脂的情況下,相對於抗蝕劑組成物的總固體成分,疏水性樹脂的含量較佳為0.01質量%~20質量%,更佳為0.1質量%~15質量%。
[界面活性劑]
抗蝕劑組成物亦可含有界面活性劑。若含有界面活性劑,則可形成密接性更優異、顯影缺陷更少的圖案。
界面活性劑較佳為氟系及/或矽系界面活性劑。
作為氟系及/或矽系界面活性劑,可列舉國際公開第2018/193954號公報的段落[0218]及[0219]中揭示的界面活性劑。
該些界面活性劑可單獨使用一種,亦可使用兩種以上。
於抗蝕劑組成物含有界面活性劑的情況下,相對於組成物的總固體成分,界面活性劑的含量較佳為0.0001質量%~2質量%,更佳為0.0005質量%~1質量%。
[溶劑]
抗蝕劑組成物亦可含有溶劑。
溶劑較佳為含有(M1)丙二醇單烷基醚羧酸酯、以及(M2)中的至少一者,所述(M2)選自由丙二醇單烷基醚、乳酸酯、乙酸酯、烷氧基丙酸酯、鏈狀酮、環狀酮、內酯及碳酸伸烷基酯所組成的群組中的至少一者。再者,所述溶劑亦可進而含有成分(M1)及(M2)以外的成分。
本發明者等人發現,若將此種溶劑與上文所述的樹脂組合使用,則組成物的塗佈性提高,並且可形成顯影缺陷數少的圖案。其原因雖未必明確,但本發明者等人認為其原因在於,該些溶劑由於所述樹脂的溶解性、沸點及黏度的平衡良好,因此可抑制組成物膜的膜厚不均及旋塗過程中的析出物的產生等。
成分(M1)及成分(M2)的詳情記載於國際公開第2020/004306號公報的段落[0218]~[0226]中。
於溶劑進而包含成分(M1)及成分(M2)以外的成分的情況下,相對於溶劑的總量,成分(M1)及成分(M2)以外的成分的含量較佳為5質量%~30質量%。
抗蝕劑組成物中的溶劑的含量較佳為設定為固體成分濃度成為0.5質量%~30質量%,更佳為設定為固體成分濃度成為1質量%~20質量%。如此,可進一步提高抗蝕劑組成物的塗佈性。
再者,所謂固體成分是指溶劑以外的所有成分。
[其他添加劑]
抗蝕劑組成物亦可進而含有溶解抑制化合物、染料、塑化劑、光增感劑、光吸收劑及/或促進相對於顯影液的溶解性的化合物(例如分子量1000以下的酚化合物、或含有羧酸基的脂環族或脂肪族化合物)。
抗蝕劑組成物亦可進而含有溶解抑制化合物。此處,所謂「溶解抑制化合物」是因酸的作用而分解且在有機系顯影液中的溶解度減少的分子量為3000以下的化合物。
本發明的抗蝕劑組成物可較佳地用作EUV光用感光性組成物。
EUV光的波長為13.5 nm,與ArF(波長193 nm)光等相比波長更短,因此以相同的感度曝光時的入射光子數少。因此,光子數隨機分散的「光子散粒雜訊」的影響大,導致LER的惡化及橋缺陷。為了減少光子散粒雜訊,有增大曝光量來增加入射光子數的方法,但與高感度化的要求處於折衷(trade-off)。
於利用下述式(1)求出的A值高的情況下,由抗蝕劑組成物形成的抗蝕劑膜的EUV光及電子束的吸收效率變高,對光子散粒雜訊的減少有效。A值表示抗蝕劑膜的質量比例的EUV光及電子束的吸收效率。
式(1):A=([H]×0.04+[C]×1.0+[N]×2.1+[O]×3.6+[F]×5.6+[S]×1.5+[I]×39.5)/([H]×1+[C]×12+[N]×14+[O]×16+[F]×19+[S]×32+[I]×127)
A值較佳為0.120以上。上限並無特別限制,於A值過大的情況下,抗蝕劑膜的EUV光及電子束透過率降低,抗蝕劑膜中的光學像輪廓劣化,結果難以獲得良好的圖案形狀,因此較佳為0.240以下,更佳為0.220以下。
再者,式(1)中,[H]表示源自總固體成分的氫原子相對於感光化射線性或感放射線性樹脂組成物中的總固體成分的全部原子的莫耳比率,[C]表示源自總固體成分的碳原子相對於感光化射線性或感放射線性樹脂組成物中的總固體成分的全部原子的莫耳比率,[N]表示源自總固體成分的氮原子相對於感光化射線性或感放射線性樹脂組成物中的總固體成分的全部原子的莫耳比率,[O]表示源自總固體成分的氧原子相對於感光化射線性或感放射線性樹脂組成物中的總固體成分的全部原子的莫耳比率,[F]表示源自總固體成分的氟原子相對於感光化射線性或感放射線性樹脂組成物中的總固體成分的全部原子的莫耳比率,[S]表示源自總固體成分的硫原子相對於感光化射線性或感放射線性樹脂組成物中的總固體成分的全部原子的莫耳比率,[I]表示源自總固體成分的碘原子相對於感光化射線性或感放射線性樹脂組成物中的總固體成分的全部原子的莫耳比率。
例如,於抗蝕劑組成物包含因酸的作用而極性增大的樹脂(酸分解性樹脂)、光酸產生劑、酸擴散控制劑及溶劑的情況下,所述樹脂、所述光酸產生劑及所述酸擴散控制劑相當於固體成分。即,所謂總固體成分的全部原子相當於源自所述樹脂的全部原子、源自所述光酸產生劑的全部原子及源自所述酸擴散控制劑的全部原子的合計。例如,[H]表示源自總固體成分的氫原子相對於總固體成分的全部原子的莫耳比率,於基於所述例子進行說明時,[H]表示源自所述樹脂的氫原子、源自所述光酸產生劑的氫原子及源自所述酸擴散控制劑的氫原子的合計相對於源自所述樹脂的全部原子、源自所述光酸產生劑的全部原子及源自所述酸擴散控制劑的全部原子的合計的莫耳比率。
於抗蝕劑組成物中的總固體成分的結構成分的結構、及含量已知的情況下,A值的算出可計算所含有的原子數比來算出。另外,即便於結構成分未知的情況下,對於使抗蝕劑組成物的溶劑成分蒸發而獲得的抗蝕劑膜,亦可利用元素分析等解析方法來算出結構原子數比。
[抗蝕劑膜、圖案形成方法]
使用所述抗蝕劑組成物的圖案形成方法的順序並無特別限制,但較佳為包括以下步驟。
步驟1:使用抗蝕劑組成物而於基板上形成抗蝕劑膜的步驟
步驟2:對抗蝕劑膜進行曝光的步驟
步驟3:使用顯影液對曝光後的抗蝕劑膜進行顯影的步驟
以下,對所述各步驟的順序進行詳述。
<步驟1:抗蝕劑膜形成步驟>
步驟1是使用抗蝕劑組成物而於基板上形成抗蝕劑膜的步驟。
抗蝕劑組成物的定義如上所述。
作為使用抗蝕劑組成物而於基板上形成抗蝕劑膜的方法,例如可列舉於基板上塗佈抗蝕劑組成物的方法。
再者,較佳為於塗佈前視需要對抗蝕劑組成物進行過濾器過濾。過濾器的細孔徑較佳為0.1 μm以下,更佳為0.05 μm以下,進而佳為0.03 μm以下。另外,過濾器較佳為聚四氟乙烯製、聚乙烯製或尼龍製。
抗蝕劑組成物可藉由旋轉器或塗佈機等適當的塗佈方法塗佈於積體電路組件的製造中所使用的基板(例:矽、二氧化矽被膜)上。塗佈方法較佳為使用旋轉器的旋轉塗佈。使用旋轉器進行旋轉塗佈時的轉速較佳為1000 rpm~3000 rpm。
可於抗蝕劑組成物的塗佈後,對基板進行乾燥而形成抗蝕劑膜。再者,視需要可於抗蝕劑膜的下層形成各種基底膜(無機膜、有機膜、防反射膜)。
作為乾燥方法,例如可列舉進行加熱而乾燥的方法。加熱可藉由通常的曝光機及/或顯影機所具備的機構實施,亦可使用加熱板等實施。加熱溫度較佳為80℃~150℃,更佳為80℃~140℃,進而佳為80℃~130℃。加熱時間較佳為30秒~1000秒,更佳為60秒~800秒,進而佳為60秒~600秒。
抗蝕劑膜的膜厚並無特別限制,就可形成更高精度的微細圖案的方面而言,較佳為10 nm~120 nm。其中,於設為EUV曝光的情況下,抗蝕劑膜的膜厚更佳為10 nm~65 nm,進而佳為15 nm~50 nm。另外,於設為ArF液浸曝光的情況下,抗蝕劑膜的膜厚更佳為10 nm~120 nm,進而佳為15 nm~90 nm。
再者,亦可於抗蝕劑膜的上層使用頂塗層組成物而形成頂塗層。
頂塗層組成物較佳為與抗蝕劑膜不混合,進而可均勻地塗佈於抗蝕劑膜上層。頂塗層並無特別限定,可藉由先前公知的方法形成先前公知的頂塗層,例如可基於日本專利特開2014-059543號公報的段落[0072]~[0082]的記載而形成頂塗層。
例如,較佳為於抗蝕劑膜上形成含有如日本專利特開2013-61648號公報中記載的鹼性化合物的頂塗層。頂塗層可含有的鹼性化合物的具體例可列舉抗蝕劑組成物可含有的鹼性化合物。
另外,頂塗層亦較佳為含有包含至少一個選自由醚鍵、硫醚鍵、羥基、硫醇基、羰基鍵及酯鍵所組成的群組中的基或鍵的化合物。
<步驟2:曝光步驟>
步驟2是對抗蝕劑膜進行曝光的步驟。
作為曝光的方法,可列舉經由規定的遮罩對所形成的抗蝕劑膜照射光化射線或放射線的方法。
作為光化射線或放射線,可列舉紅外光、可見光、紫外光、遠紫外光、極紫外光、X射線及電子束,可列舉較佳為250 nm以下、更佳為220 nm以下、尤佳為1 nm~200 nm的波長的遠紫外光,具體而言可列舉KrF準分子雷射(248 nm)、ArF準分子雷射(193 nm)、F2
準分子雷射(157 nm)、EUV(13 nm)、X射線及電子束。
較佳為於曝光後、進行顯影前進行烘烤(加熱)。藉由烘烤促進曝光部的反應,感度及圖案形狀變得更良好。
加熱溫度較佳為80℃~150℃,更佳為80℃~140℃,進而佳為80℃~130℃。
加熱時間較佳為10秒~1000秒,更佳為10秒~180秒,進而佳為30秒~120秒。
加熱可藉由通常的曝光機及/或顯影機所具備的機構實施,亦可使用加熱板等進行。
所述步驟亦稱為曝光後烘烤。
<步驟3:顯影步驟>
步驟3是使用顯影液對曝光後的抗蝕劑膜進行顯影而形成圖案的步驟。
顯影液可為鹼性顯影液,亦可為含有有機溶劑的顯影液(以下,亦稱為有機系顯影液)。
作為顯影方法,例如可列舉:使基板於充滿顯影液的槽中浸漬固定時間的方法(浸漬法);利用表面張力使顯影液堆積至基板表面並靜止固定時間來進行顯影的方法(覆液(puddle)法);對基板表面噴射顯影液的方法(噴霧法);以及一面以固定速度掃描顯影液噴出噴嘴,一面朝以固定速度旋轉的基板上連續噴出顯影液的方法(動態分配法)。
另外,亦可在進行顯影的步驟之後,實施一面置換為其他溶劑一面停止顯影的步驟。
顯影時間若為未曝光部的樹脂充分溶解的時間,則並無特別限制,較佳為10秒~300秒,更佳為20秒~120秒。
顯影液的溫度較佳為0℃~50℃,更佳為15℃~35℃。
鹼性顯影液較佳為使用包含鹼的鹼性水溶液。鹼性水溶液的種類並無特別限制,例如可列舉包含以氫氧化四甲基銨為代表的四級銨鹽、無機鹼、一級胺、二級胺、三級胺、醇胺或環狀胺等的鹼性水溶液。其中,鹼性顯影液較佳為以氫氧化四甲基銨(Tetramethyl Ammonium Hydroxide,TMAH)為代表的四級銨鹽的水溶液。鹼性顯影液中亦可添加適量的醇類、界面活性劑等。鹼性顯影液的鹼濃度通常為0.1質量%~20質量%。另外,鹼性顯影液的pH通常為10.0~15.0。
有機系顯影液較佳為含有選自由酮系溶劑、酯系溶劑、醇系溶劑、醯胺系溶劑、醚系溶劑及烴系溶劑所組成的群組中的至少一種有機溶劑的顯影液。
所述溶劑可混合多種,亦可與所述以外的溶劑或水混合。作為顯影液整體的含水率較佳為未滿50質量%,更佳為未滿20質量%,進而佳為未滿10質量%,尤佳為實質上不含有水分。
相對於顯影液的總量,有機溶劑相對於有機系顯影液的含量較佳為50質量%以上且100質量%以下,更佳為80質量%以上且100質量%以下,進而佳為90質量%以上且100質量%以下,尤佳為95質量%以上且100質量%以下。
<其他步驟>
所述圖案形成方法較佳為於步驟3之後包括使用淋洗液進行清洗的步驟。
作為於使用鹼性顯影液進行顯影的步驟後的淋洗步驟中使用的淋洗液,例如可列舉純水。再者,亦可於純水中添加適量的界面活性劑。
亦可於淋洗液中添加適量的界面活性劑。
使用有機系顯影液的顯影步驟後的淋洗步驟中使用的淋洗液只要不溶解圖案即可,並無特別限制,可使用含有一般的有機溶劑的溶液。淋洗液較佳為使用含有選自由烴系溶劑、酮系溶劑、酯系溶劑、醇系溶劑、醯胺系溶劑及醚系溶劑所組成的群組中的至少一種有機溶劑的淋洗液。
淋洗步驟的方法並無特別限定,例如可列舉:朝以固定速度旋轉的基板上連續噴出淋洗液的方法(旋轉塗佈法)、使基板於充滿淋洗液的槽中浸漬固定時間的方法(浸漬法)、以及對基板表面噴射淋洗液的方法(噴霧法)等。
另外,本發明的圖案形成方法亦可於淋洗步驟後包括加熱步驟(Post Bake)。藉由該步驟,利用烘烤去除殘留於圖案間及圖案內部的顯影液及淋洗液。另外,藉由該步驟,亦具有形成抗蝕劑圖案且改善圖案的表面粗糙度的效果。淋洗步驟後的加熱步驟通常在40℃~250℃(較佳為90℃~200℃)下進行通常10秒~3分鐘(較佳為30秒~120秒)。
另外,亦可將所形成的圖案作為遮罩,實施基板的蝕刻處理。即,亦可將步驟3中形成的圖案作為遮罩,加工基板(或下層膜及基板)而於基板上形成圖案。
基板(或下層膜及基板)的加工方法並無特別限定,較佳為藉由將步驟3中形成的圖案作為遮罩對基板(或下層膜及基板)進行乾式蝕刻而於基板上形成圖案的方法。其中,乾式蝕刻較佳為氧電漿蝕刻。
抗蝕劑組成物及本發明的圖案形成方法中使用的各種材料(例如溶劑、顯影液、淋洗液、防反射膜形成用組成物、頂塗層形成用組成物等)較佳為不含金屬等雜質。該些材料中所含的雜質的含量較佳為1質量ppm以下,更佳為10質量ppb以下,進而佳為100質量ppt以下,尤佳為10質量ppt以下,最佳為1質量ppt以下。此處,作為金屬雜質,例如可列舉:Na、K、Ca、Fe、Cu、Mg、Al、Li、Cr、Ni、Sn、Ag、As、Au、Ba、Cd、Co、Pb、Ti、V、W及Zn等。
作為自各種材料中去除金屬等雜質的方法,例如可列舉使用過濾器的過濾。使用過濾器的過濾的詳情記載於國際公開第2020/004306號公報的段落[0321]中。
另外,作為減少各種材料中所含的金屬等雜質的方法,例如可列舉以下方法等:選擇金屬含量少的原料作為構成各種材料的原料的方法、對構成各種材料的原料進行過濾器過濾的方法、以及利用鐵氟龍(Teflon)(註冊商標)對裝置內進行加襯等且在盡可能抑制污染的條件下進行蒸餾的方法。
除了過濾器過濾之外,亦可利用吸附材進行雜質的去除,亦可將過濾器過濾與吸附材組合使用。作為吸附材,可使用公知的吸附材,例如可使用矽膠及沸石等無機系吸附材、以及活性碳等有機系吸附材。為了減少所述各種材料中所含的金屬等雜質,必須防止製造步驟中的金屬雜質的混入。可測定用於清洗製造裝置的清洗液中所含的金屬成分的含量來確認是否自製造裝置中充分地去除了金屬雜質。使用後的清洗液中所含的金屬成分的含量較佳為100質量ppt(兆分之一(parts per trillion))以下,更佳為10質量ppt以下,進而佳為1質量ppt以下。
為了防止伴隨著靜電的帶電、接下來產生的靜電放電引起的藥液配管及各種部件(過濾器、O型環、管等)的故障,亦可於淋洗液等有機系處理液中添加導電性的化合物。導電性的化合物並無特別限制,例如可列舉甲醇。添加量並無特別限制,就維持較佳的顯影特性或淋洗特性的方面而言,較佳為10質量%以下,更佳為5質量%以下。
作為藥液配管,例如可使用經SUS(不鏽鋼)、或實施了防靜電處理的聚乙烯、聚丙烯或氟樹脂(聚四氟乙烯或全氟烷氧基樹脂等)被膜的各種配管。關於過濾器及O型環,亦同樣地可使用實施了防靜電處理的聚乙烯、聚丙烯或氟樹脂(聚四氟乙烯或全氟烷氧基樹脂等)。
[電子元件的製造方法]
另外,本發明亦有關於一種包含所述圖案形成方法的電子元件的製造方法、以及藉由所述製造方法製造的電子元件。
本發明的電子元件可較佳地搭載於電氣電子機器(家電、辦公自動化(Office Automation,OA)、媒體相關機器、光學用機器及通信機器等)中。
[實施例]
以下基於施例對本發明進行更詳細的說明。以下的實施例中所示的材料、使用量、比例、處理內容及處理順序等只要不脫離本發明的主旨,則可適宜變更。因此,本發明的範圍不應由以下所示的實施例限定性地解釋。
[感光化射線性或感放射線性樹脂組成物的各種成分]
[樹脂(A)]
以下示出表3中所示的樹脂A(樹脂A-1~樹脂A-31及樹脂A'-1~樹脂A'-3)。
樹脂A-1~樹脂A-31及樹脂A'-1~樹脂A'-3使用依據後述的樹脂A-1的合成方法(合成例1)合成的樹脂。表1中示出後述揭示的各重複單元的組成比(質量%比;自左依次對應)、重量平均分子量(Mw)及分散度(Mw/Mn)。
再者,樹脂A-1~樹脂A-31及樹脂A'-1~樹脂A'-3的重量平均分子量(Mw)及分散度(Mw/Mn)藉由GPC(載體:四氫呋喃(tetrahydrofuran,THF))進行測定(為聚苯乙烯換算量)。另外,樹脂的組成比(莫耳%比)藉由13
C-核磁共振(Nuclear Magnetic Resonance,NMR)進行測定。
[表1]
表1 | 重複單元的質量比率 | Mw | Mw/Mn | ||||
樹脂A-1 | 25 | 20 | 30 | 25 | - | 6500 | 1.52 |
樹脂A-2 | 15 | 45 | 20 | 10 | 10 | 25000 | 1.65 |
樹脂A-3 | 10 | 40 | 40 | 10 | - | 22000 | 1.55 |
樹脂A-4 | 35 | 15 | 10 | 30 | 10 | 12000 | 1.68 |
樹脂A-5 | 60 | 20 | 20 | - | - | 5500 | 1.49 |
樹脂A-6 | 60 | 40 | - | - | - | 4600 | 1.63 |
樹脂A-7 | 40 | 25 | 25 | 10 | - | 9600 | 1.72 |
樹脂A-8 | 25 | 45 | 5 | 25 | - | 10200 | 1.64 |
樹脂A-9 | 20 | 20 | 40 | 10 | 10 | 8300 | 1.65 |
樹脂A-10 | 50 | 10 | 10 | 20 | 10 | 7800 | 1.55 |
樹脂A-11 | 15 | 45 | 20 | 10 | 10 | 12000 | 1.68 |
樹脂A-12 | 30 | 40 | 15 | 15 | - | 5500 | 1.49 |
樹脂A-13 | 50 | 30 | 10 | 10 | - | 8500 | 1.65 |
樹脂A-14 | 30 | 50 | 10 | 10 | - | 7900 | 1.45 |
樹脂A-15 | 20 | 20 | 50 | 10 | - | 11000 | 1.38 |
樹脂A-16 | 40 | 15 | 45 | - | - | 5600 | 1.59 |
樹脂A-17 | 50 | 30 | 20 | - | - | 7600 | 1.7 |
樹脂A-18 | 30 | 50 | 10 | 10 | - | 4800 | 1.32 |
樹脂A-19 | 60 | 40 | - | - | - | 6800 | 1.54 |
樹脂A-20 | 30 | 50 | 20 | - | - | 11000 | 1.56 |
樹脂A-21 | 50 | 50 | - | - | - | 6000 | 1.4 |
樹脂A-22 | 20 | 20 | 50 | 10 | - | 3800 | 1.55 |
樹脂A-23 | 30 | 25 | 45 | - | - | 8000 | 1.49 |
樹脂A-24 | 30 | 35 | 35 | - | - | 6400 | 1.6 |
樹脂A-25 | 25 | 45 | 20 | 10 | - | 7000 | 1.59 |
樹脂A-26 | 20 | 35 | 35 | 10 | - | 5500 | 1.89 |
樹脂A-27 | 15 | 45 | 30 | 10 | - | 12000 | 1.25 |
樹脂A-28 | 30 | 45 | 25 | - | - | 9000 | 1.66 |
樹脂A-29 | 20 | 30 | 30 | 10 | 10 | 4600 | 1.54 |
樹脂A-30 | 15 | 15 | 35 | 35 | - | 5400 | 1.55 |
樹脂A-31 | 30 | 30 | 30 | 10 | - | 8000 | 1.65 |
樹脂A'-1 | 40 | 50 | 10 | - | - | 5800 | 1.25 |
樹脂A'-2 | 35 | 30 | 35 | - | - | 4600 | 1.54 |
樹脂A'-3 | 40 | 10 | 50 | - | - | 12000 | 1.66 |
<合成例1:樹脂A-1的合成>
將環己酮(226 g)於氮氣流下加熱為80℃。一面攪拌所述溶液一面花6小時滴加下述式M-1所表示的單體(25 g)、下述式M-2所表示的單體(20 g)、下述式M-3所表示的單體(30 g)、下述式M-4所表示的單體(25 g)、環己酮(420 g)及2,2'-偶氮雙異丁酸二甲酯[V-601、和光純藥工業(股)製造](12.42 g)的混合溶液,獲得反應液。於滴加結束後,將反應液於80℃下進而攪拌2小時。於將所得的反應液放冷後,在利用大量的甲醇/水(質量比6:4)再沈澱後進行過濾,將所得的固體真空乾燥,藉此獲得83 g的樹脂A-1。
所得的樹脂A-1的由GPC(載體:四氫呋喃(THF))求出的重量平均分子量(Mw:聚苯乙烯換算)為6500,分散度(Mw/Mn)為1.52。藉由13
C-NMR(Nuclear Magnetic Resonance)測定的組成比(質量比計)為25/20/30/25。
以下示出表1所示的樹脂A-1~樹脂A-31及樹脂A'-1~樹脂A'-3的結構式。
[特定化合物]
以下示出表3中所示的特定化合物B(化合物B-1~化合物B-29)的結構。再者,下述化合物中,化合物B-1~化合物B-18、化合物B-20~化合物B-27及化合物B-29相當於化合物(I),化合物B-19及化合物B-28相當於化合物(II)。
再者,特定化合物B(化合物B-1~化合物B-29)的各化合物所附加的數值(例如,於化合物B-1的情況下,自左開始依次對應的是-3.41、-0.06的數值)表示藉由曝光而由各化合物產生的酸(以下,亦稱為「產生酸」)的酸解離常數pKa。例如,於化合物B-1藉由曝光分解有兩個陽離子的情況下,會產生下述結構的酸。由化合物B-1產生的酸自左開始依次具有*-SO3
H及*-SO2
-NH-CO-*此兩個酸性部位(質子施體部位),源自各酸性部位的酸解離常數pKa為-3.41、-0.06。即,所述各化合物所附加的數值表示源自藉由曝光而由各化合物產生的酸的各酸性部位(質子施體部位)的酸解離常數pKa。
於測定由特定化合物B(化合物B-1~化合物B-29)產生的酸的酸解離常數pKa時,具體而言,將各化合物中的各陽離子部位置換為H+
而形成的化合物(例如,於化合物B-3的情況下,將兩個三苯基鋶陽離子置換為H+
而形成的化合物)作為對象,如上所述,使用ACD/Labs公司的軟體包1,藉由計算求出基於哈米特的取代基常數及公知文獻值的資料庫的值。另外,於無法藉由所述方法計算出pKa的情況下,採用基於DFT(密度泛函法)並藉由高斯(Gaussian)16而獲得的值。
化合物B-1~化合物B-18、化合物B-20~化合物B-26及化合物B-29的各化合物中,各化合物所附加的數值中最高的數值相當於源自結構部位Y的酸解離常數a2。再者,各化合物所附加的數值中除了最高數值以外的數值均相當於源自結構部位X的酸解離常數a1。
化合物B-27中,化合物所附加的數值中自最高開始的兩個數值相當於源自結構部位Y的酸解離常數a2,除此以外的數值均相當於源自結構部位X的酸解離常數a1。
[光酸產生劑C]
以下示出表3所示的光酸產生劑C(化合物C-1~化合物C-11)的結構。
[光降解性淬滅劑D]
以下示出表3中所示的光降解性淬滅劑D(化合物D-1~化合物D-12)的結構。
[其他淬滅劑E]
以下示出表3中所示的淬滅劑E(化合物E-1~化合物E-6)的結構。
[疏水性樹脂F]
以下示出表3中所示的疏水性樹脂F(樹脂F-1~樹脂F-7)。
樹脂F-1~樹脂F-7使用按照所述的樹脂A-1的合成方法(合成例1)合成的樹脂。表2中示出後述揭示的各重複單元的組成比(質量%比;自左依次對應)、重量平均分子量(Mw)及分散度(Mw/Mn)。
再者,樹脂F-1~樹脂F-7的重量平均分子量(Mw)及分散度(Mw/Mn)藉由GPC(載體:THF)進行測定(為聚苯乙烯換算量)。另外,樹脂的組成比(莫耳比)藉由13
C-NMR進行測定。
[表2]
表2 | 重複單元的質量比率 | Mw | Mw/Mn | |||
樹脂F-1 | 50 | 45 | 5 | - | 6500 | 1.52 |
樹脂F-2 | 50 | 50 | - | - | 25000 | 1.65 |
樹脂F-3 | 30 | 65 | 5 | - | 22000 | 1.55 |
樹脂F-4 | 40 | 40 | 20 | - | 12000 | 1.68 |
樹脂F-5 | 40 | 50 | 5 | 5 | 5500 | 1.49 |
樹脂F-6 | 90 | 8 | 2 | - | 12000 | 1.63 |
樹脂F-7 | 20 | 30 | 40 | 10 | 13000 | 1.55 |
以下示出表2所示的樹脂F-1~樹脂F-7的結構式。
[界面活性劑(H)]
以下示出表3所示的界面活性劑。
H-1:美佳法(Megafac)F176(迪愛生(DIC)(股)製造,氟系界面活性劑)
H-2:美佳法(Megafac)R08(迪愛生(DIC)(股)製造,氟系及矽系界面活性劑)
H-3:PF656(歐諾法(OMNOVA)公司製造,氟系界面活性劑)
[溶劑(G)]
以下示出表3所示的溶劑。
G-1:丙二醇單甲醚乙酸酯(Propylene Glycol Monomethyl Ether Acetate,PGMEA)
G-2:丙二醇單甲醚(Propylene Glycol Monomethyl Ether,PGME)
G-3:丙二醇單乙醚(PGEE)
G-4:環己酮
G-5:環戊酮
G-6:2-庚酮
G-7:乳酸乙酯
G-8:γ-丁內酯
G-9:碳酸伸丙酯
[抗蝕劑組成物的製備]
以固體成分濃度成為2.0質量%的方式混合表3所示的各成分。繼而,使所得的混合液按照最初為孔徑50 nm的聚乙烯製過濾器、其次為孔徑10 nm的尼龍製過濾器、最後為孔徑5 nm的聚乙烯製過濾器的順序流通並進行過濾,製備抗蝕劑組成物(Re-1~Re-31、Re'-1~Re'-4)。再者,所謂固體成分,是指溶劑以外的所有成分。將所得的抗蝕劑組成物在實施例及比較例中使用。
[表3]
表3 | 固體成分 | 溶劑G | ||||||||||||||
樹脂A | 特定化合物B | 光酸產生劑C | 光降解性淬滅劑D | 淬滅劑E | 樹脂F | 界面活性劑H | ||||||||||
種類 | 含量 (質量%) | 種類 | 含量 (質量%) | 種類 | 含量 (質量%) | 種類 | 含量 (質量%) | 種類 | 含量 (質量%) | 種類 | 含量 (質量%) | 種類 | 含量 (質量%) | 種類 | 混合比 (質量比) | |
Re-1 | A-1 | 82.0 | B-1 | 15.0 | C-7 | 3.0 | - | - | - | - | - | - | - | - | G-1/G-2 | 80/20 |
Re-2 | A-2 | 74.6 | B-2 | 15.3 | C-1 | 3.3 | - | - | E-1 | 0.2 | F-6 | 6.6 | - | - | G-1/G-5 | 85/15 |
Re-3 | A-3 | 72.5 | B-3 | 22.3 | C-2 | 5.0 | D-12 | 0.1 | - | - | F-1 | 0.1 | - | - | G-1/G-2 | 80/20 |
Re-4 | A-4 | 69.5 | B-4 | 5.0 | C-4 | 5.0 | D-11 | 20.0 | E-2 | 0.5 | - | - | - | - | G-1/G-5 | 85/15 |
Re-5 | A-5 | 82.0 | B-5 | 12.0 | C-3 | 6.0 | - | - | - | - | - | - | - | - | G-1/G-2 | 80/20 |
Re-6 | A-6 | 28.0 | B-6 | 69.0 | C-5 | 1.9 | - | - | - | - | F-2 | 1.1 | - | - | G-1/G-9 | 85/15 |
Re-7 | A-7 | 45.0 | B-7 | 45.0 | C-6 | 8.0 | - | - | E-3 | 1.9 | - | - | H-1 | 0.1 | G-1/G-7 | 90/10 |
Re-8 | A-8 | 82.0 | B-8 | 10.0 | C-3 | 6.0 | D-10 | 2.0 | - | - | - | - | - | - | G-1/G-2 | 80/20 |
Re-9 | A-9 | 82.0 | B-9 | 12.5 | C-7 | 3.2 | D-9 | 2.0 | - | - | F-3 | 0.3 | - | - | G-1/G-2 | 80/20 |
Re-10 | A-10 | 85.3 | B-10 | 10.0 | C-8 | 2.7 | D-8 | 2.0 | - | - | - | - | - | - | G-1/G-2/G-6 | 70/20/10 |
Re-11 | A-11 | 82.0 | B-11 | 14.5 | C-9 | 2.5 | - | - | E-4 | 1.0 | - | - | - | - | G-1/G-2 | 80/20 |
Re-12 | A-12 | 84.0 | B-12 | 10.0 | C-6/C-8 | 2.5/2.5 | - | - | - | - | F-4 | 1.0 | - | - | G-1/G-4 | 80/20 |
Re-13 | A-13 | 72.0 | B-13 | 6.0 | C-6 | 22.0 | - | - | - | - | - | - | - | - | G-1/G-2 | 80/20 |
Re-14 | A-14 | 82.4 | B-14 | 12.0 | - | - | D-1 | 4.5 | - | - | F-5 | 1.0 | H-2 | 0.1 | G-4 | 100 |
Re-15 | A-15 | 34.2 | B-15 | 61.3 | - | - | D-2 | 0.5 | E-5 | 4.0 | - | - | - | - | G-1/G-5 | 85/15 |
Re-16 | A-16 | 62.0 | B-16 | 32.0 | - | - | D-7 | 6.0 | - | - | - | - | - | - | G-1/G-2 | 80/20 |
Re-17 | A-17 | 72.0 | B-17 | 26.0 | C-10 | 1.5 | D-3 | 0.5 | - | - | - | - | - | - | G-1/G-3 | 75/25 |
Re-18 | A-18 | 78.0 | B-18 | 8.0 | C-9/C-10 | 2.0/2.0 | D-6 | 10.0 | - | - | - | - | - | - | G-1/G-2 | 80/20 |
Re-19 | A-19 | 82.0 | B-19 | 11.3 | - | - | D-4 | 6.7 | - | - | - | - | - | - | G-1/G-2 | 80/20 |
Re-20 | A-20 | 30.0 | B-20 | 56.5 | - | - | D-5 | 13.5 | - | - | - | - | - | - | G-1/G-2 | 80/20 |
Re-21 | A-21 | 72.0 | B-21 | 22.0 | - | - | D-4/D-5 | 3.0/3.0 | - | - | - | - | - | - | G-1/G-6 | 80/20 |
Re-22 | A-22 | 87.9 | B-22 | 6.0 | - | - | D-3 | 5.0 | E-6 | 1.0 | - | - | H-3 | 0.1 | G-1/G-8 | 85/15 |
Re-23 | A-23 | 67.4 | B-23 | 12.0 | C-11 | 4.0 | D-5 | 12.6 | - | - | F-7 | 4.0 | - | - | G-1/G-2/G-8 | 80/15/5 |
Re-24 | A-24 | 90.0 | B-24 | 8.0 | C-10 | 1.0 | D-2 | 1.0 | - | - | - | - | - | - | G-1/G-2 | 80/20 |
[表4]
表3(緊接上表) | 固體成分 | 溶劑G | ||||||||||||||
樹脂A | 特定化合物B | 光酸產生劑C | 光降解性淬滅劑D | 淬滅劑E | 樹脂F | 界面活性劑H | ||||||||||
種類 | 含量 (質量%) | 種類 | 含量 (質量%) | 種類 | 含量 (質量%) | 種類 | 含量 (質量%) | 種類 | 含量 (質量%) | 種類 | 含量 (質量%) | 種類 | 含量 (質量%) | 種類 | 混合比 (質量比) | |
Re-25 | A-25 | 75.9 | B-25 | 15.1 | C-6 | 9.0 | - | - | - | - | - | - | - | - | G-1/G-7 | 90/10 |
Re-26 | A-26 | 80.5 | B-26 | 18.0 | C-10 | 1.5 | - | - | - | - | - | - | - | - | G-1/G-4 | 80/20 |
Re-27 | A-27 | 81.2 | B-27 | 14.5 | C-11 | 4.0 | - | - | - | - | F-1/F-6 | 0.2/0.1 | - | - | G-1/G-2 | 80/20 |
Re-28 | A-28 | 67.7 | B-28 | 32.2 | - | - | - | - | - | - | - | - | H-3 | 0.1 | G-4 | 100 |
Re-29 | A-29 | 80.8 | B-29 | 17.8 | C-1 | 1.4 | - | - | - | - | - | - | - | - | G-1/G-5 | 85/15 |
Re-30 | A-30 | 72.0 | B-26/B-10 | 20.0/5.0 | C-1 | 3.0 | - | - | - | - | - | - | - | - | G-1/G-2 | 80/20 |
Re-31 | A-31 | 79.9 | B-28/B-10 | 15.0/5.0 | - | - | - | - | - | - | - | - | H-1 | 0.1 | G-1/G-3 | 75/25 |
Re'-1 | A'-1 | 82.0 | B-1 | 15.0 | C-7 | 3.0 | - | - | - | - | - | - | - | - | G-1/G-2 | 80/20 |
Re'-2 | A'-2 | 82.0 | B-1 | 15.0 | C-7 | 3.0 | - | - | - | - | - | - | - | - | G-1/G-2 | 80/20 |
Re'-3 | A'-3 | 82.0 | B-1 | 15.0 | C-7 | 3.0 | - | - | - | - | - | - | - | - | G-1/G-2 | 80/20 |
Re'-4 | A-1 | 82.0 | - | - | C-7 | 3.0 | - | - | E-5 | 15.0 | - | - | - | - | G-1/G-2 | 80/20 |
[圖案形成]
[EUV曝光、有機溶劑顯影]
於直徑12吋的矽晶圓上塗佈下層膜形成用組成物AL412(布魯爾科技(Brewer Science)公司製造),在205℃下進行60秒烘烤,形成膜厚20 nm的基底膜。於其上塗佈表4所示的抗蝕劑組成物,在100℃下進行60秒烘烤,形成膜厚30 nm的抗蝕劑膜。
使用EUV曝光裝置(埃庫斯泰克(Exitech)公司製造,微型曝光設備(Micro Exposure Tool),NA 0.3,四極(Quadrupol),外西格瑪0.68,內西格瑪0.36),以所得的圖案的平均線寬成為20 nm的方式,對具有所得的抗蝕劑膜的矽晶圓進行圖案照射。再者,作為光罩(reticle),使用線尺寸=20 nm、且線:空間=1:1的遮罩(mask)。
於將曝光後的抗蝕劑膜在90℃下進行60秒烘烤後,利用乙酸正丁酯顯影30秒,將其旋轉乾燥而獲得負型的圖案。
[評價]
<缺陷評價(缺陷抑制性)>
針對利用所述方法所得的圖案,使用UVision5(AMAT公司製造)以及SEMVisionG4(AMAT公司製造),計算每片矽晶圓的缺陷數,按照以下的評價基準進行評價。缺陷數越少,缺陷抑制性越良好。
「A」:缺陷數為50個以下
「B」:缺陷數超過50個且為100個以下
「C」:缺陷數超過100個且為200個以下
「D」:缺陷數超過200個且為300個以下
「E」:缺陷數超過300個且為400個以下
「F」:缺陷數超過400個且為500個以下
「G」:缺陷數超過500個且為600個以下
「H」:缺陷數超過600個且為700個以下
「I」:缺陷數超過700個
<解析性的評價(極限解析、nm)>
使用所述抗蝕劑圖案形成方法,求出形成目標尺寸的L/S圖案的最佳曝光量Eop(μC/cm2
)。關於所述Eop下的極限解析度,具體而言,在自最佳曝光量Eop開始使曝光量一點點地增大而形成L/S圖案時,使用測長掃描式電子顯微鏡(SEM(日立製作所(股)S-9380II))求出不倒塌而解析的圖案的最小尺寸。將其作為「極限解析(nm)」。極限解析的值越小,解析性越良好。
另外,極限解析(nm)較佳為17.0 nm以下、16.0 nm以下、15.0 nm以下、14.0 nm以下、13.0 nm以下、12.0 nm以下的順序。
以下示出表4。
再者,表4中,「樹脂(A)的特徵部」欄的「特定重複單元的結構[X1]」中,將樹脂(A)含有選自由所述式(5a)~式(5d)所組成的群組中的任一種以上的重複單元的情況表示為「A」,將不含的情況表示為「B」。
另外,表4中,「樹脂(A)的特徵部」欄的「特定重複單元的結構[X2]」中,將樹脂(A)包含選自由所述式(3a)~式(3d)所組成的群組中的任一種以上的重複單元的情況表示為「A」,將不含的情況表示為「B」。
另外,表4中,「樹脂(A)的特徵部」欄的「酸分解性基是否包含碳數7以下的脫離基」中,將樹脂(A)含有包含由碳數7以下的脫離基保護的極性基的酸分解性基的情況表示為「A」,將不含的情況表示為「B」。
[表5]
表4 | 抗蝕劑組成物 | 樹脂(A)的特徵部 | 評價 | |||
特定重複單元的結構[X1] | 特定重複單元的結構[X2] | 酸分解性基是否包含碳數7以下的脫離基 | [1]缺陷抑制性 | [2]極限解析 (nm) | ||
實施例1-1 | Re-1 | B | B | B | D | 14.7 |
實施例1-2 | Re-2 | B | B | B | D | 14.5 |
實施例1-3 | Re-3 | B | B | B | D | 14.6 |
實施例1-4 | Re-4 | B | B | B | D | 14.9 |
實施例1-5 | Re-5 | B | B | B | D | 14.3 |
實施例1-6 | Re-6 | B | B | B | D | 14.3 |
實施例1-7 | Re-7 | B | B | A | C | 13.7 |
實施例1-8 | Re-8 | B | B | B | D | 14.2 |
實施例1-9 | Re-9 | B | B | B | D | 14.5 |
實施例1-10 | Re-10 | B | B | B | D | 14.2 |
實施例1-11 | Re-11 | A | B | B | C | 13.5 |
實施例1-12 | Re-12 | A | B | B | C | 13.3 |
實施例1-13 | Re-13 | A | B | B | C | 13.4 |
實施例1-14 | Re-14 | A | B | A | B | 12.3 |
實施例1-15 | Re-15 | B | A | B | C | 13.8 |
實施例1-16 | Re-16 | A | A | B | B | 12.5 |
實施例1-17 | Re-17 | A | A | A | A | 11.8 |
實施例1-18 | Re-18 | A | A | B | B | 12.3 |
實施例1-19 | Re-19 | B | B | A | C | 13.6 |
實施例1-20 | Re-20 | A | B | A | B | 12.4 |
實施例1-21 | Re-21 | B | A | A | B | 12.6 |
實施例1-22 | Re-22 | B | B | A | C | 13.3 |
實施例1-23 | Re-23 | B | B | A | C | 13.3 |
實施例1-24 | Re-24 | B | B | A | C | 13.1 |
實施例1-25 | Re-25 | B | B | A | C | 13.6 |
實施例1-26 | Re-26 | B | B | A | C | 13.5 |
實施例1-27 | Re-27 | B | B | A | C | 13.4 |
實施例1-28 | Re-28 | B | B | A | C | 13.2 |
實施例1-29 | Re-29 | B | B | A | C | 13.7 |
實施例1-30 | Re-30 | B | B | A | C | 13.5 |
實施例1-31 | Re-31 | B | B | A | C | 13.6 |
比較例1-1 | Re'-1 | - | - | - | I | 19.2 |
比較例1-2 | Re'-2 | - | - | - | I | 19.3 |
比較例1-3 | Re'-3 | - | - | - | I | 19.7 |
比較例1-4 | Re'-4 | - | - | - | I | 17.8 |
如所述表4所示,確認了本發明的抗蝕劑組成物可形成解析性優異且缺陷性能(缺陷抑制性)優異的圖案。
尤其是,於樹脂(A)滿足下述條件A~條件C中的至少一個的情況下(較佳為於滿足至少兩個的情況下,更佳為於均滿足的情況下),確認了可形成抗蝕劑組成物的解析性更優異且缺陷抑制性更優異的圖案。
條件A:樹脂(A)包含選自由所述式(5a)~式(5d)所組成的群組中的任一種以上的重複單元。
條件B:樹脂(A)包含選自由所述式(3a)~式(3d)所組成的群組中的任一種以上的重複單元。
條件C:樹脂(A)含有包含由碳數7以下的脫離基保護的極性基的酸分解性基。
另一方面,比較例的抗蝕劑組成物中,該些性能不充分。
[EUV曝光、鹼性水溶液顯影]
於直徑12吋的矽晶圓上塗佈下層膜形成用組成物AL412(布魯爾科技(Brewer Science)公司製造),在205℃下進行60秒烘烤,形成膜厚20 nm的基底膜。於其上塗佈表5所示的抗蝕劑組成物,在100℃下進行60秒烘烤,形成膜厚30 nm的抗蝕劑膜。
使用EUV曝光裝置(埃庫斯泰克(Exitech)公司製造,微型曝光設備(Micro Exposure Tool),NA 0.3,四極(Quadrupol),外西格瑪0.68,內西格瑪0.36),以所得的圖案的平均線寬成為20 nm的方式,對具有所得的抗蝕劑膜的矽晶圓進行圖案照射。再者,作為光罩,使用線尺寸=20 nm、且線:空間=1:1的遮罩。
於將曝光後的抗蝕劑膜在90℃下進行60秒烘烤後,利用氫氧化四甲基銨水溶液(2.38質量%)顯影30秒,繼而利用純水淋洗30秒。然後,將其旋轉乾燥而獲得正型的圖案。
使用所得的正型的圖案,與所述同樣地進行缺陷抑制性、解析性的評價。
將評價結果示於下述表5。
再者,表5中,「樹脂(A)的特徵部」欄的「特定重複單元的結構[X1]」中,將樹脂(A)包含選自由所述式(5a)~式(5d)所組成的群組中的任一種以上的重複單元的情況表示為「A」,將不含的情況表示為「B」。
另外,表5中,「樹脂(A)的特徵部」欄的「特定重複單元的結構[X2]」中,將樹脂(A)包含選自由所述式(3a)~式(3d)所組成的群組中的任一種以上的重複單元的情況表示為「A」,將不含的情況表示為「B」。
另外,表5中,「樹脂(A)的特徵部」欄的「酸分解性基是否包含碳數7以下的脫離基」中,將樹脂(A)含有包含由碳數7以下的脫離基保護的極性基的酸分解性基的情況表示為「A」,將不含的情況表示為「B」。
[表6]
表5 | 抗蝕劑組成物 | 樹脂(A)的特徵部 | 評價 | |||
特定重複單元的結構[X1] | 特定重複單元的結構[X2] | 酸分解性基是否包含碳數7以下的脫離基 | [1]缺陷抑制性 | [2]極限解析 (nm) | ||
實施例2-1 | Re-1 | B | B | B | D | 14.6 |
實施例2-2 | Re-2 | B | B | B | D | 14.5 |
實施例2-3 | Re-3 | B | B | B | D | 14.9 |
實施例2-4 | Re-4 | B | B | B | D | 14.1 |
實施例2-5 | Re-5 | B | B | B | D | 14.1 |
實施例2-6 | Re-6 | B | B | B | D | 14.2 |
實施例2-7 | Re-7 | B | B | A | C | 13.4 |
實施例2-8 | Re-8 | B | B | B | D | 14.5 |
實施例2-9 | Re-9 | B | B | B | D | 14.3 |
實施例2-10 | Re-10 | B | B | B | D | 14.3 |
實施例2-11 | Re-11 | A | B | B | C | 13.6 |
實施例2-12 | Re-12 | A | B | B | C | 13.6 |
實施例2-13 | Re-13 | A | B | B | C | 13.3 |
實施例2-14 | Re-14 | A | B | A | B | 12.5 |
實施例2-15 | Re-15 | B | A | B | C | 13.2 |
實施例2-16 | Re-16 | A | A | B | B | 12.5 |
實施例2-17 | Re-17 | A | A | A | A | 11.9 |
實施例2-18 | Re-18 | A | A | B | B | 12.5 |
實施例2-19 | Re-19 | B | B | A | C | 13.7 |
實施例2-20 | Re-20 | A | B | A | B | 12.3 |
實施例2-21 | Re-21 | B | A | A | B | 12.7 |
實施例2-22 | Re-22 | B | B | A | C | 13.3 |
實施例2-23 | Re-23 | B | B | A | C | 13.4 |
實施例2-24 | Re-24 | B | B | A | C | 13.2 |
實施例2-25 | Re-25 | B | B | A | C | 13.6 |
實施例2-26 | Re-26 | B | B | A | C | 13.5 |
實施例2-27 | Re-27 | B | B | A | C | 13.3 |
實施例2-28 | Re-28 | B | B | A | C | 13.2 |
實施例2-29 | Re-29 | B | B | A | C | 13.3 |
實施例2-30 | Re-30 | B | B | A | C | 13.8 |
實施例2-31 | Re-31 | B | B | A | C | 13.6 |
比較例2-1 | Re'-1 | - | - | - | I | 19.5 |
比較例2-2 | Re'-2 | - | - | - | I | 19.3 |
比較例2-3 | Re'-3 | - | - | - | I | 19.6 |
比較例2-4 | Re'-4 | - | - | - | I | 17.7 |
如所述表5所示,確認了本發明的抗蝕劑組成物可形成解析性優異且缺陷性能(缺陷抑制性)優異的圖案。
尤其是,於樹脂(A)滿足下述條件A~條件C中的至少一個的情況下(較佳為於滿足至少兩個的情況下,更佳為於均滿足的情況下),確認了可形成抗蝕劑組成物的解析性更優異且缺陷抑制性更優異的圖案。
條件A:樹脂(A)包含選自由所述式(5a)~式(5d)所組成的群組中的任一種以上的重複單元。
條件B:樹脂(A)包含選自由所述式(3a)~式(3d)所組成的群組中的任一種以上的重複單元。
條件C:樹脂(A)含有包含由碳數7以下的脫離基保護的極性基的酸分解性基。
另一方面,比較例的抗蝕劑組成物中,該些性能並不充分。
無
Claims (7)
- 一種感光化射線性或感放射線性樹脂組成物,包含: 因酸的作用分解而極性增大的樹脂;以及 藉由光化射線或放射線的照射而產生酸的化合物, 所述因酸的作用分解而極性增大的樹脂包含選自由下述式(1)~式(5)所表示的重複單元所組成的群組中的一種以上, 所述藉由光化射線或放射線的照射而產生酸的化合物包含下述化合物(I)及化合物(II)中的任一種以上; 式(1)中,Re表示氫原子或取代基;「Cyclic」表示包含主鏈的碳原子的環; 式(2)中,「Cyclic'」表示以環狀結構構成主鏈的基; 式(3)中,Rb1 ~Rb4 各自獨立地表示氫原子或取代基;其中,Rb2 ~Rb4 中的至少一個表示除了氫原子以外的構成原子的數量為三個以上的有機基或包含羥基的基; 式(4)中,Rb1a 、Rb1b 及Rb2 ~Rb4 各自獨立地表示氫原子或取代基; 式(5)中,X、Y及Z各自獨立地表示氫原子或取代基;再者,式(5)中,X彼此、Y彼此及X與Y各自獨立地可彼此鍵結而形成環結構;其中,式(5)中,Y中的一種以上表示取代基,或者Y彼此相互連結而形成環結構,或者Y與X彼此連結而形成環結構; 化合物(I): 具有一個以上的下述結構部位X及一個以上的下述結構部位Y且藉由光化射線或放射線的照射而產生酸的化合物,所述酸包含源自下述結構部位X的下述第一酸性部位與源自下述結構部位Y的下述第二酸性部位; 結構部位X:包含陰離子部位A1 - 與陽離子部位M1 + 且藉由光化射線或放射線的照射而形成HA1 所表示的第一酸性部位的結構部位 結構部位Y:包含陰離子部位A2 - 與陽離子部位M2 + 且藉由光化射線或放射線的照射而形成HA2 所表示的第二酸性部位的結構部位 其中,化合物(I)滿足下述條件I; 條件I:所述化合物(I)中,將所述結構部位X中的所述陽離子部位M1 + 及所述結構部位Y中的所述陽離子部位M2 + 取代為H+ 而成的化合物PI具有源自將所述結構部位X中的所述陽離子部位M1 + 取代為H+ 而成的HA1 所表示的酸性部位的酸解離常數a1、以及源自將所述結構部位Y中的所述陽離子部位M2 + 取代為H+ 而成的HA2 所表示的酸性部位的酸解離常數a2,且所述酸解離常數a2大於所述酸解離常數a1; 化合物(II): 具有兩個以上的所述結構部位X及一個以上的下述結構部位Z且藉由光化射線或放射線的照射而產生酸的化合物,所述酸包含兩個以上的源自所述結構部位X的所述第一酸性部位、與下述結構部位Z 結構部位Z:可中和酸的非離子性的部位。
- 如請求項1或請求項2所述的感光化射線性或感放射線性樹脂組成物,其中所述因酸的作用分解而極性增大的樹脂包含含有極性基由因酸的作用而脫離的脫離基保護的酸分解性基的酸分解性重複單元,所述脫離基的碳數為7以下。
- 一種抗蝕劑膜,使用如請求項1至請求項4中任一項所述的感光化射線性或感放射線性樹脂組成物而形成。
- 一種圖案形成方法,包括: 使用如請求項1至請求項4中任一項所述的感光化射線性或感放射線性樹脂組成物而於基板上形成抗蝕劑膜的步驟; 對所述抗蝕劑膜進行曝光的步驟;以及 使用顯影液對經曝光的所述抗蝕劑膜進行顯影而形成圖案的步驟。
- 一種電子元件的製造方法,包括如請求項6所述的圖案形成方法。
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