TW202217451A - 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器件的製造方法 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種可獲得良好形狀的圖案的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、及電子器件的製造方法。本發明的感光化射線性或感放射線性樹脂組成物包含:含有式(X)所表示的陽離子的鹽、以及因酸的作用發生分解而極性增大的樹脂。
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、及電子器件的製造方法。
繼KrF準分子雷射(波長248 nm的光)用抗蝕劑以後,為了彌補由光吸收所致的感度降低,一直使用利用化學增幅的圖案形成方法。例如於正型的化學增幅法中,首先曝光部中包含的光酸產生劑藉由光照射發生分解而產生酸。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包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。之後,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。
為了半導體元件的微細化,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波長193 nm的光的ArF準分子雷射作為光源的曝光機。另外,近年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。於此種狀況下,作為抗蝕劑組成物,提出各種結構。
例如,於專利文獻1中作為感光化射線性或感放射線性樹脂組成物中包含的成分,揭示下述式(I)所表示的鹽。
[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中所記載的感光化射線性或感放射線性樹脂組成物進行了研究,結果發現使用所述感光化射線性或感放射線性樹脂組成物而形成的圖案的剖面形狀容易成為非矩形形狀(錐狀)。具體而言,於顯影後的圖案中將圖案底部的圖案線寬設為Lb,圖案上部的圖案線寬設為La的情況下,發現於正型顯影時La/Lb的值過大,於負型顯影時Lb/La過大。即,發現存在進一步改善圖案的形狀(進一步矩形化)的餘地。
因此,本發明的課題在於提供一種可獲得良好形狀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、及電子器件的製造方法。
[解決課題之手段]
本發明者等人發現可藉由以下結構來解決所述課題。
〔1〕 一種感光化射線性或感放射線性樹脂組成物,包含:含有後述的式(X)所表示的陽離子的鹽、以及因酸的作用發生分解而極性增大的樹脂。
〔2〕 如〔1〕所述的感光化射線性或感放射線性樹脂組成物,其中式(X)中,Ar
X為經選自由包含氟原子的基、及包含碘原子的基所組成的群組中的基取代的芳基。
〔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,其中式(X)中,L
X為包含氧原子的二價連結基。
〔4〕 如〔1〕至〔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,其中式(X)中,R
X11~R
X12中的至少一個為烴基。
〔5〕 如〔1〕至〔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,其中含有式(X)所表示的陽離子的鹽為選自由化合物(I)~化合物(II)所組成的群組中的至少一種。
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A
1 -與陽離子部位M
1 +、且藉由光化射線或放射線的照射而形成HA
1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A
2 -與陽離子部位M
2 +、且藉由光化射線或放射線的照射而形成HA
2所表示的第二酸性部位的結構部位
其中,一個以上的結構部位X中的陽離子部位M
1 +及一個以上的結構部位Y中的陽離子部位M
2 +的至少一個表示式(X)所表示的陽離子。
另外,化合物(I)滿足下述條件I。
條件I:化合物(I)中,將結構部位X中的陽離子部位M
1 +及結構部位Y中的陽離子部位M
2 +取代為H
+而成的化合物PI具有酸解離常數a1與酸解離常數a2,所述酸解離常數a1源自將結構部位X中的陽離子部位M
1 +取代為H
+而成的HA
1所表示的酸性部位,所述酸解離常數a2源自將結構部位Y中的陽離子部位M
2 +取代為H
+而成的HA
2所表示的酸性部位,且酸解離常數a2比酸解離常數a1大。
化合物(II):
具有兩個以上的結構部位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源自結構部位X的第一酸性部位、與結構部位Z。
結構部位Z:能夠中和酸的非離子性的部位
其中,兩個以上的結構部位X中的陽離子部位M
1 +的至少一個表示式(X)所表示的陽離子。
〔6〕 如〔1〕至〔5〕中任一項所述的感光化射線性或感放射線性樹脂組成物,其中因酸的作用發生分解而極性增大的樹脂包含酸基。
〔7〕 如〔1〕至〔6〕中任一項所述的感光化射線性或感放射線性樹脂組成物,其中因酸的作用發生分解而極性增大的樹脂包含具有酸基的重複單元。
〔8〕 如〔1〕至〔7〕中任一項所述的感光化射線性或感放射線性樹脂組成物,進而包含溶劑。
〔9〕 一種抗蝕劑膜,使用如〔1〕至〔8〕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。
〔10〕 一種圖案形成方法,具有:
使用如〔1〕至〔8〕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;
對抗蝕劑膜進行曝光的步驟;以及
使用顯影液對經曝光的抗蝕劑膜進行顯影的步驟。
〔11〕 一種電子器件的製造方法,包括如〔10〕所述的圖案形成方法。
[發明的效果]
根據本發明,可提供可獲得良好形狀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、及電子器件的製造方法。
以下,對本發明進行詳細說明。
以下記載的結構要件的說明有時基於本發明的具代表性的實施態樣而成,但本發明並不限定於此種實施態樣。
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含有取代基的基。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,本說明書中,所謂「有機基」是指包含至少一個碳原子的基。
作為取代基,只要無特別說明,則較佳為一價取代基。
本說明書中,所謂「光化射線」或「放射線」是指例如水銀燈的明線光譜、準分子雷射所代表的遠紫外線、極紫外線(EUV光:Extreme Ultraviolet)、X射線、及電子束(EB:Electron Beam)。
本說明書中,所謂「光」是指光化射線或放射線。
本說明書中,所謂「曝光」,只要無特別說明,則不僅包含利用水銀燈的明線光譜、準分子雷射所代表的遠紫外線、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,重量平均分子量(Mw)、數量平均分子量(Mn)、及分散度(以下亦稱為「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)公司製造的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/min、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的值全部表示使用該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)。
另外,pKa亦藉由分子軌道計算法來求出。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,除此以外亦於文獻等中報告了各種方法,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。
本說明書中,所謂pKa,如所述般是指使用軟體包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,於無法藉由該方法來算出pKa的情況下,設為採用基於密度泛函法(DFT)並藉由高斯(Gaussian)16而獲得的值。
另外,本說明書中,pKa如所述般是指「水溶液中的pKa」,於無法算出水溶液中的pKa的情況下,設為採用「二甲基亞碸(dimethyl sulfoxide,DMSO)溶液中的pKa」。
[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:含有式(X)所表示的陽離子(以下亦稱為「特定陽離子」)的鹽(以下亦稱為「化合物(X)」)、以及因酸的作用發生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)」)。
作為本發明的抗蝕劑組成物的特徵點,可列舉包含化合物(X),藉由所述結構而可獲得良好形狀的圖案。
於使用本發明的抗蝕劑組成物的情況下獲得所期望的效果的機理的詳細情況雖不明確,但本發明者等人如以下般推測。
本發明者等人推測:化合物(X)為含有特定陽離子的鹽,通常作為光酸產生劑發揮作用。或者,化合物(X)中,特定陽離子具有經包含鹵素原子的基取代的芳基。此種化合物(X)由於所產生的酸的質子與經包含鹵素原子的基取代的芳基(特別是包含鹵素原子的基)的相互作用而難以於曝光後的抗蝕劑膜內擴散,其結果,所形成的圖案的剖面形狀進行矩形化。
以下,本說明書中,將可獲得更良好的形狀的圖案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,可為鹼顯影用的抗蝕劑組成物,亦可為有機溶劑顯影用的抗蝕劑組成物。
抗蝕劑組成物典型而言為化學增幅型的抗蝕劑組成物。
以下,首先對抗蝕劑組成物的各種成分進行詳述。
〔光酸產生劑〕
抗蝕劑組成物包含化合物(X)。
化合物(X)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)發揮功能。
再者,抗蝕劑組成物如後述般除包含化合物(X)以外,亦可進而包含其他光酸產生劑(以下亦稱為「光酸產生劑(B)」)。
以下,首先對化合物(X)進行說明。
<化合物(X)>
化合物(X)為含有特定陽離子的鹽。
式(X)中,Ar
X表示經包含鹵素原子的基取代的芳基。
Ar
X所表示的芳基可為單環或多環。另外,所述芳基可為包含氧原子、氮原子、或硫原子等的雜環。
作為所述雜環,例如可列舉:吡咯環、呋喃環、噻吩環、吲哚環、苯並呋喃環、及苯並噻吩環。
所述芳基的碳數(Ar
X的碳數)較佳為6~20,更佳為6~15,進而佳為6~10。
所謂包含鹵素原子的基是指鹵素原子本身、及包含鹵素原子作為取代基的一部分的基。
作為鹵素原子,例如可列舉:氟原子、氯原子、溴原子、及碘原子,較佳為氟原子、或碘原子。
作為包含鹵素原子的基,例如可列舉:鹵素原子、鹵化烷基、鹵化烷氧基、及鹵化芳基。
所述芳基所具有的鹵素原子的數量較佳為1~20,更佳為1~15,進而佳為1~10。
所述芳基所具有的包含鹵素原子的基的數量較佳為1~10,更佳為1~5,進而佳為1~3。
所述芳基中,除可取代有包含鹵素原子的基以外,亦可進而取代有不包含鹵素原子的基。作為所述不包含鹵素原子的基,較佳為烷基(較佳為碳數1~6)、烷氧基、或烷氧基羰基,更佳為烷基(較佳為碳數1~6)、或烷氧基(較佳為碳數1~6)。
作為所述芳基,較佳為苯基或萘基,更佳為苯基。
R
X11~R
X16分別獨立地表示氫原子或烴基。
R
X11~R
X12中的至少一個較佳為烴基。R
X13~R
X16較佳為表示氫原子。
所述烴基可為直鏈狀、分支鏈狀、或環狀。
作為所述烴基,例如可列舉:烷基、環烷基、烯基、及芳基,較佳為烷基。
所述烴基的碳數較佳為1~20,更佳為1~10,進而佳為1~5。
R
X11與R
X12可相互鍵結而形成環,R
X11與R
X13~R
X16中的至少一個、或者R
X12與R
X13~R
X16中的至少一個可相互鍵結而形成環。
n及m分別獨立地表示1以上的整數。
作為n及m,較佳為1~10的整數,更佳為1~5的整數,進而佳為1~3的整數,特佳為2。另外,n及m較佳為表示同一整數。
於n表示2以上的整數的情況下,兩個以上的R
X13彼此、及兩個以上的R
X14彼此可相同,亦可不同。另外,於m表示2以上的整數的情況下,兩個以上的R
X15彼此、及兩個以上的R
X16彼此可相同,亦可不同。
L
X表示二價連結基。
作為二價連結基,例如可列舉:-CO-、-NR
A-、-O-、-S-、-SO-、-SO
2-、-N(SO
2-R
A)-、伸烷基、伸環烷基、伸烯基、及將該些的多個組合而成的二價連結基,較佳為包含氧原子的二價連結基。
作為包含氧原子的二價連結基,例如可列舉:-CO-、-O-、-SO-、-SO
2-、-N(SO
2-R
A)-、及將該些的多個組合而成的二價連結基。作為R
A,可列舉氫原子或碳數1~6的烷基。
其中,作為包含氧原子的二價連結基,較佳為-O-、-CO-、或-N(SO
2-R
A)-,更佳為-O-、或-CO-。
所謂包含氧原子的二價連結基是指氧原子本身、及包含氧原子作為二價連結基的一部分的二價連結基。
包含氧原子的二價連結基所具有的氧原子的數量較佳為1~3,更佳為1~2,進而佳為1。
作為特定陽離子,較佳為式(X-1)所表示的陽離子。
式(X-1)中,X
1表示包含鹵素原子的基。
X
1與所述式(X)中Ar
x所具有的包含鹵素原子的基為相同含義,較佳範圍亦相同。
Y
1表示不包含鹵素原子的基。
作為所述不包含鹵素原子的基,較佳為烷基(較佳為碳數1~6)、烷氧基、或烷氧基羰基,更佳為烷基(較佳為碳數1~6)、或烷氧基。
所謂不包含鹵素原子的基是指不包含鹵素原子作為取代基的一部分的基。即,Y
1表示X
1所表示的包含鹵素原子的基以外的基。
a表示1~5的整數,b表示0~4的整數,a+b為1~5。
作為a,較佳為1~4的整數。作為b,較佳為1~4的整數。
R
X20~R
X29分別獨立地表示氫原子或烴基。
R
X20~R
X21與所述式(X)中R
X11~R
X12為相同含義,較佳範圍亦相同。
R
X22~R
X29所表示的烴基可為直鏈狀、分支鏈狀、或環狀。
作為R
X22~R
X29所表示的烴基,例如可列舉:烷基、環烷基、烯基、及芳基,較佳為烷基。
R
X22~R
X29所表示的烴基的碳數較佳為1~20,更佳為1~10,進而佳為1~5。
R
X20與R
X21可相互鍵結而形成環,R
X20與R
X22~R
X25中的至少一個、或者R
X21與R
X26~R
X29中的至少一個可相互鍵結而形成環。
較佳為R
X22~R
X29中的至少兩個表示氫原子,更佳為R
X22~R
X29中的至少四個表示氫原子,進而佳為R
X22~R
X29中的至少六個表示氫原子。
特定陽離子可單獨使用一種,亦可使用兩種以上。
化合物(X)較佳為包含有機陰離子。
作為有機陰離子,並無特別限制,可列舉一價或二價以上的有機陰離子。
作為有機陰離子,較佳為引起親核反應的能力明顯低的陰離子,更佳為非親核性陰離子。
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)、磺醯基醯亞胺陰離子、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。
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直鏈狀或分支鏈狀的烷基,亦可為環烷基,較佳為碳數1~30的直鏈狀或分支鏈狀的烷基、或者碳數3~30的環烷基。
所述烷基例如可為氟烷基(可具有氟原子以外的取代基。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。
所述列舉的烷基、環烷基、及芳基可具有取代基。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)。
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。
作為碳數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。
作為磺醯基醯亞胺陰離子,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、烷基氧基磺醯基、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可相互鍵結而形成環結構。藉此,酸強度增加。
作為其他非親核性陰離子,例如可列舉:氟化磷(例如,PF
6 -)、氟化硼(例如,BF
4 -)、及氟化銻(例如,SbF
6 -)。
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。其中,更佳為全氟脂肪族磺酸根陰離子(較佳為碳數4~8)、或具有氟原子的苯磺酸根陰離子,進而佳為九氟丁烷磺酸根陰離子、全氟辛烷磺酸根陰離子、五氟苯磺酸根陰離子、或3,5-雙(三氟甲基)苯磺酸根陰離子。
作為非親核性陰離子,亦較佳為下述式(AN1)所表示的陰離子。
式(AN1)中,o表示1~3的整數。p表示0~10的整數。q表示0~10的整數。
Xf表示氟原子、或經至少一個氟原子取代的烷基。該烷基的碳數較佳為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CF
3,進而佳為兩個Xf均為氟原子。
R
4及R
5分別獨立地表示氫原子、氟原子、烷基、或經至少一個氟原子取代的烷基。於R
4及R
5存在多個的情況下,R
4及R
5可分別相同亦可不同。
R
4及R
5所表示的烷基較佳為碳數1~4。所述烷基亦可具有取代基。作為R
4及R
5,較佳為氫原子。
經至少一個氟原子取代的烷基的具體例及較佳的態樣與式(AN1)中的Xf的具體例及較佳的態樣相同。
L表示二價連結基。
於L存在多個的情況下,L可分別相同亦可不同。
作為二價連結基,例如可列舉:-O-CO-O-、-COO-、-CONH-、-CO-、-O-、-S-、-SO-、-SO
2-、伸烷基(較佳為碳數1~6)、伸環烷基(較佳為碳數3~15)、伸烯基(較佳為碳數2~6)、及將該些的多個組合而成的二價連結基。其中,作為二價連結基,較佳為-O-CO-O-、-COO-、-CONH-、-CO-、-O-、-SO
2-、-O-CO-O-伸烷基-、-COO-伸烷基-、或-CONH-伸烷基-,更佳為-O-CO-O-、-O-CO-O-伸烷基-、-COO-、-CONH-、-SO
2-、或-COO-伸烷基-。
W表示包含環狀結構的有機基。其中,較佳為環狀的有機基。
作為環狀的有機基,例如可列舉:脂環基、芳基、及雜環基。
脂環基可為單環,亦可為多環。作為單環的脂環基,例如可列舉:環戊基、環己基、及環辛基等單環的環烷基。作為多環的脂環基,例如可列舉:降冰片基、三環癸烷基、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,較佳為降冰片基、三環癸烷基、四環癸烷基、四環十二烷基、及金剛烷基等具有碳數7以上的大體積結構的脂環基。
芳基可為單環或多環。作為所述芳基,例如可列舉:苯基、萘基、菲基、及蒽基。
雜環基可為單環或多環。其中,於為多環的雜環基的情況下,可進一步抑制酸的擴散。另外,雜環基可具有芳香族性,亦可不具有芳香族性。作為具有芳香族性的雜環,例如可列舉:呋喃環、噻吩環、苯並呋喃環、苯並噻吩環、二苯並呋喃環、二苯並噻吩環、及吡啶環。作為不具有芳香族性的雜環,例如可列舉:四氫吡喃環、內酯環、磺內酯環、及十氫異喹啉環。作為雜環基中的雜環,較佳為呋喃環、噻吩環、吡啶環、或十氫異喹啉環。
所述環狀的有機基可具有取代基。作為所述取代基,例如可列舉:烷基(可為直鏈狀及分支鏈狀的任一種,較佳為碳數1~12)、環烷基(可為單環、多環、及螺環的任一種,較佳為碳數3~20)、芳基(較佳為碳數6~14)、羥基、烷氧基、酯基、醯胺基、胺基甲酸酯基、脲基、硫醚基、磺醯胺基、及磺酸酯基。再者,構成環狀的有機基的碳(有助於環形成的碳)亦可為羰基碳。
作為式(AN1)所表示的陰離子,較佳為SO
3 --CF
2-CH
2-OCO-(L)
q'-W、SO
3 --CF
2-CHF-CH
2-OCO-(L)
q'-W、SO
3 --CF
2-COO-(L)
q'-W、SO
3 --CF
2-CF
2-CH
2-CH
2-(L)
q-W、或SO
3 --CF
2-CH(CF
3)-OCO-(L)
q'-W。此處,L、q及W與式(AN1)相同。q'表示0~10的整數。
作為非親核性陰離子,亦較佳為下述式(AN2)所表示的陰離子。
式(AN2)中,X
B1及X
B2分別獨立地表示氫原子、或不具有氟原子的一價有機基。
X
B1及X
B2較佳為氫原子。
X
B3及X
B4分別獨立地表示氫原子、或一價有機基。較佳為X
B3及X
B4的至少一者為氟原子或具有氟原子的一價有機基,更佳為X
B3及X
B4兩者為氟原子或具有氟原子的一價有機基。進而佳為X
B3及X
B4兩者為經氟取代的烷基。
L、q及W與式(AN1)相同。
作為非親核性陰離子,較佳為下述式(AN3)所表示的陰離子。
式(AN3)中,Xa分別獨立地表示氟原子、或經至少一個氟原子取代的烷基。Xb分別獨立地表示氫原子、或不具有氟原子的有機基。o、p、q、R
4、R
5、L、及W的定義及較佳的態樣與式(AN1)相同。
作為非親核性陰離子,亦較佳為下述式(AN4)所表示的陰離子。
式(AN4)中,R
1及R
2分別獨立地表示非拉電子性基的取代基或氫原子。
作為所述非拉電子性基的取代基,例如可列舉:烴基、羥基、氧基烴基、氧基羰基烴基、胺基、烴取代胺基、及烴取代醯胺基。
另外,作為非拉電子性基的取代基,較佳為分別獨立地為-R'、-OH、-OR'、-OCOR'、-NH
2、-NR'
2、-NHR'、或-NHCOR'。R'為一價烴基。
作為所述R'所表示的一價烴基,例如可列舉:甲基、乙基、丙基、及丁基等烷基;乙烯基、丙烯基、及丁烯基等烯基;乙炔基、丙炔基、及丁炔基等炔基等一價的直鏈狀或分支鏈狀的烴基;環丙基、環丁基、環戊基、環己基、降冰片基、及金剛烷基等環烷基;環丙烯基、環丁烯基、環戊烯基、及降冰片烯基等環烯基等一價的脂環烴基;苯基、甲苯基、二甲苯基、均三甲苯基、萘基、甲基萘基、蒽基、及甲基蒽基等芳基;苄基、苯乙基、苯基丙基、萘基甲基、及蒽基甲基等芳烷基等一價的芳香族烴基。
其中,R
1及R
2較佳為分別獨立地為烴基(較佳為環烷基)或氫原子。
式(AN4)中,L表示包含一個以上的連結基S與一個以上的可具有取代基的伸烷基的組合的二價連結基、或包含一個以上的連結基S的二價連結基。
連結基S為選自由*
A-O-CO-O-*
B、*
A-CO-*
B、*
A-CO-O-*
B、*
A-O-CO-*
B、*
A-O-*
B、*
A-S-*
B、及*
A-SO
2-*
B所組成的群組中的基。
其中,於L是作為「包含一個以上的連結基S與一個以上的可具有取代基的伸烷基的組合的二價連結基」的一形態的「包含一個以上的連結基S與一個以上的不具有取代基的伸烷基的組合的二價連結基」的情況下,連結基S較佳為選自由*
A-O-CO-O-*
B、*
A-CO-*
B、*
A-O-CO-*
B、*
A-O-*
B、*
A-S-*
B、及*
A-SO
2-*
B所組成的群組中的基。換言之,於「包含一個以上的連結基S與一個以上的可具有取代基的伸烷基的組合的二價連結基」中的伸烷基均為未經取代伸烷基的情況下,連結基S較佳為選自由*
A-O-CO-O-*
B、*
A-CO-*
B、*
A-O-CO-*
B、*
A-O-*
B、*
A-S-*
B、及*
A-SO
2-*
B所組成的群組中的基。
*
A表示式(AN4)中的R
3側的鍵結位置,*
B表示式(AN4)中的-SO
3 -側的鍵結位置。
於包含一個以上的連結基S與一個以上的可具有取代基的伸烷基的組合的二價連結基中,連結基S可僅存在一個,亦可存在兩個以上。同樣地,可具有取代基的伸烷基可僅存在一個,亦可存在兩個以上。於所述連結基S存在多個的情況下,存在多個的連結基S可分別相同亦可不同。於所述伸烷基存在多個的情況下,存在多個的伸烷基可分別相同亦可不同。
再者,連結基S彼此可連續地鍵結。其中,較佳為選自由*
A-CO-*
B、*
A-O-CO-*
B、及*
A-O-*
B所組成的群組中的基連續地鍵結而不形成「*
A-O-CO-O-*
B」。另外,較佳為選自由*
A-CO-*
B及*
A-O-*
B所組成的群組中的基連續地鍵結而不形成「*
A-O-CO-*
B」及「*
A-CO-O-*
B」中的任一者。
於包含一個以上的連結基S的二價連結基中,連結基S可僅存在一個,亦可存在兩個以上。於連結基S存在多個的情況下,存在多個時的連結基S可分別相同亦可不同。
於該情況下,亦較佳為選自由*
A-CO-*
B、*
A-O-CO-*
B、及*
A-O-*
B所組成的群組中的基連續地鍵結而不形成「*
A-O-CO-O-*
B」。另外,較佳為選自由*
A-CO-*
B及*
A-O-*
B所組成的群組中的基連續地鍵結而不形成「*
A-O-CO-*
B」及「*
A-CO-O-*
B」中的任一者。
其中,於任一情況下,L中相對於-SO
3 -而為β位的原子並非具有氟原子作為取代基的碳原子。
再者,於所述β位的原子為碳原子的情況下,只要氟原子不直接取代於所述碳原子上即可,所述碳原子亦可含有具有氟原子的取代基(例如,三氟甲基等氟烷基)。
另外,換言之,所謂所述β位的原子是指與式(AN4)中的-C(R
1)(R
2)-直接鍵結的L中的原子。
其中,L較佳為僅具有一個連結基S。
即,L較佳為表示包含一個連結基S與一個以上的可具有取代基的伸烷基的組合的二價連結基、或包含一個連結基S的二價連結基。
L較佳為例如下述式(AN4-2)所表示的基。
*
a-(CR
2a 2)
X-Q-(CR
2b 2)
Y-*
b(AN4-2)
式(AN4-2)中,*
a表示與式(AN4)中的R
3的鍵結位置。
*
b表示與式(AN4)中的-C(R
1)(R
2)-的鍵結位置。
X及Y分別獨立地表示0~10的整數,較佳為0~3的整數。
R
2a及R
2b分別獨立地表示氫原子或取代基。
於R
2a及R
2b分別存在多個的情況下,存在多個的R
2a及R
2b可分別相同亦可不同。
其中,於Y為1以上的情況下,與式(AN4)中的-C(R
1)(R
2)-直接鍵結的CR
2b 2中的R
2b為氟原子以外。
Q表示*
A-O-CO-O-*
B、*
A-CO-*
B、*
A-CO-O-*
B、*
A-O-CO-*
B、*
A-O-*
B、*
A-S-*
B、或*
A-SO
2-*
B。
其中,於式(AN4-2)中的X+Y為1以上、且式(AN4-2)中的R
2a及R
2b的任一者均為氫原子的情況下,Q表示*
A-O-CO-O-*
B、*
A-CO-*
B、*
A-O-CO-*
B、*
A-O-*
B、*
A-S-*
B、或*
A-SO
2-*
B。
*
A表示式(AN4)中的R
3側的鍵結位置,*
B表示式(AN4)中的-SO
3 -側的鍵結位置。
式(AN4)中,R
3表示有機基。
所述有機基只要具有一個以上的碳原子,則並無限制,可為直鏈狀的基(例如,直鏈狀的烷基),亦可為分支鏈狀的基(例如,第三丁基等分支鏈狀的烷基),抑或可為環狀的基。所述有機基可具有取代基,亦可不具有取代基。所述有機基可具有雜原子(氧原子、硫原子、及/或氮原子等),亦可不具有。
其中,R
3較佳為具有環狀結構的有機基。所述環狀結構可為單環亦可為多環,亦可具有取代基。包含環狀結構的有機基中的環較佳為與式(AN4)中的L直接鍵結。
所述具有環狀結構的有機基例如可具有雜原子(氧原子、硫原子、及/或氮原子等),亦可不具有。雜原子可與形成環狀結構的碳原子的一個以上進行取代。
所述具有環狀結構的有機基較佳為例如環狀結構的烴基、內酯環基、及磺內酯環基。其中,所述具有環狀結構的有機基較佳為環狀結構的烴基。
所述環狀結構的烴基較佳為單環或多環的環烷基。該些基可具有取代基。
所述環烷基可為單環(環己基等)亦可為多環(金剛烷基等),碳數較佳為5~12。
作為所述內酯環基及磺內酯環基,較佳為例如於後述的式(LC1-1)~式(LC1-21)所表示的結構、及式(SL1-1)~式(SL1-3)所表示的結構的任一者,自構成內酯結構或磺內酯結構的環員原子中去掉一個氫原子而成的基。
作為非親核性陰離子,可為苯磺酸根陰離子,較佳為由分支鏈狀的烷基或環烷基取代的苯磺酸根陰離子。
作為非親核性陰離子,亦較佳為下述式(AN5)所表示的芳香族磺酸根陰離子。
式(AN5)中,Ar表示芳基(苯基等),亦可進而具有磺酸根陰離子、及-(D-B)基以外的取代基。作為可進而具有的取代基,例如可列舉氟原子及羥基。
n表示0以上的整數。作為n,較佳為1~4,更佳為2~3,進而佳為3。
D表示單鍵或二價連結基。作為二價連結基,可列舉:醚基、硫醚基、羰基、亞碸基、碸基、磺酸酯基、酯基、及包含該些的兩種以上的組合的基。
B表示烴基。
B較佳為脂肪族烴結構。B更佳為異丙基、環己基、可進而具有取代基的芳基(三環己基苯基等)。
作為非親核性陰離子,亦較佳為二磺醯胺陰離子。
二磺醯胺陰離子例如為由N
-(SO
2-R
q)
2所表示的陰離子。
此處,R
q表示可具有取代基的烷基,較佳為氟烷基,更佳為全氟烷基。兩個R
q可相互鍵結而形成環。兩個R
q相互鍵結而形成的基較佳為可具有取代基的伸烷基,更佳為氟伸烷基,進而佳為全氟伸烷基。所述伸烷基的碳數較佳為2~4。
另外,作為非親核性陰離子,亦可列舉下述式(d1-1)~式(d1-4)所表示的陰離子。
式(d1-1)中,R
51表示可具有取代基(例如,羥基)的烴基(例如,苯基等芳基)。
式(d1-2)中,Z
2c表示可具有取代基的碳數1~30的烴基(其中,於與S鄰接的碳原子上未取代有氟原子)。
Z
2c中的所述烴基可為直鏈狀亦可為分支鏈狀,亦可具有環狀結構。另外,所述烴基中的碳原子(較佳為所述烴基具有環狀結構時的作為環員原子的碳原子)可為羰基碳(-CO-)。作為所述烴基,例如可列舉含有可具有取代基的降冰片基的基。形成所述降冰片基的碳原子可為羰基碳。
另外,式(d1-2)中的「Z
2c-SO
3 -」較佳為與所述式(AN1)~式(AN5)所表示的陰離子不同。例如,Z
2c較佳為芳基以外。另外,例如Z
2c中的相對於-SO
3 -而為α位及β位的原子較佳為具有氟原子作為取代基的碳原子以外的原子。例如,Z
2c中相對於-SO
3 -而為α位的原子及/或β位的原子較佳為環狀基中的環員原子。
式(d1-3)中,R
52表示有機基(較佳為具有氟原子的烴基),Y
3表示直鏈狀、分支鏈狀、或環狀的伸烷基、伸芳基、或者羰基,Rf表示烴基。
式(d1-4)中,R
53~R
54表示有機基(較佳為具有氟原子的烴基)。R
53~R
54亦可相互鍵結而形成環。
有機陰離子可單獨使用一種,亦可使用兩種以上。
化合物(X)亦較佳為選自由化合物(I)~化合物(II)所組成的群組中的至少一種。
(化合物(I))
化合物(I)為如下化合物: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A
1 -與陽離子部位M
1 +且藉由光化射線或放射線的照射而形成HA
1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A
2 -與陽離子部位M
2 +且藉由光化射線或放射線的照射而形成HA
2所表示的第二酸性部位的結構部位
其中,一個以上的結構部位X中的陽離子部位M
1 +及一個以上的結構部位Y中的陽離子部位M
2 +的至少一個表示式(X)所表示的陽離子。
另外,所述化合物(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M
1 +及所述結構部位Y中的所述陽離子部位M
2 +取代為H
+而成的化合物PI具有酸解離常數a1與酸解離常數a2,所述酸解離常數a1源自將所述結構部位X中的所述陽離子部位M
1 +取代為H
+而成的HA
1所表示的酸性部位,所述酸解離常數a2源自將所述結構部位Y中的所述陽離子部位M
2 +取代為H
+而成的HA
2所表示的酸性部位,且所述酸解離常數a2比所述酸解離常數a1大。
以下,對條件I進行更具體的說明。
於化合物(I)例如為產生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的酸的化合物的情況下,化合物PI相當於「具有HA
1與HA
2的化合物」。
此種化合物PI的酸解離常數a1及酸解離常數a2若更具體地進行說明,則於求出化合物PI的酸解離常數的情況下,化合物PI為「具有A
1 -與HA
2的化合物」時的pKa為酸解離常數a1,所述「具有A
1 -與HA
2的化合物」為「具有A
1 -與A
2 -的化合物」時的pKa為酸解離常數a2。
另外,於化合物(I)例如為產生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的酸的化合物的情況下,化合物PI相當於「具有兩個HA
1與一個HA
2的化合物」。
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A
1 -以及一個HA
1與一個HA
2的化合物」時的酸解離常數、以及「具有一個A
1 -以及一個HA
1與一個HA
2的化合物」為「具有兩個A
1 -與一個HA
2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A
1 -與一個HA
2的化合物」為「具有兩個A
1 -與A
2 -的化合物」時的酸解離常數相當於酸解離常數a2。即,於此種化合物PI的情況下,具有多個源自將所述結構部位X中的所述陽離子部位M
1 +取代為H
+而成的HA
1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A
1 -以及一個HA
1與一個HA
2的化合物」時的酸解離常數設為aa,且將「具有一個A
1 -以及一個HA
1與一個HA
2的化合物」為「具有兩個A
1 -與一個HA
2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的情況下所產生的酸。
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可分別相同亦可不同。另外,兩個以上的所述A
1 -、及兩個以上的所述M
1 +可分別相同亦可不同。
另外,化合物(I)中所述A
1 -及所述A
2 -、以及所述M
1 +及所述M
2 +可分別相同亦可不同,所述A
1 -及所述A
2 -較佳為分別不同。
所述化合物PI中,酸解離常數a1(於存在多個酸解離常數a1的情況下為其最大值)與酸解離常數a2的差(絕對值)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的情況下為其最大值)與酸解離常數a2的差(絕對值)的上限值並無特別限制,例如為16以下。
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,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A
1 -及陰離子部位A
2 -為包含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A
1 -,較佳為可形成酸解離常數小的酸性部位者,其中更佳為式(AA-1)~式(AA-3)的任一者,進而佳為式(AA-1)及式(AA-3)的任一者。
另外,作為陰離子部位A
2 -,較佳為可形成酸解離常數比陰離子部位A
1 -大的酸性部位者,更佳為式(BB-1)~式(BB-6)的任一者,進而佳為式(BB-1)及式(BB-4)的任一者。
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。
如所述般,一個以上的結構部位X中的陽離子部位M
1 +及一個以上的結構部位Y中的陽離子部位M
2 +的至少一個表示式(X)所表示的陽離子。
其中,較佳為陽離子部位M
1 +及陽離子部位M
2 +全部為式(X)所表示的陽離子。
另外,除式(X)所表示的陽離子以外,作為陽離子部位M
1 +及陽離子部位M
2 +可取得的陽離子,並無特別限制,例如可列舉後述的M
+所表示的有機陽離子。
作為化合物(I)的具體的結構,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。
-式(Ia-1)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。
M
11 +A
11 --L
1-A
12 -M
12 +(Ia-1)
式(Ia-1)所表示的化合物藉由光化射線或放射線的照射而產生HA
11-L
1-A
12H所表示的酸。
式(Ia-1)中,M
11 +及M
12 +分別獨立地表示有機陽離子。
A
11 -及A
12 -分別獨立地表示一價陰離子性官能基。
L
1表示二價連結基。
M
11 +及M
12 +可分別相同亦可不同。
A
11 -及A
12 -可分別相同亦可不同,較佳為相互不同。
其中,所述式(Ia-1)中,於將M
11 +及M
12 +所表示的陽離子取代為H
+而成的化合物PIa(HA
11-L
1-A
12H)中,源自A
12H所表示的酸性部位的酸解離常數a2大於源自HA
11所表示的酸性部位的酸解離常數a1。再者,酸解離常數a1與酸解離常數a2的較佳值如所述般。另外,化合物PIa、與藉由光化射線或放射線的照射而自式(Ia-1)所表示的化合物產生的酸相同。
另外,M
11 +、M
12 +、A
11 -、A
12 -、及L
1的至少一個可具有酸分解性基作為取代基。
式(Ia-1)中,M
11 +及M
12 +所表示的有機陽離子如所述般。
所謂A
11 -所表示的一價陰離子性官能基是指包含所述陰離子部位A
1 -的一價基。另外,所謂A
12 -所表示的一價陰離子性官能基是指包含所述陰離子部位A
2 -的一價基。
作為A
11 -及A
12 -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)的任一者的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A
11 -所表示的一價陰離子性官能基,其中較佳為式(AX-1)~式(AX-3)的任一者所表示的一價陰離子性官能基。另外,作為A
12 -所表示的一價陰離子性官能基,其中較佳為式(BX-1)~式(BX-7)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)的任一者所表示的一價陰離子性官能基。
式(AX-1)~式(AX-3)中,R
A1及R
A2分別獨立地表示一價有機基。*表示鍵結位置。
作為R
A1所表示的一價有機基,可列舉:氰基、三氟甲基、及甲磺醯基。
作為R
A2所表示的一價有機基,較佳為直鏈狀、分支鏈狀、或環狀的烷基、或者芳基。
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,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、全氟烷基。
式(BX-1)~式(BX-4)及式(BX-6)中,R
B表示一價有機基。*表示鍵結位置。
作為R
B所表示的一價有機基,較佳為直鏈狀、分支鏈狀、或環狀的烷基、或者芳基。
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,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-SO
2-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,所述烷基中碳原子可經羰基碳取代。
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(Ia-1)中,作為L
1所表示的二價連結基,並無特別限制,可列舉:-CO-、-NR-、-CO-、-O-、-S-、-SO-、-SO
2-、伸烷基(較佳為碳數1~6。可為直鏈狀亦可為分支鏈狀)、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)、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)。
其中,作為L
1所表示的二價連結基,較佳為式(L1)所表示的二價連結基。
式(L1)中,L
111表示單鍵或二價連結基。
作為L
111所表示的二價連結基,並無特別限制,例如可列舉:-CO-、-NH-、-O-、-SO-、-SO
2-、可具有取代基的伸烷基(較佳為碳數1~6。可為直鏈狀及分支鏈狀的任一種)、可具有取代基的伸環烷基(較佳為碳數3~15)、可具有取代基的芳基(較佳為碳數6~10)、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。
p表示0~3的整數,較佳為表示1~3的整數。
v表示0或1的整數。
Xf
1分別獨立地表示氟原子、或經至少一個氟原子取代的烷基。該烷基的碳數較佳為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
2分別獨立地表示氫原子、可具有氟原子作為取代基的烷基、或氟原子。該烷基的碳數較佳為1~10,更佳為1~4。其中,作為Xf
2,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Xf
1及Xf
2,較佳為分別獨立地為氟原子或碳數1~4的全氟烷基,更佳為氟原子或CF
3。特別是進而佳為Xf
1及Xf
2均為氟原子。
*表示鍵結位置。
於式(Ia-1)中的L
1表示式(L1)所表示的二價連結基的情況下,較佳為式(L1)中的L
111側的結合鍵(*)與式(Ia-1)中的A
12 -鍵結。
-式(Ia-2)~式(Ia-4)所表示的化合物-
其次,對式(Ia-2)~式(Ia-4)所表示的化合物進行說明。
式(Ia-2)中,A
21a -及A
21b -分別獨立地表示一價陰離子性官能基。此處,A
21a -及A
21b -所表示的一價陰離子性官能基是指包含所述陰離子部位A
1 -的一價基。作為A
21a -及A
21b -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。
A
22 -表示二價陰離子性官能基。此處,A
22 -所表示的二價陰離子性官能基是指包含所述陰離子部位A
2 -的二價基。作為A
22 -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。
M
21a +、M
21b +、及M
22 +分別獨立地表示有機陽離子。作為M
21a +、M
21b +、及M
22 +所表示的有機陽離子,與所述M
1 +為相同含義,較佳態樣亦相同。
L
21及L
22分別獨立地表示二價有機基。
另外,所述式(Ia-2)中,於將M
21a +、M
21b +、及M
22 +所表示的有機陽離子取代為H
+而成的化合物PIa-2中,源自A
22H所表示的酸性部位的酸解離常數a2大於源自A
21aH的酸解離常數a1-1及源自A
21bH所表示的酸性部位的酸解離常數a1-2。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,A
21a -及A
21b -可相互相同亦可不同。另外,M
21a +、M
21b +、及M
22 +可相互相同亦可不同。
另外,M
21a +、M
21b +、M
22 +、A
21a -、A
21b -、L
21、及L
22的至少一個可具有酸分解性基作為取代基。
式(Ia-3)中,A
31a -及A
32 -分別獨立地表示一價陰離子性官能基。再者,A
31a -所表示的一價陰離子性官能基的定義與所述式(Ia-2)中的A
21a -及A
21b -為相同含義,較佳態樣亦相同。
A
32 -所表示的一價陰離子性官能基是指包含所述陰離子部位A
2 -的一價基。作為A
32 -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。
A
31b -表示二價陰離子性官能基。此處,A
31b -所表示的二價陰離子性官能基是指包含所述陰離子部位A
1 -的二價基。作為A
31b -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。
M
31a +、M
31b +、及M
32 +分別獨立地表示一價有機陽離子。作為M
31a +、M
31b +、及M
32 +所表示的有機陽離子,與所述M
1 +為相同含義,較佳態樣亦相同。
L
31及L
32分別獨立地表示二價有機基。
另外,所述式(Ia-3)中,於將M
31a +、M
31b +、及M
32 +所表示的有機陽離子取代為H
+而成的化合物PIa-3中,源自A
32H所表示的酸性部位的酸解離常數a2大於源自A
31aH所表示的酸性部位的酸解離常數a1-3及源自A
31bH所表示的酸性部位的酸解離常數a1-4。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,A
31a -及A
32 -可相互相同亦可不同。另外,M
31a +、M
31b +、及M
32 +可相互相同亦可不同。
另外,M
31a +、M
31b +、M
32 +、A
31a -、A
32 -、L
31、及L
32的至少一個可具有酸分解性基作為取代基。
式(Ia-4)中,A
41a -、A
41b -、及A
42 -分別獨立地表示一價陰離子性官能基。再者,A
41a -及A
41b -所表示的一價陰離子性官能基的定義與所述式(Ia-2)中的A
21a -及A
21b -為相同含義。另外,A
42 -所表示的一價陰離子性官能基的定義與所述式(Ia-3)中的A
32 -為相同含義,較佳態樣亦相同。
M
41a +、M
41b +、及M
42 +分別獨立地表示有機陽離子。
L
41表示三價有機基。
另外,所述式(Ia-4)中,於將M
41a +、M
41b +、及M
42 +所表示的有機陽離子取代為H
+而成的化合物PIa-4中,源自A
42H所表示的酸性部位的酸解離常數a2大於源自A
41aH所表示的酸性部位的酸解離常數a1-5及源自A
41bH所表示的酸性部位的酸解離常數a1-6。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,A
41a -、A
41b -、及A
42 -可相互相同亦可不同。另外,M
41a +、M
41b +、及M
42 +可相互相同亦可不同。
另外,M
41a +、M
41b +、M
42 +、A
41a -、A
41b -、A
42 -、及L
41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L
21及L
22、以及式(Ia-3)中的L
31及L
32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-、-SO
2-、伸烷基(較佳為碳數1~6。可為直鏈狀亦可為分支鏈狀)、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)、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L
21及L
22、以及式(Ia-3)中的L
31及L
32所表示的二價有機基,亦較佳為例如下述式(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分別獨立地表示氟原子、或經至少一個氟原子取代的烷基。該烷基的碳數較佳為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CF
3。特別是進而佳為兩個Xf均為氟原子。
L
A表示單鍵或二價連結基。
作為L
A所表示的二價連結基,並無特別限制,例如可列舉:-CO-、-O-、-SO-、-SO
2-、伸烷基(較佳為碳數1~6。可為直鏈狀亦可為分支鏈狀)、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)、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)。
作為式(L2)所表示的二價有機基,例如可列舉:*-CF
2-*、*-CF
2-CF
2-*、*-CF
2-CF
2-CF
2-*、*-Ph-O-SO
2-CF
2-*、*-Ph-O-SO
2-CF
2-CF
2-*、*-Ph-O-SO
2-CF
2-CF
2-CF
2-*、及*-Ph-OCO-CF
2-*。再者,所謂Ph為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L
21及L
22表示式(L2)所表示的二價有機基的情況下,較佳為式(L2)中的L
A側的結合鍵(*)與式(Ia-2)中的A
21a -及A
21b -鍵結。
另外,於式(Ia-3)中的L
31及L
32表示式(L2)所表示的二價有機基的情況下,較佳為式(L2)中的L
A側的結合鍵(*)與式(Ia-3)中的A
31a -及A
32 -鍵結。
作為式(Ia-4)中的L
41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,L
B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。所述烴環基中包含的碳數較佳為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。
作為L
B,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,L
B1~L
B3分別獨立地表示單鍵或二價連結基。作為L
B1~L
B3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-、-SO
2-、伸烷基(較佳為碳數1~6。可為直鏈狀亦可為分支鏈狀)、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)、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,較佳為例如烷基(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L
B1~L
B3所表示的二價連結基,所述中較佳為-CO-、-NR-、-O-、-S-、-SO-、-SO
2-、可具有取代基的伸烷基、及將該些的多個組合而成的二價連結基。
作為L
B1~L
B3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,L
B11表示單鍵或二價連結基。
作為L
B11所表示的二價連結基,並無特別限制,例如可列舉:-CO-、-O-、-SO-、-SO
2-、可具有取代基的伸烷基(較佳為碳數1~6。可為直鏈狀亦可為分支鏈狀)、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。
r表示1~3的整數。
Xf與所述式(L2)中的Xf為相同含義,較佳態樣亦相同。
*表示鍵結位置。
作為L
B1~L
B3所表示的二價連結基,例如可列舉:*-O-*、*-O-SO
2-CF
2-*、*-O-SO
2-CF
2-CF
2-*、*-O-SO
2-CF
2-CF
2-CF
2-*、及*-COO-CH
2-CH
2-*。
於式(Ia-4)中的L
41包含式(L3-1)所表示的二價有機基、且式(L3-1)所表示的二價有機基與A
42 -鍵結的情況下,較佳為式(L3-1)中明示的碳原子側的結合鍵(*)與式(Ia-4)中的A
42 -鍵結。
-式(Ia-5)所表示的化合物-
其次,對式(Ia-5)進行說明。
式(Ia-5)中,A
51a -、A
51b -、及A
51c -分別獨立地表示一價陰離子性官能基。此處,所謂A
51a -、A
51b -、及A
51c -所表示的一價陰離子性官能基是指包含所述陰離子部位A
1 -的一價基。作為A
51a -、A
51b -、及A
51c -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。
A
52a -及A
52b -表示二價陰離子性官能基。此處,A
52a -及A
52b -所表示的二價陰離子性官能基是指包含所述陰離子部位A
2 -的二價基。作為A
52a -及A
52b -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。
M
51a +、M
51b +、M
51c +、M
52a +、及M
52b +分別獨立地表示有機陽離子。作為M
51a +、M
51b +、M
51c +、M
52a +、及M
52b +所表示的有機陽離子,與所述M
1 +為相同含義,較佳態樣亦相同。
L
51及L
53分別獨立地表示二價有機基。作為L
51及L
53所表示的二價有機基,與所述式(Ia-2)中的L
21及L
22為相同含義,較佳態樣亦相同。
L
52表示三價有機基。作為L
52所表示的三價有機基,與所述式(Ia-4)中的L
41為相同含義,較佳態樣亦相同。
另外,所述式(Ia-5)中,於將M
51a +、M
51b +、M
51c +、M
52a +、及M
52b +所表示的有機陽離子取代為H
+而成的化合物PIa-5中,源自A
52aH所表示的酸性部位的酸解離常數a2-1及源自A
52bH所表示的酸性部位的酸解離常數a2-2大於源自A
51aH的酸解離常數a1-1、源自A
51bH所表示的酸性部位的酸解離常數a1-2、及源自A
51cH所表示的酸性部位的酸解離常數a1-3。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,A
51a -、A
51b -、及A
51c -可相互相同亦可不同。另外,A
52a -及A
52b -可相互相同亦可不同。另外,M
51a +、M
51b +、M
51c +、M
52a +、及M
52b +可相互相同亦可不同。
另外,M
51b +、M
51c +、M
52a +、M
52b +、A
51a -、A
51b -、A
51c -、L
51、L
52、及L
53的至少一個可具有酸分解性基作為取代基。
(化合物(II))
化合物(II)為如下化合物: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。
結構部位Z:能夠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A
1 -及M
1 +的定義與所述化合物(I)中的結構部位X的定義、以及A
1 -及M
1 +的定義為相同含義,較佳態樣亦相同。
所述化合物(II)中,將所述結構部位X中的所述陽離子部位M
1 +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M
1 +取代為H
+而成的HA
1所表示的酸性部位的酸解離常數a1的較佳範圍與所述化合物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的酸的化合物的情況下,化合物PII相當於「具有兩個HA
1的化合物」。於求出該化合物PII的酸解離常數的情況下,化合物PII為「具有一個A
1 -與一個HA
1的化合物」時的酸解離常數、以及「具有一個A
1 -與一個HA
1的化合物」為「具有兩個A
1 -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的情況下所產生的酸。
再者,所述兩個以上的結構部位X可分別相同亦可不同。另外,兩個以上的所述A
1 -、及兩個以上的所述M
1 +可分別相同亦可不同。
作為結構部位Z中的能夠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共軛的非共價電子對的氮原子的官能基。所謂具有無助於π共軛的非共價電子對的氮原子例如為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,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,A
61a -及A
61b -分別與所述式(Ia-1)中的A
11 -為相同含義,較佳態樣亦相同。另外,M
61a +及M
61b +分別與所述式(Ia-1)中的M
11 +為相同含義,較佳態樣亦相同。
所述式(IIa-1)中,L
61及L
62分別與所述式(Ia-1)中的L
1為相同含義,較佳態樣亦相同。
式(IIa-1)中,R
2X表示一價有機基。作為R
2X所表示的一價有機基,並無特別限制,例如可列舉:-CH
2-可經選自由-CO-、-NH-、-O-、-S-、-SO-、及-SO
2-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。可為直鏈狀亦可為分支鏈狀)、環烷基(較佳為碳數3~15)、或烯基(較佳為碳數2~6)。
另外,所述伸烷基、所述伸環烷基、及所述伸烯基可具有取代基。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M
61a +及M
61b +所表示的有機陽離子取代為H
+而成的化合物PIIa-1中,源自A
61aH所表示的酸性部位的酸解離常數a1-7及源自A
61bH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,所述式(IIa-1)中將所述結構部位X中的所述陽離子部位M
61a +及M
61b +取代為H
+而成的化合物PIIa-1相當於HA
61a-L
61-N(R
2X)-L
62-A
61bH。另外,化合物PIIa-1、與藉由光化射線或放射線的照射而自式(IIa-1)所表示的化合物產生的酸相同。
另外,M
61a +、M
61b +、A
61a -、A
61b -、L
61、L
62、及R
2X的至少一個可具有酸分解性基作為取代基。
所述式(IIa-2)中,A
71a -、A
71b -、及A
71c -分別與所述式(Ia-1)中的A
11 -為相同含義,較佳態樣亦相同。另外,M
71a +、M
71b +、及M
71c +分別與所述式(Ia-1)中的M
11 +為相同含義,較佳態樣亦相同。
所述式(IIa-2)中,L
71、L
72、及L
73分別與所述式(Ia-1)中的L
1為相同含義,較佳態樣亦相同。
另外,所述式(IIa-2)中,於將M
71a +、M
71b +、及M
71c +所表示的有機陽離子取代為H
+而成的化合物PIIa-2中,源自A
71aH所表示的酸性部位的酸解離常數a1-9、源自A
71bH所表示的酸性部位的酸解離常數a1-10、及源自A
71cH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,所述式(IIa-2)中,於將所述結構部位X中的所述陽離子部位M
71a +、M
71b +、及M
71c +取代為H
+而成的化合物PIIa-2相當於HA
71a-L
71-N(L
73-A
71cH)-L
72-A
71bH。另外,化合物PIIa-2與藉由光化射線或放射線的照射而自式(IIa-2)所表示的化合物產生的酸相同。
另外,M
71a +、M
71b +、M
71c +、A
71a -、A
71b -、A
71c -、L
71、L
72、及L
73的至少一個可具有酸分解性基作為取代基。
以下例示化合物(X)可具有的特定陽離子及其以外的部位。
所述特定陽離子例如可用作式(Ia-1)~式(Ia-5)所表示的化合物中的M
11 +、M
12 +、M
21a +、M
21b +、M
22 +、M
31a +、M
31b +、M
32 +、M
41a +、M
41b +、M
42 +且M
51a +、M
51b +、M
51c +、M
52a +、或M
52b +。
所述其以外的部位例如可用作式(Ia-1)~式(Ia-5)所表示的化合物中的M
11 +、M
12 +、M
21a +、M
21b +、M
22 +、M
31a +、M
31b +、M
32 +、M
41a +、M
41b +、M
42 +且M
51a +、M
51b +、M
51c +、M
52a +、及M
52b +以外的部分。
例示化合物(X)可具有的特定陽離子以外的部位。
以下示出化合物(X)的具體例,但本發明並不限定於此。
化合物(X)的分子量較佳為100~10000,更佳為100~2500,進而佳為100~1500。
相對於抗蝕劑組成物的總固體成分,化合物(X)的含量較佳為1.0質量%以上,更佳為5.0質量%以上,進而佳為10.0質量%以上。另外,作為其上限值,相對於抗蝕劑組成物的總固體成分,較佳為90.0質量%以下,更佳為80.0質量%以下,進而佳為70.0質量%以下。
化合物(X)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,較佳為其合計含量為所述較佳含量的範圍內。
<光酸產生劑(B)>
抗蝕劑組成物可包含光酸產生劑(B)。
光酸產生劑(B)相當於所述化合物(X)以外的其他光酸產生劑。
光酸產生劑(B)可為低分子化合物的形態,亦可為併入至聚合體(例如,後述的樹脂(A))的一部分中的形態。另外,亦可將低分子化合物的形態與併入至聚合體(例如,後述的樹脂(A))的一部分中的形態併用。
於光酸產生劑(B)為低分子化合物的形態的情況下,光酸產生劑的分子量較佳為3000以下,更佳為2000以下,進而佳為1000以下。下限並無特別限制,較佳為100以上。
於光酸產生劑(B)為併入至聚合體的一部分中的形態的情況下,可併入至樹脂(A)的一部分中,亦可併入至與樹脂(A)不同的樹脂中。
本發明中,光酸產生劑(B)較佳為低分子化合物的形態。
作為光酸產生劑(B),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)、羰基磺醯基醯亞胺酸、雙(烷基磺醯基)醯亞胺酸、及三(烷基磺醯基)甲基化酸。
於「M
+X
-」所表示的化合物中,M
+表示有機陽離子。
M
+所表示的有機陽離子為與特定陽離子不同的陽離子。
作為所述有機陽離子,只要為有機陽離子,則並無特別限制。另外,有機陽離子的價數亦可為一價或二價以上。
其中,作為所述有機陽離子,較佳為式(ZaI)所表示的陽離子(以下亦稱為「陽離子(ZaI)」)、或式(ZaII)所表示的陽離子(以下亦稱為「陽離子(ZaII)」)。
所述式(ZaI)中,
R
201、R
202、及R
203分別獨立地表示有機基。
作為R
201、R
202、及R
203的有機基的碳數通常為1~30,較佳為1~20。另外,R
201~R
203中的兩個可鍵結而形成環結構,亦可於環內包含氧原子、硫原子、酯基、醯胺基、或羰基。作為R
201~R
203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-CH
2-CH
2-O-CH
2-CH
2-。
作為式(ZaI)中的有機陽離子的較佳態樣,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))、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R
201~R
203中的至少一個為芳基的芳基鋶陽離子。
芳基鋶陽離子可為R
201~R
203全部為芳基,亦可為R
201~R
203的一部分為芳基且其餘為烷基或環烷基。
另外,可為R
201~R
203中的一個為芳基,R
201~R
203中的其餘兩個鍵結而形成環結構,亦可於環內包含氧原子、硫原子、酯基、醯胺基、或羰基。作為R
201~R
203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/或羰基取代的伸烷基(例如,伸丁基、伸戊基、及-CH
2-CH
2-O-CH
2-CH
2-)。
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包含的芳基,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。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的分支鏈狀烷基、或碳數3~15的環烷基,更佳為甲基、乙基、丙基、正丁基、第二丁基、第三丁基、環丙基、環丁基、或環己基。
R
201~R
203中的芳基、烷基、及環烷基可具有的取代基較佳為分別獨立地為烷基(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,氟及碘)、羥基、羧基、酯基、亞磺醯基、磺醯基、烷硫基、及苯硫基。
所述取代基於可能的情況下可進而具有取代基,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來形成酸分解性基。
再者,所謂酸分解性基是指因酸的作用發生分解而產生極性基的基,較佳為極性基由因酸的作用而脫離的脫離基保護的結構。作為所述極性基及脫離基,如所述般。
其次,對陽離子(ZaI-2)進行說明。
陽離子(ZaI-2)是式(ZaI)中的R
201~R
203分別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R
201~R
203的不具有芳香環的有機基一般而言為碳數1~30,較佳為碳數1~20。
R
201~R
203較佳為分別獨立地為烷基、環烷基、烯丙基、或乙烯基,更佳為直鏈狀或分支鏈狀的2-氧代烷基、2-氧代環烷基、或烷氧基羰基甲基,進而佳為直鏈狀或分支鏈狀的2-氧代烷基。
R
201~R
203中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的分支鏈狀烷基(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)。
R
201~R
203亦可經鹵素原子、烷氧基(例如,碳數1~5)、羥基、氰基、或硝基進一步取代。
另外,R
201~R
203的取代基亦較佳為分別獨立地藉由取代基的任意的組合來形成酸分解性基。
其次,對陽離子(ZaI-3b)進行說明。
陽離子(ZaI-3b)為下述式(ZaI-3b)所表示的陽離子。
式(ZaI-3b)中,
R
1c~R
5c分別獨立地表示氫原子、烷基、環烷基、芳基、烷氧基、芳氧基、烷氧基羰基、烷基羰氧基、環烷基羰氧基、鹵素原子、羥基、硝基、烷硫基、或芳硫基。
R
6c及R
7c分別獨立地表示氫原子、烷基(例如,第三丁基等)、環烷基、鹵素原子、氰基、或芳基。
R
x及R
y分別獨立地表示烷基、環烷基、2-氧代烷基、2-氧代環烷基、烷氧基羰基烷基、烯丙基、或乙烯基。
另外,R
1c~R
7c、以及R
x及R
y的取代基亦較佳為分別獨立地藉由取代基的任意的組合來形成酸分解性基。
R
1c~R
5c中的任意兩個以上、R
5c與R
6c、R
6c與R
7c、R
5c與R
x、及R
x與R
y可分別相互鍵結而形成環,該環可分別獨立地包含氧原子、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、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R
1c~R
5c中的任意兩個以上、R
6c與R
7c、及R
x與R
y鍵結而形成的基,可列舉伸丁基及伸戊基等伸烷基。該伸烷基中的亞甲基可經氧原子等雜原子取代。
作為R
5c與R
6c、及R
5c與R
x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。
R
1c~R
5c、R
6c、R
7c、R
x、R
y、以及R
1c~R
5c中的任意兩個以上、R
5c與R
6c、R
6c與R
7c、R
5c與R
x、及R
x與R
y分別相互鍵結而形成的環可具有取代基。
其次,對陽離子(ZaI-4b)進行說明。
陽離子(ZaI-4b)為下述式(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。
R
13表示氫原子、鹵素原子(例如,氟原子及碘原子等)、羥基、烷基、鹵化烷基、烷氧基、羧基、烷氧基羰基、或包含環烷基的基(可為環烷基本身,亦可為一部分包含環烷基的基)。該些基可具有取代基。
R
14表示羥基、鹵素原子(例如,氟原子及碘原子等)、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、或包含環烷基的基(可為環烷基本身,亦可為一部分包含環烷基的基)。該些基可具有取代基。R
14於存在多個的情況下分別獨立地表示羥基等所述基。
R
15分別獨立地表示烷基、環烷基、或萘基。兩個R
15可相互鍵結而形成環。於兩個R
15相互鍵結而形成環時,可於環骨架內包含氧原子、或氮原子等雜原子。於一態樣中,較佳為兩個R
15為伸烷基且相互鍵結而形成環結構。再者,所述烷基、所述環烷基、及所述萘基、以及兩個R
15相互鍵結而形成的環可具有取代基。
式(ZaI-4b)中,R
13、R
14、及R
15中的烷基可為直鏈狀或分支鏈狀。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,R
13~R
15、以及R
x及R
y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來形成酸分解性基。
其次,對式(ZaII)進行說明。
式(ZaII)中,R
204及R
205分別獨立地表示芳基、烷基或環烷基。
R
204及R
205中的芳基較佳為苯基、或萘基,更佳為苯基。R
204及R
205中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。
R
204及R
205中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的分支鏈狀烷基(例如,甲基、乙基、丙基、丁基、或戊基)、或者碳數3~10的環烷基(例如環戊基、環己基、或降冰片基)。
R
204及R
205中的芳基、烷基、及環烷基可分別獨立地具有取代基。作為R
204及R
205中的芳基、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。另外,R
204及R
205的取代基亦較佳為分別獨立地藉由取代基的任意的組合來形成酸分解性基。
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,並無特別限制,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)、磺醯基醯亞胺陰離子、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。
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的直鏈狀或分支鏈狀的烷基、或者碳數3~30的環烷基。
所述烷基例如可為氟烷基(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。
所述列舉的烷基、環烷基、及芳基可具有取代基。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)。
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。
作為磺醯基醯亞胺陰離子,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、烷基氧基磺醯基、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可相互鍵結而形成環。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、經氟原子或包含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。
作為光酸產生劑(B),例如亦較佳為使用國際公開2018/193954號公報的段落[0135]~段落[0171]、國際公開2020/066824號公報的段落[0077]~段落[0116]、國際公開2017/154345號公報的段落[0018]~段落[0075]、及段落[0334]~段落[0335]中所揭示的光酸產生劑。
於抗蝕劑組成物中包含光酸產生劑(B)的情況下,其含量並無特別限制,就所形成的圖案的剖面形狀進一步矩形化的方面而言,相對於抗蝕劑組成物的總固體成分,較佳為0.5質量%以上,更佳為1.0質量%以上。另外,相對於抗蝕劑組成物的總固體成分,所述含量較佳為50.0質量%以下,更佳為30.0質量%以下,進而佳為25.0質量%以下。
光酸產生劑(B)可單獨使用一種,亦可使用兩種以上。
〔酸分解性樹脂(樹脂(A))〕
抗蝕劑組成物包含樹脂(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,可較佳地形成負型圖案。
樹脂(A)通常包含因酸的作用發生分解而極性增大的基(以下亦稱為「酸分解性基」),較佳為包含具有酸分解性基的重複單元。
作為具有酸分解性基的重複單元,除後述的(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)。
<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發生分解而產生極性基的基。酸分解性基較佳為具有極性基經因酸的作用而脫離的脫離基保護的結構。即,樹脂(A)具有含有因酸的作用發生分解而產生極性基的基的重複單元。具有該重複單元的樹脂因酸的作用而極性增大且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。
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、磺醯基醯亞胺基、(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。
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(Rx
1)(Rx
2)(Rx
3)
式(Y2):-C(=O)OC(Rx
1)(Rx
2)(Rx
3)
式(Y3):-C(R
36)(R
37)(OR
38)
式(Y4):-C(Rn)(H)(Ar)
式(Y1)及式(Y2)中,Rx
1~Rx
3分別獨立地表示烷基(直鏈狀或分支鏈狀)、環烷基(單環或多環)、烯基(直鏈狀或分支鏈狀)、或芳基(單環或多環)。再者,於Rx
1~Rx
3全部為烷基(直鏈狀或分支鏈狀)的情況下,較佳為Rx
1~Rx
3中的至少兩個為甲基。
其中,Rx
1~Rx
3較佳為分別獨立地表示直鏈狀或分支鏈狀的烷基,Rx
1~Rx
3更佳為分別獨立地表示直鏈狀的烷基。
Rx
1~Rx
3中的兩個可鍵結而形成單環或多環。
作為Rx
1~Rx
3中的烷基,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Rx
1~Rx
3中的環烷基,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Rx
1~Rx
3中的芳基,較佳為碳數6~10的芳基,例如可列舉:苯基、萘基、及蒽基。
作為Rx
1~Rx
3中的烯基,較佳為乙烯基。
作為Rx
1~Rx
3中的兩個鍵結而形成的環,較佳為環烷基。作為Rx
1~Rx
3中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。
Rx
1~Rx
3中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、羰基等包含雜原子的基、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Rx
1為甲基或乙基、Rx
2與Rx
3鍵結而形成所述環烷基的態樣。
於抗蝕劑組成物例如為EUV曝光用抗蝕劑組成物的情況下,Rx
1~Rx
3所表示的烷基、環烷基、烯基、芳基、及Rx
1~Rx
3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,R
36~R
38分別獨立地表示氫原子或一價有機基。R
37與R
38亦可相互鍵結而形成環。作為一價有機基,可列舉:烷基、環烷基、芳基、芳烷基、及烯基。R
36亦較佳為氫原子。
再者,所述烷基、環烷基、芳基、及芳烷基中可包含氧原子等雜原子及/或羰基等包含雜原子的基。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/或羰基等包含雜原子的基取代。
另外,R
38可與重複單元的主鏈所具有的其他取代基相互鍵結而形成環。R
38與重複單元的主鏈所具有的其他取代基相互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,R
36~R
38所表示的一價有機基、及R
37與R
38相互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,L
1及L
2分別獨立地表示氫原子、烷基、環烷基、芳基、或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、或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、或羰基等包含雜原子的基取代。
再者,較佳為L
1及L
2中的一者為氫原子,另一者為烷基、環烷基、芳基、或將伸烷基與芳基組合而成的基。
Q、M、及L
1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,L
2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。於該些態樣中,由於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,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,L
1及L
2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,亦較佳為於所述烷基、環烷基、芳基、及芳烷基中除包含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經氧原子等雜原子、或羰基等包含雜原子的基取代)。
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,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可相互鍵結而形成非芳香族環。作為Ar,較佳為芳基。
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、以及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。
就重複單元的酸分解性優異的方面而言,於保護極性基的脫離基中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、與所述極性基(或其殘基)直接鍵結的環員原子所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、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。
作為具有酸分解性基的重複單元,亦較佳為式(A)所表示的重複單元。
L
1表示可具有氟原子或碘原子的二價連結基,R
1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,R
2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。其中,L
1、R
1、及R
2中的至少一個具有氟原子或碘原子。
L
1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-、-SO
2-、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)、及該些的多個連結而成的連結基。其中,作為L
1,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-。
作為伸芳基,較佳為伸苯基。
伸烷基可為直鏈狀,亦可為分支鏈狀。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包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。
R
1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,亦可為分支鏈狀。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包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。
所述烷基可包含鹵素原子以外的氧原子等雜原子。
R
2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)所表示且具有氟原子或碘原子的脫離基。
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,
Xa
1表示氫原子、或可具有取代基的烷基。
T表示單鍵、或二價連結基。
Rx
1~Rx
3分別獨立地表示烷基(直鏈狀、或分支鏈狀)、環烷基(單環或多環)、烯基(直鏈狀或分支鏈狀)、或者芳基(單環或多環)。其中,於Rx
1~Rx
3全部為烷基(直鏈狀、或分支鏈狀)的情況下,較佳為Rx
1~Rx
3中的至少兩個為甲基。
Rx
1~Rx
3的兩個可鍵結而形成單環或多環(單環或多環的環烷基等)。
作為由Xa
1所表示的可具有取代基的烷基,例如可列舉甲基或-CH
2-R
11所表示的基。R
11表示鹵素原子(氟原子等)、羥基或一價有機基,例如可列舉:可取代有鹵素原子的碳數5以下的烷基、可取代有鹵素原子的碳數5以下的醯基、及可取代有鹵素原子的碳數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Xa
1,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。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-CH
2-基、-(CH
2)
2-基、或-(CH
2)
3-基。
作為Rx
1~Rx
3中的烷基,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Rx
1~Rx
3中的環烷基,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Rx
1~Rx
3中的芳基,較佳為碳數6~10的芳基,例如可列舉:苯基、萘基、及蒽基。
作為Rx
1~Rx
3中的烯基,較佳為乙烯基。
作為Rx
1~Rx
3中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。另外,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。
Rx
1~Rx
3中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、羰基等包含雜原子的基、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Rx
1為甲基或乙基、Rx
2與Rx
3鍵結而形成所述環烷基的態樣。
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)。取代基中的碳數較佳為8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(Xa
1表示氫原子或甲基、且T表示單鍵的重複單元)。
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莫耳%以上,更佳為20莫耳%以上,進而佳為30莫耳%以上。另外,作為其上限值,相對於樹脂(A)中的全部重複單元,較佳為90莫耳%以下,更佳為80莫耳%以下,進而佳為70莫耳%以下,特佳為60莫耳%以下。
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Xa
1表示H、CH
3、CF
3或CH
2OH。Rxa及Rxb分別獨立地表示碳數1~5的直鏈狀或分支鏈狀的烷基。
(具有包含不飽和鍵的酸分解性基的重複單元)
樹脂(A)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。
Ry
1~Ry
3分別獨立地表示直鏈狀、分支鏈狀的烷基、單環狀、多環狀的環烷基、烯基、炔基、單環或多環的芳基。其中,Ry
1~Ry
3中至少一個表示烯基、炔基、單環或多環的環烯基、或者單環或多環的芳基。
Ry
1~Ry
3中的兩個可鍵結而形成單環或多環(單環或多環的環烷基、環烯基等)。
作為由Xb所表示的可具有取代基的烷基,例如可列舉甲基或-CH
2-R
11所表示的基。R
11表示鹵素原子(氟原子等)、羥基或一價有機基,例如可列舉:可取代有鹵素原子的碳數5以下的烷基、可取代有鹵素原子的碳數5以下的醯基、及可取代有鹵素原子的碳數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例如可具有鹵素原子、羥基、烷氧基等取代基。較佳為芳香族基。
作為Ry
1~Ry
3中的烷基,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Ry
1~Ry
3中的環烷基,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Ry
1~Ry
3中的芳基,較佳為碳數6~10的芳基,例如可列舉:苯基、萘基、及蒽基。
作為Ry
1~Ry
3中的烯基,較佳為乙烯基。
作為Ry
1~Ry
3中的炔基,較佳為乙炔基。
作為Ry
1~Ry
3中的環烯基,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Ry
1~Ry
3中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。另外,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,更佳為碳數5~6的單環的環烷基。
Ry
1~Ry
3中的兩個鍵結而形成的環烷基、或環烯基中,例如構成環的亞甲基的一個可經氧原子等雜原子、羰基、-SO
2-基、-SO
3-基等包含雜原子的基、或亞乙烯基、或該些的組合取代。另外,該些環烷基、或環烯基中構成環烷烴環、或環烯烴環的伸乙基的一個以上可經伸乙烯基取代。
式(B)所表示的重複單元較佳為例如Ry
1為甲基、乙基、乙烯基、烯丙基、或芳基且Ry
2與Ry
3鍵結而形成所述環烷基、或環烯基的態樣。
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)。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醚系重複單元(Xb表示氫原子或甲基、且L表示苯基的重複單元)、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莫耳%以上,更佳為20莫耳%以上,進而佳為30莫耳%以上。另外,作為其上限值,相對於樹脂(A)中的全部重複單元,較佳為80莫耳%以下,更佳為70莫耳%以下,進而佳為60莫耳%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與所述式(B)中的Xb為相同含義。L
1與所述式(B)中的L為相同含義。Ar表示芳香族基。R表示烷基、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(例如,-OCOR
A及-COOR
A等,R
A表示碳數1~20的烷基或氟化烷基)及羧基等取代基、或者氫原子。R'表示直鏈狀或分支鏈狀的烷基、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、-SO
2-及-SO
3-等包含雜原子的基、亞乙烯基、或該些的組合。n、m及l表示0以上的整數。
樹脂(A)可包含所述重複單元以外的重複單元。
例如,樹脂(A)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)~(29)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
(24)後述的式(V-1)或下述式(V-2)所表示的重複單元
(25)後述的式(A)所表示的重複單元
(26)後述的式(B)所表示的重複單元
(27)後述的式(C)所表示的重複單元
(28)後述的式(D)所表示的重複單元
(29)後述的式(E)所表示的重複單元
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)後述的具有脂環式烴結構、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、式(III)所表示的重複單元
樹脂(A)較佳為具有酸基,且較佳為如後述般包含具有酸基的重複單元。再者,關於酸基的定義,於後段與具有酸基的重複單元的較佳態樣一同進行說明。於樹脂(A)具有酸基的情況下,樹脂(A)與自化合物(X)所產生的酸的相互作用性更優異。其結果,可更進一步抑制酸的擴散,所形成的圖案的剖面形狀可進一步矩形化。
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)較佳為包含氟原子及碘原子中的至少一者。於樹脂(A)包含氟原子及碘原子兩者的情況下,樹脂(A)可具有包含氟原子及碘原子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包含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。如所述般,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,較佳為例如羧基、酚性羥基、氟化醇基(較佳為六氟異丙醇基)、磺酸基、磺醯胺基、或異丙醇基。
另外,所述六氟異丙醇基中氟原子的一個以上(較佳為一個~兩個)可經氟原子以外的基(烷氧基羰基等)取代。作為酸基,亦較佳為如此形成的-C(CF
3)(OH)-CF
2-。另外,氟原子的一個以上亦可經取代為氟原子以外的基而形成包含-C(CF
3)(OH)-CF
2-的環。
具有酸基的重複單元較佳為具有極性基由所述因酸的作用而脫離的脫離基保護的結構的重複單元、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。
R
3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-L
4-R
8所表示的基。L
4表示單鍵、或酯基。R
8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。
R
4及R
5分別獨立地表示氫原子、氟原子、碘原子、或者可具有氟原子或碘原子的烷基。
L
2表示單鍵、酯基、或-CO-、-O-、及伸烷基(較佳為碳數1~6。可為直鏈狀亦可為分支鏈狀。另外,-CH
2-可經鹵素原子取代)組合而成的二價基。
L
3表示(n+m+1)價的芳香族烴環基、或(n+m+1)價的脂環式烴環基。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。
R
6表示羥基、或氟化醇基。作為氟化醇基,較佳為下述式(3L)所表示的一價基。
*-L
6X-R
6X(3L)
L
6X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-、-SO
2-、-NR
A-、伸烷基(較佳為碳數1~6。可為直鏈狀亦可為分支鏈狀)、及將該些的多個組合而成的二價連結基。作為R
A,可列舉氫原子或碳數1~6的烷基。另外,所述伸烷基可具有取代基。作為取代基,例如可列舉鹵素原子(較佳為氟原子)及羥基。作為R
6X,表示六氟異丙醇基。再者,於R
6為羥基的情況下,L
3亦較佳為(n+m+1)價的芳香族烴環基。
R
7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。
*表示鍵結位置。
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。
式(I)中,
R
41、R
42及R
43分別獨立地表示氫原子、烷基、環烷基、鹵素原子、氰基或烷氧基羰基。其中,R
42可與Ar
4鍵結而形成環,該情況下的R
42表示單鍵或伸烷基。
X
4表示單鍵、-COO-、或-CONR
64-,R
64表示氫原子或烷基。
L
4表示單鍵或伸烷基。
Ar
4表示(n+1)價的芳香環基,於與R
42鍵結而形成環的情況下表示(n+2)價的芳香環基。
n表示1~5的整數。
作為式(I)中的R
41、R
42、及R
43中的烷基,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R
41、R
42、及R
43中的環烷基,可為單環型,亦可為多環型。其中,較佳為環丙基、環戊基、及環己基等碳數三個~八個且單環型的環烷基。
作為式(I)中的R
41、R
42、及R
43中的鹵素原子,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R
41、R
42、及R
43中的烷氧基羰基中包含的烷基,較佳為與所述R
41、R
42、及R
43中的烷基相同者。
作為所述各基中的取代基,較佳為例如烷基、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,更佳為取代基的碳數為8以下。
Ar
4表示(n+1)價的芳香環基。n為1時的二價芳香環基較佳為例如伸苯基、甲伸苯基、伸萘基、及伸蒽基等碳數6~18的伸芳基、或包含噻吩環、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,所述芳香環基可具有取代基。
作為n為2以上的整數時的(n+1)價的芳香環基的具體例,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)價的芳香環基可進而具有取代基。
作為所述烷基、環烷基、烷氧基羰基、伸烷基、及(n+1)價的芳香環基可具有的取代基,例如可列舉:於式(I)中的R
41、R
42、及R
43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。
作為由X
4所表示的-CONR
64-(R
64表示氫原子或烷基)中的R
64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、及十二基等碳數20以下的烷基,較佳為碳數8以下的烷基。
作為X
4,較佳為單鍵、-COO-、或-CONH-,更佳為單鍵、或-COO-。
作為L
4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Ar
4,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。
式(I)所表示的重複單元較佳為包括羥基苯乙烯結構。即,Ar
4較佳為苯環基。
作為式(I)所表示的重複單元,較佳為下述式(1)所表示的重複單元。
式(1)中,
A表示氫原子、烷基、環烷基、鹵素原子、或氰基。
R表示鹵素原子、烷基、環烷基、芳基、烯基、芳烷基、烷氧基、烷基羰氧基、烷基磺醯氧基、烷基氧基羰基或芳氧基羰基,於存在多個的情況下可相同亦可不同。於具有多個R的情況下,可相互共同而形成環。作為R,較佳為氫原子。
a表示1~3的整數。
b表示0~(5-a)的整數。
以下例示具有酸基的重複單元。式中,a表示1或2。
再者,於所述重複單元中,較佳為以下具體記載的重複單元。式中,R表示氫原子或甲基,a表示2或3。
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莫耳%以上,更佳為15莫耳%以上。另外,作為其上限值,相對於樹脂(A)中的全部重複單元,較佳為70莫耳%以下,更佳為65莫耳%以下,進而佳為60莫耳%以下。
<具有氟原子或碘原子的重複單元>
樹脂(A)可與所述<具有酸分解性基的重複單元>及<具有酸基的重複單元>另外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。
L
5表示單鍵、或酯基。
R
9表示氫原子、或者可具有氟原子或碘原子的烷基。
R
10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莫耳%以上,更佳為5莫耳%以上,進而佳為10莫耳%以上。另外,作為其上限值,相對於樹脂(A)中的全部重複單元,較佳為50莫耳%以下,更佳為45莫耳%以下,進而佳為40莫耳%以下。
再者,如所述般,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>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>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,包含氟原子及碘原子的至少一者的重複單元的合計含量較佳為10莫耳%以上,更佳為20莫耳%以上,進而佳為30莫耳%以上,特佳為40莫耳%以上。上限值並無特別限制,例如相對於樹脂(A)的全部重複單元,為100莫耳%以下。
再者,作為包含氟原子及碘原子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、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)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)的任一者所表示的內酯結構、或下述式(SL1-1)~式(SL1-3)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,內酯基或磺內酯基可與主鏈直接鍵結。例如,內酯基或磺內酯基的環員原子可構成樹脂(A)的主鏈。
所述內酯結構或磺內酯結構部分可具有取代基(Rb
2)。作為較佳的取代基(Rb
2),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。n
2表示0~4的整數。於n
2為2以上時,存在多個的Rb
2可不同,另外存在多個的Rb
2彼此可鍵結而形成環。
作為具有包含式(LC1-1)~式(LC1-21)的任一者所表示的內酯結構或式(SL1-1)~式(SL1-3)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。
式(AI)中,Rb
0表示氫原子、鹵素原子、或碳數1~4的烷基。
作為Rb
0中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Rb
0中的鹵素原子,可列舉:氟原子、氯原子、溴原子、及碘原子。Rb
0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式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-Ab
1-CO
2-所表示的連結基。Ab
1為直鏈狀或分支鏈狀的伸烷基、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)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)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物的情況下,可使用任一光學異構物。另外,可單獨使用一種光學異構物,亦可將多種光學異構物混合使用。於主要使用一種光學異構物的情況下,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,R
A 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。
R
A 2表示取代基。於n為2以上的情況下,存在多個的R
A 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式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-所表示的基一同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莫耳%以上,更佳為10莫耳%以上。另外,作為其上限值,相對於樹脂(A)中的全部重複單元,較佳為85莫耳%以下,更佳為80莫耳%以下,進而佳為70莫耳%以下,特佳為60莫耳%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,可認為具有該光酸產生基的重複單元相當於所述光酸產生劑(B)。
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。
R
41表示氫原子或甲基。L
41表示單鍵、或二價連結基。L
42表示二價連結基。R
40表示藉由光化射線或放射線的照射發生分解而於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]~段落[0105]中所記載的重複單元、及國際公開第2018/193954號公報的段落[0094]中所記載的重複單元。
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莫耳%以上,更佳為5莫耳%以上。另外,作為其上限值,相對於樹脂(A)中的全部重複單元,較佳為40莫耳%以下,更佳為35莫耳%以下,進而佳為30莫耳%以下。
<式(V-1)或下述式(V-2)所表示的重複單元>
樹脂(A)可具有下述式(V-1)、或下述式(V-2)所表示的重複單元。
下述式(V-1)、及下述式(V-2)所表示的重複單元較佳為與所述重複單元不同的重複單元。
式中,
R
6及R
7分別獨立地表示氫原子、羥基、烷基、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1~6的烷基或氟化烷基)、或羧基。作為烷基,較佳為碳數1~10的直鏈狀、分支鏈狀或環狀的烷基。
n
3表示0~6的整數。
n
4表示0~4的整數。
X
4為亞甲基、氧原子、或硫原子。
以下例示式(V-1)或式(V-2)所表示的重複單元。
作為式(V-1)或式(V-2)所表示的重複單元,例如可列舉國際公開第2018/193954號公報的段落[0100]中所記載的重複單元。
<用於降低主鏈的運動性的重複單元>
就可抑制產生酸的過量擴散或顯影時的圖案倒塌的觀點而言,樹脂(A)較佳為玻璃轉移溫度(Tg)高。Tg較佳為大於90℃,更佳為大於100℃,進而佳為大於110℃,特佳為大於125℃。再者,過度的高Tg化會導致於顯影液中的溶解速度降低,因此Tg較佳為400℃以下,更佳為350℃以下。
再者,本說明書中,樹脂(A)等聚合物的玻璃轉移溫度(Tg)(以下為「重複單元的Tg」)藉由以下的方法來算出。首先,藉由比切拉諾(Bicerano)法分別算出僅包含聚合物中所含的各重複單元的均聚物的Tg。其次,算出各重複單元相對於聚合物中的全部重複單元的質量比例(%)。其次,使用Fox公式(記載於「材料快報(Materials Letters)」62(2008)3152等中)算出各質量比例中的Tg,將該些進行總和,設為聚合物的Tg(℃)。
Bicerano法記載於「聚合物性能預測(Prediction of polymer properties)」,馬塞爾德克爾公司(Marcel Dekker Inc),紐約(New York)(1993)中。另外,利用Bicerano法的Tg的算出可使用聚合物的物性概算軟體MDL聚合物(Polymer)(MDL資訊系統公司(MDL Information Systems, Inc.))來進行。
為了增大樹脂(A)的Tg(較佳為將Tg設為超過90℃),較佳為使樹脂(A)的主鏈的運動性降低。使樹脂(A)的主鏈的運動性降低的方法可列舉以下的(a)~(e)的方法。
(a)向主鏈導入體積大的取代基
(b)向主鏈導入多個取代基
(c)向主鏈附近導入誘發樹脂(A)間的相互作用的取代基
(d)以環狀結構形成主鏈
(e)環狀結構與主鏈的連結
再者,樹脂(A)較佳為具有均聚物的Tg顯示130℃以上的重複單元。
再者,均聚物的Tg顯示130℃以上的重複單元的種類並無特別限制,只要是藉由Bicerano法算出的均聚物的Tg為130℃以上的重複單元即可。再者,根據後述的式(A)~式(E)所表示的重複單元中的官能基的種類,相當於均聚物的Tg顯示130℃以上的重複單元。
(式(A)所表示的重複單元)
作為所述(a)的具體的達成方法的一例,可列舉於樹脂(A)中導入式(A)所表示的重複單元的方法。
式(A)中,R
A表示包含多環結構的基。Rx表示氫原子、甲基、或乙基。所謂包含多環結構的基是指包含多個環結構的基,多個環結構可縮合亦可不縮合。
作為式(A)所表示的重複單元的具體例,可列舉國際公開第2018/193954號公報的段落[0107]~段落[0119]中記載者。
(式(B)所表示的重複單元)
作為所述(b)的具體的達成方法的一例,可列舉於樹脂(A)中導入式(B)所表示的重複單元的方法。
式(B)中,R
b1~R
b4分別獨立地表示氫原子或有機基,R
b1~R
b4中至少兩個以上表示有機基。
另外,於有機基的至少一個為於重複單元中的主鏈直接連結有環結構的基的情況下,其他有機基的種類並無特別限制。
另外,於有機基的任一者均非為於重複單元中的主鏈直接連結有環結構的基的情況下,有機基的至少兩個以上為除了氫原子以外的結構原子的數量為三個以上的取代基。
作為式(B)所表示的重複單元的具體例,可列舉國際公開第2018/193954號公報的段落[0113]~段落[0115]中記載者。
(式(C)所表示的重複單元)
作為所述(c)的具體的達成方法的一例,可列舉於樹脂(A)中導入式(C)所表示的重複單元的方法。
式(C)中,R
c1~R
c4分別獨立地表示氫原子或有機基,R
c1~R
c4中至少一個為自主鏈碳起在原子數3以內包含氫鍵性的氫原子的基。其中,較佳為於誘發樹脂(A)的主鏈間的相互作用的基礎上,於原子數2以內(更靠主鏈附近側)具有氫鍵性的氫原子。
作為式(C)所表示的重複單元的具體例,可列舉國際公開第2018/193954號公報的段落[0119]~段落[0121]中記載者。
(式(D)所表示的重複單元)
作為所述(d)的具體的達成方法的一例,可列舉於樹脂(A)中導入式(D)所表示的重複單元的方法。
式(D)中,「環狀(cyclic)」表示以環狀結構形成主鏈的基。環的結構原子數並無特別限制。
作為式(D)所表示的重複單元的具體例,可列舉國際公開第2018/193954號公報的段落[0126]~段落[0127]中記載者。
(式(E)所表示的重複單元)
作為所述(e)的具體的達成方法的一例,可列舉於樹脂(A)中導入式(E)所表示的重複單元的方法。
式(E)中,Re分別獨立地表示氫原子或有機基。作為有機基,例如可列舉:可具有取代基的烷基、環烷基、芳基、芳烷基、及烯基。
「環狀(cyclic)」是包含主鏈的碳原子的環狀基。環狀基中包含的原子數並無特別限制。
作為式(E)所表示的重複單元的具體例,可列舉國際公開第2018/193954號公報的段落[0131]~段落[0133]中記載者。
<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)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)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式烴結構的重複單元。
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2014-98921號公報的段落[0081]~段落[0084]中記載者。
樹脂(A)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、磺醯基醯亞胺基、雙磺醯基醯亞胺基、α位經拉電子性基取代的脂肪族醇基(例如,六氟異丙醇基),較佳為羧基。藉由樹脂(A)包含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2014-98921號公報的段落[0085]及段落[0086]中記載者。
<具有脂環式烴結構且不顯示酸分解性的重複單元>
樹脂(A)可含有具有脂環式烴結構且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-金剛烷基酯、(甲基)丙烯酸二金剛烷基酯、(甲基)丙烯酸三環癸烷酯、或(甲基)丙烯酸環己酯的重複單元。
<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)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,R
5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-CH
2-O-Ra
2基。式中,Ra
2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2014-98921號公報的段落[0087]~段落[0094]中記載者。
<其他重複單元>
進而,樹脂(A)可具有所述重複單元以外的重複單元。
例如樹脂(A)可含有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、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)除具有所述重複結構單元以外,亦可出於調節耐乾式蝕刻性、標準顯影液適應性、基板密接性、抗蝕劑輪廓、解析性、耐熱性、及感度等的目的而具有各種重複結構單元。
作為樹脂(A),較佳為(特別是於組成物用作ArF用的感光化射線性或感放射線性樹脂組成物的情況下)重複單元全部由源自具有乙烯性不飽和鍵的化合物的重複單元構成。特別是亦較佳為重複單元全部由(甲基)丙烯酸酯系重複單元構成。於該情況下,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莫耳%以下。
樹脂(A)可按照常規方法(例如自由基聚合)來合成。
以利用GPC法而得的聚苯乙烯換算值計,樹脂(A)的重量平均分子量較佳為30,000以下,且較佳為1,000~30,000,更佳為3,000~30,000,進而佳為5,000~15,000。
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,粗糙度性亦更優異。
於抗蝕劑組成物中,相對於組成物的總固體成分,樹脂(A)的含量較佳為40.0質量%~99.9質量%,更佳為60.0質量%~90.0質量%。
樹脂(A)可使用一種,亦可併用多種。
〔溶劑(F)〕
抗蝕劑組成物較佳為包含溶劑。
溶劑較佳為包含(M1)丙二醇單烷基醚羧酸酯、以及(M2)中的至少一者,所述(M2)為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種。再者,所述溶劑可進而包含成分(M1)及成分(M2)以外的成分。
本發明者等人發現,若將此種溶劑與所述樹脂組合使用,則抗蝕劑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中的析出物的產生等。
成分(M1)及成分(M2)的詳細情況記載於國際公開第2020/004306號公報的段落[0218]~段落[0226]中,將該些內容併入至本說明書中。
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抗蝕劑組成物的固體成分濃度成為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全部成分。
〔酸擴散控制劑(C)〕
抗蝕劑組成物可包含酸擴散控制劑。
酸擴散控制劑作為如下淬滅劑發揮作用:捕捉於曝光時自光酸產生劑等中產生的酸,並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。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);以及於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案公開2016/0070167A1號的段落[0627]~段落[0664]、美國專利申請案公開2015/0004544A1號的段落[0095]~段落[0187]、美國專利申請案公開2016/0237190A1號的段落[0403]~段落[0423]、及美國專利申請案公開2016/0274458A1號的段落[0259]~段落[0328]中所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號的段落[0132]~段落[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號的段落[0137]~段落[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號的段落[0156]~段落[0163]中記載者,作為於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號的段落[0164]中記載者。
於抗蝕劑組成物中包含酸擴散控制劑的情況下,相對於抗蝕劑組成物的總固體成分,酸擴散控制劑的含量(於存在多種的情況下為其合計)較佳為0.1質量%~15.0質量%,更佳為1.0質量%~15.0質量%。
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(D)〕
抗蝕劑組成物可進而包含與樹脂(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,亦可無助於極性物質及非極性物質的均勻混合。
作為添加疏水性樹脂帶來的效果,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、以及抑制逸氣。
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、及樹脂的側鏈部分中包含的CH
3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號的段落[0275]~段落[0279]中所記載的化合物。
於抗蝕劑組成物包含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%~20.0質量%,更佳為0.1質量%~15.0質量%。
〔界面活性劑(E)〕
抗蝕劑組成物可包含界面活性劑。若包含界面活性劑,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2018/19395號的段落[0218]及段落[0219]中所揭示的界面活性劑。
該些界面活性劑可單獨使用一種,亦可使用兩種以上。
於抗蝕劑組成物包含界面活性劑的情況下,相對於抗蝕劑組成物的總固體成分,界面活性劑的含量較佳為0.0001質量%~2.0質量%,更佳為0.0005質量%~1.0質量%,進而佳為0.1質量%~1.0質量%。
〔其他添加劑〕
抗蝕劑組成物可進而包含溶解抑制化合物、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、或者包含羧基的脂環族或脂肪族化合物)。
抗蝕劑組成物可進而包含溶解抑制化合物。此處所謂「溶解抑制化合物」是指因酸的作用發生分解而於有機系顯影液中的溶解度減少的分子量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光為波長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LWR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,對於減少光子散粒雜訊而言有效。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所有原子的莫耳比率,[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所有原子的莫耳比率,[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所有原子的莫耳比率,[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所有原子的莫耳比率,[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所有原子的莫耳比率,[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所有原子的莫耳比率,[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所有原子的莫耳比率。
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,所謂總固體成分的所有原子相當於源自所述樹脂的所有原子、源自所述光酸產生劑的所有原子、及源自所述酸擴散控制劑的所有原子的合計。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所有原子的莫耳比率,若基於所述例進行說明,則[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所有原子、源自所述光酸產生劑的所有原子、及源自所述酸擴散控制劑的所有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程序並無特別限制,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:使用顯影液對經曝光的抗蝕劑膜進行顯影的步驟
以下,對所述各步驟的程序進行詳述。
<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所述般。
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元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底層形成各種基底膜(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/或顯影機所包括的機構實施,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,作為抗蝕劑膜的膜厚,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,作為抗蝕劑膜的膜厚,更佳為10 nm~120 nm,進而佳為15 nm~90 nm。
再者,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]~段落[0082]的記載而形成頂塗層。
例如,較佳為於抗蝕劑膜上形成包含如日本專利特開2013-61648號公報中記載的鹼性化合物的頂塗層。頂塗層可包含的鹼性化合物的具體的例子可列舉抗蝕劑組成物可包含的鹼性化合物。
另外,頂塗層亦較佳為包含含有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,較佳為波長250 nm以下的光,更佳為波長220 nm以下的光,可列舉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(波長248 nm的光)、ArF準分子雷射(波長193 nm的光)、F
2準分子雷射(波長157 nm的光)、EUV(波長13 nm的光)、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/或顯影機所包括的機構實施,亦可使用加熱板等進行。
該步驟亦稱為曝光後烘烤。
<步驟3:顯影步驟>
步驟3是使用顯影液對經曝光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);對基板表面噴霧顯影液的方法(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,亦可於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。
顯影時間只要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(相對於顯影液的總質量的水的含量)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%,特佳為實質上不含有水分。
相對於顯影液的總質量,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,特佳為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。
作為使用鹼性顯影液進行顯影的步驟之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之後的淋洗步驟中使用的淋洗液只要不溶解圖案,則並無特別限制,可使用包含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)、以及對基板表面噴霧淋洗液的方法(噴霧法)。
另外,本發明的圖案形成方法亦可於淋洗步驟之後包括加熱步驟(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。淋洗步驟之後的加熱步驟通常於40℃~250℃(較佳為90℃~200℃)下進行通常10秒鐘~3分鐘(較佳為30秒鐘~120秒鐘)。
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,對基板(或底層膜及基板)進行加工而於基板形成圖案。
基板(或底層膜及基板)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(或底層膜及基板)進行乾式蝕刻而於基板形成圖案的方法。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所使用的各種材料(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)較佳為不包含金屬等雜質。相對於抗蝕劑組成物的總固體成分,該些材料中包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,特佳為10質量ppt以下,最佳為1質量ppt以下。下限並無特別限制,相對於抗蝕劑組成物的總固體成分,較佳為0質量ppt以上。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。
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細情況記載於國際公開第2020/004306號的段落[0321]中。
另外,作為減少各種材料中包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。
除了過濾器過濾以外,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包含的金屬等雜質,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包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。使用後的清洗液中包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。下限並無特別限制,較佳為0質量ppt以上。
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、及管等)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。下限並無特別限制,較佳為0.01質量%以上。
作為藥液配管,例如可使用經SUS(不鏽鋼)、或實施了抗靜電處理的聚乙烯、聚丙烯、或氟樹脂(聚四氟乙烯、或全氟烷氧基樹脂等)被覆的各種配管。關於過濾器及O型環,亦同樣地可使用實施了抗靜電處理的聚乙烯、聚丙烯、或氟樹脂(聚四氟乙烯、或全氟烷氧基樹脂等)。
[電子器件的製造方法]
另外,本發明亦有關於一種包含所述圖案形成方法的電子器件的製造方法、以及藉由所述製造方法製造的電子器件。
作為本發明的電子器件的較佳態樣,可列舉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、光學用機器及通訊機器等)中的態樣。
[實施例]
以下基於實施例來對本發明進一步進行詳細說明。以下的實施例中所示的材料、使用量、比例、處理內容、及處理程序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來限定性地解釋。
[抗蝕劑組成物的各種成分]
〔酸分解性樹脂(樹脂(A))〕
樹脂A-1~樹脂A-46使用按照公知的方法而合成者。表1中示出各重複單元的組成比(莫耳比率;自左起依次對應)、重量平均分子量(Mw)、及分散度(Mw/Mn)。
再者,樹脂A-1~樹脂A-46的重量平均分子量(Mw)及分散度(Mw/Mn)藉由GPC(載體:四氫呋喃(THF))進行測定(為聚苯乙烯換算量)。另外,樹脂的組成比(莫耳比率)藉由
13C-核磁共振(nuclear magnetic resonance,NMR)進行測定。
[表1]
重複單元的莫耳比率 | Mw | 分散度 | ||||
樹脂A-1 | 25 | 30 | 45 | - | 6000 | 1.71 |
樹脂A-2 | 45 | 15 | 40 | - | 10200 | 1.64 |
樹脂A-3 | 40 | 20 | 40 | - | 7500 | 1.54 |
樹脂A-4 | 60 | 40 | - | - | 6800 | 1.52 |
樹脂A-5 | 20 | 30 | 50 | - | 6500 | 1.63 |
樹脂A-6 | 15 | 40 | 45 | - | 5900 | 1.59 |
樹脂A-7 | 40 | 20 | 40 | - | 5100 | 1.51 |
樹脂A-8 | 40 | 60 | - | - | 6200 | 1.39 |
樹脂A-9 | 25 | 30 | 45 | - | 7500 | 1.54 |
樹脂A-10 | 30 | 20 | 50 | - | 7000 | 1.61 |
樹脂A-11 | 20 | 40 | 35 | 5 | 6500 | 1.63 |
樹脂A-12 | 40 | 20 | 40 | - | 7000 | 1.73 |
樹脂A-13 | 25 | 25 | 50 | - | 8200 | 1.58 |
樹脂A-14 | 40 | 10 | 50 | - | 9000 | 1.68 |
樹脂A-15 | 35 | 10 | 55 | - | 8400 | 1.58 |
樹脂A-16 | 20 | 30 | 50 | - | 6500 | 1.73 |
樹脂A-17 | 45 | 15 | 40 | - | 7300 | 1.62 |
樹脂A-18 | 40 | 10 | 50 | - | 7000 | 1.64 |
樹脂A-19 | 70 | 30 | - | - | 11000 | 1.71 |
樹脂A-20 | 30 | 10 | 60 | - | 8500 | 1.68 |
樹脂A-21 | 25 | 25 | 50 | - | 6000 | 1.69 |
樹脂A-22 | 30 | 10 | 50 | 10 | 7100 | 1.59 |
樹脂A-23 | 30 | 30 | 40 | - | 11000 | 1.71 |
樹脂A-24 | 30 | 20 | 50 | - | 6000 | 1.68 |
樹脂A-25 | 50 | 5 | 45 | - | 7000 | 1.53 |
樹脂A-26 | 20 | 40 | 40 | - | 10000 | 1.57 |
樹脂A-27 | 30 | 15 | 55 | - | 5500 | 1.55 |
樹脂A-28 | 40 | 30 | 30 | - | 7500 | 1.63 |
樹脂A-29 | 25 | 35 | 40 | - | 9200 | 1.71 |
樹脂A-30 | 40 | 10 | 50 | - | 7000 | 1.65 |
樹脂A-31 | 50 | 50 | - | - | 13000 | 1.69 |
樹脂A-32 | 65 | 35 | - | - | 8500 | 1.66 |
樹脂A-33 | 50 | 50 | - | - | 7600 | 1.49 |
樹脂A-34 | 40 | 60 | - | - | 9500 | 1.68 |
樹脂A-35 | 50 | 50 | - | - | 8500 | 1.63 |
樹脂A-36 | 15 | 45 | 40 | - | 6400 | 1.51 |
樹脂A-37 | 40 | 10 | 50 | - | 12000 | 1.49 |
樹脂A-38 | 50 | 30 | 20 | - | 8000 | 1.65 |
樹脂A-39 | 25 | 30 | 30 | 15 | 8500 | 1.61 |
樹脂A-40 | 30 | 50 | 10 | 10 | 5000 | 1.61 |
樹脂A-41 | 25 | 30 | 30 | 15 | 8600 | 1.63 |
樹脂A-42 | 40 | 10 | 10 | 40 | 6500 | 1.63 |
樹脂A-43 | 40 | 30 | 30 | - | 5900 | 1.59 |
樹脂A-44 | 10 | 30 | 60 | - | 5200 | 1.53 |
樹脂A-45 | 30 | 20 | 50 | - | 7600 | 1.56 |
樹脂A-46 | 40 | 10 | 40 | 10 | 7000 | 1.61 |
以下示出表1所示的樹脂A-1~樹脂A-46的結構式。
〔光酸產生劑〕
<化合物(X)及比較用化合物>
以下示出化合物X-1的合成方法。
另外,其他化合物(I)及比較用化合物使用按照後述的化合物X-1的合成方法而合成者。
(化合物X-1的合成)
利用下述的合成方法來合成化合物X-1。
將苯基醚(5.8 g)溶解於二氯甲烷(30 mL)中來製備溶液。將所獲得的溶液冷卻至0℃後添加氯化鋁(5.8 g)。之後,於0℃下向溶液中滴加第三丁基乙醯氯(5.4 g),並於0℃下將反應混合物攪拌2小時。將所獲得的反應混合物注入至己烷/乙酸乙酯(體積比3/1,60 mL)與冰水(60 mL)的混合溶液中並攪拌10分鐘。利用己烷/乙酸乙酯(體積比3/1,20 mL)將所獲得的水相萃取三次。利用1當量鹽酸、水、飽和碳酸氫鈉水、及食鹽水對所獲得的有機相進行清洗後,於減壓下蒸餾去除溶媒。利用矽膠管柱層析法(於乙酸乙酯/己烷混合溶媒中溶出)對粗生成物進行精製,從而以無色液體的形式獲得化合物X-1-A(5.46 g)(收率56%)。
將化合物X-1-A(8.5 g)溶解於乙腈(25 mL)中,添加碘化鈉(7.9 g)、及三乙胺(8.9 g)。向所獲得的溶液中滴加氯三甲基矽烷(5.7 g)後,於50℃下將反應混合物攪拌2小時。冷卻至室溫為止後,將反應混合物注入至己烷/乙酸乙酯(體積比3/1,90 mL)與飽和碳酸氫鈉水(90 mL)的混合溶液中並攪拌10分鐘。利用己烷/乙酸乙酯(體積比3/1,20 mL)將所獲得的水相萃取三次。利用飽和碳酸氫鈉水、水、及食鹽水對所獲得的有機相進行清洗後,於減壓下蒸餾去除溶媒,從而以無色液體的形式獲得化合物X-1-B(11.0 g)(收率超過99%)。
將化合物X-1-B(11.0 g)、及1,4-噻噁烷-4-氧化物(6.3 g)溶解於二氯甲烷(68 mL)中,並冷卻至-40℃。於-35℃以下滴加三氟乙酸酐(11.0 g)的二氯甲烷溶液(7.5 mL),並於-35℃下將所獲得的反應混合物攪拌3小時。將所獲得的反應混合物升溫至0℃為止後,於10℃以下滴加水(10 mL),繼而於10℃以下滴加飽和碳酸氫鈉水(135 mL)。升溫至室溫為止後攪拌15分鐘,添加化合物X-1-C(14.6 g)並攪拌30分鐘。利用二氯甲烷(60 mL)萃取所獲得的水相。對於所獲得的有機相,利用10質量%碳酸鉀水(80 mL)清洗兩次、及利用水(80 mL)清洗五次後,於減壓下蒸餾去除溶媒。自二異丙醚對所獲得的粗生成物進行再結晶,藉此以白色固體的形式獲得化合物X-1(16.8 g)(收率72%)。
以下示出表3及表6所示的化合物(X)(化合物X-1~化合物X-24)及比較化合物(化合物Z-1)的結構。
<光酸產生劑B>
以下示出表3及表6所示的光酸產生劑B(化合物B-1~化合物B-15)的結構。
〔酸擴散控制劑〕
以下示出表3及表6所示的酸擴散控制劑C(化合物C-1~化合物C-13)的結構。
〔疏水性樹脂及頂塗層用樹脂〕
表3及表6所示的疏水性樹脂(D-1~D-8)及表7所示的頂塗層用樹脂(PT-1~PT-3)使用合成的樹脂。
表2中示出表3及表6所示的疏水性樹脂(D-1~D-8)及表7所示的頂塗層用樹脂(PT-1~PT-3)中的重複單元的莫耳比率、重量平均分子量(Mw)、及分散度(Mw/Mn)。
再者,疏水性樹脂D-1~疏水性樹脂D-8及頂塗層用樹脂PT-1~頂塗層用樹脂PT-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(THF))進行測定(為聚苯乙烯換算量)。另外,樹脂的組成比(莫耳比率)藉由
13C-NMR(nuclear magnetic resonance)進行測定。
[表2]
表2 | 重複單元1的莫耳比率 | 重複單元2的莫耳比率 | 重複單元3的莫耳比率 | 重複單元4的莫耳比率 | Mw | Mw/Mn | ||||
樹脂D-1 | ME-12 | 50 | ME-1 | 50 | - | - | - | - | 12000 | 1.5 |
樹脂D-2 | ME-2 | 40 | ME-11 | 50 | ME-7 | 5 | ME-14 | 5 | 6000 | 1.3 |
樹脂D-3 | ME-8 | 50 | ME-2 | 50 | - | - | - | - | 15000 | 1.5 |
樹脂D-4 | ME-5 | 100 | - | - | - | - | - | - | 23000 | 1.7 |
樹脂D-5 | ME-11 | 10 | ME-13 | 85 | ME-7 | 5 | - | - | 11000 | 1.4 |
樹脂D-6 | ME-6 | 80 | ME-9 | 20 | - | - | - | - | 13000 | 1.4 |
樹脂D-7 | ME-5 | 50 | ME-15 | 50 | - | - | - | - | 12000 | 1.5 |
樹脂D-8 | ME-2 | 50 | ME-16 | 50 | - | - | - | - | 10000 | 1.6 |
樹脂PT-1 | ME-2 | 40 | ME-9 | 30 | ME-7 | 30 | - | - | 8000 | 1.6 |
樹脂PT-2 | ME-2 | 50 | ME-6 | 40 | ME-3 | 10 | - | - | 5000 | 1.5 |
樹脂PT-3 | ME-3 | 30 | ME-4 | 65 | ME-10 | 5 | - | - | 8500 | 1.7 |
以下示出表2所示的疏水性樹脂D-1~疏水性樹脂D-8及表7所示的頂塗層用樹脂PT-1~頂塗層用樹脂PT-3的合成中使用的單體結構。
〔界面活性劑〕
以下示出表3及表6所示的界面活性劑。
E-1:美佳法(Megafac)F176(迪愛生(DIC)公司製造,氟系界面活性劑)
E-2:美佳法(Megafac)R08(迪愛生(DIC)公司製造,氟系及矽系界面活性劑)
E-3:PF656(歐諾法(OMNOVA)公司製造,氟系界面活性劑)
〔溶劑〕
以下示出表3及表6所示的溶劑。
F-1:丙二醇單甲醚乙酸酯(PGMEA)
F-2:丙二醇單甲醚(PGME)
F-3:丙二醇單乙醚(PGEE)
F-4:環己酮
F-5:環戊酮
F-6:2-庚酮
F-7:乳酸乙酯
F-8:γ-丁內酯
F-9:碳酸伸丙酯
[抗蝕劑組成物的製備及圖案形成:EUV曝光]
〔抗蝕劑組成物的製備(1)〕
以固體成分濃度成為2質量%的方式混合表3所示的各成分。繼而,將所獲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進行過濾,藉此製備抗蝕劑組成物。於實施例及比較例中使用所獲得的抗蝕劑組成物。再者,於抗蝕劑組成物中,所謂固體成分是指溶劑以外的全部成分。
[表3]
抗蝕劑組成物 | 化合物(X) | 樹脂A | 光酸產生劑B | 酸擴散控制劑C | 疏水性樹脂D | 界面活性劑E | 溶劑F | |||||||
種類 | 質量% | 種類 | 質量% | 種類 | 質量% | 種類 | 質量% | 種類 | 質量% | 種類 | 質量% | 種類 | 混合比 | |
Re-1 | X-1 | 19.8 | A-5 | 71.7 | - | - | C-6 | 8.5 | - | - | - | - | F-1/F-8 | 85/15 |
Re-2 | X-2 | 22.5 | A-11 | 74.3 | - | - | C-3 | 3.2 | - | - | - | - | F-1/F-2 | 70/30 |
Re-3 | X-3 | 25.5 | A-9 | 68.7 | - | - | C-12 | 5.8 | - | - | - | - | F-1/F-7 | 80/20 |
Re-4 | X-4 | 34.2 | A-20 | 64.7 | - | - | - | - | D-2 | 1.1 | - | - | F-4 | 100 |
Re-5 | X-5 | 26.5 | A-28 | 71.4 | - | - | C-2 | 2.0 | - | - | E-3 | 0.1 | F-1/F-9 | 90/10 |
Re-6 | X-6 | 38.2 | A-3 | 61.8 | - | - | - | - | - | - | - | - | F-1/F-6 | 40/60 |
Re-7 | X-7 | 29.5 | A-16 | 64.1 | - | - | C-7 | 6.4 | - | - | - | - | F-1/F-5 | 50/50 |
Re-8 | X-8 | 41.2 | A-32 | 56.5 | - | - | - | - | D-4 | 2.3 | - | - | F-1 | 100 |
Re-9 | X-9 | 23.5 | A-10 | 72.3 | - | - | C-8 | 4.2 | - | - | - | - | F-1/F-2/F-8 | 70/25/5 |
Re-10 | X-10 | 21.0 | A-13 | 68.8 | - | - | C-9 | 10.2 | - | - | - | - | F-1 | 100 |
Re-11 | X-11 | 51.2 | A-26 | 46.8 | - | - | - | - | D-1 | 2.0 | - | - | F-7 | 100 |
Re-12 | X-12 | 48.6 | A-12 | 51.4 | - | - | - | - | - | - | - | - | F-1/F-2 | 70/30 |
Re-13 | X-13 | 21.5 | A-4 | 70.5 | - | - | C-11 | 8.0 | - | - | - | - | F-1/F-3 | 90/10 |
Re-14 | X-14 | 27.6 | A-23 | 69.0 | - | - | C-10 | 3.4 | - | - | - | - | F-1/F-7 | 80/20 |
Re-15 | X-15 | 24.2 | A-15 | 70.4 | - | - | C-2 | 2.0 | D-6 | 3.4 | - | - | F-1/F-8 | 85/15 |
Re-16 | X-16 | 32.0 | A-13/A-18 | 29.3/29.4 | - | - | C-13 | 9.1 | - | - | E-1/E-2 | 0.1/0.1 | F-4 | 100 |
Re-17 | X-17 | 31.0 | A-21 | 66.5 | - | - | C-4 | 2.5 | - | - | - | - | F-1/F-5 | 50/50 |
Re-18 | X-18 | 46.1 | A-19 | 53.9 | - | - | - | - | - | - | - | - | F-1 | 100 |
Re-19 | X-19 | 25.1 | A-22 | 71.7 | - | - | C-1 | 2.1 | D-8 | 1.1 | - | - | F-1/F-2/F-8 | 70/25/5 |
Re-20 | X-20 | 25.0 | A-31 | 69.1 | - | - | C-5 | 5.9 | - | - | - | - | F-1/F-6 | 40/60 |
Re-21 | X-21 | 32.6 | A-17 | 67.4 | - | - | - | - | - | - | - | - | F-4 | 100 |
Re-22 | X-22 | 25.1 | A-1 | 69.4 | - | - | C-8 | 5.5 | - | - | - | - | F-1 | 100 |
Re-23 | X-23 | 34.6 | A-27 | 62.5 | - | - | - | - | D-7 | 2.9 | - | - | F-1 | 100 |
Re-24 | X-24 | 31.2 | A-8 | 65.4 | - | - | C-9 | 3.4 | - | - | - | - | F-1/F-3 | 90/10 |
Re-25 | X-4 | 44.2 | A-2 | 50.5 | B-7 | 3.8 | - | - | D-3 | 1.5 | - | - | F-1/F-2 | 70/30 |
Re-26 | X-12 | 35.0 | A-30 | 55.0 | B-10 | 10.0 | - | - | - | - | - | - | F-4 | 100 |
Re-27 | X-23 | 42.1 | A-29 | 56.2 | B-15 | 1.7 | - | - | - | - | - | - | F-1/F-9 | 90/10 |
Re-28 | X-6 | 38.1 | A-14 | 58.9 | B-5 | 3.0 | - | - | - | - | - | - | F-1/F-2 | 70/30 |
Re-29 | X-18 | 34.5 | A-24 | 57.8 | B-2 | 5.8 | - | - | D-5 | 1.9 | - | - | F-1/F-8 | 85/15 |
Re-30 | X-2 | 10.1 | A-7 | 65.9 | B-6 | 10.9 | C-9 | 13.1 | - | - | - | - | F-7 | 100 |
Re-31 | X-3 | 16.1 | A-25 | 59.8 | B-12 | 24.1 | - | - | - | - | - | - | F-1/F-8 | 85/15 |
Re-32 | X-14 | 6.9 | A-6 | 50.9 | B-8 | 42.1 | - | - | - | - | E-1 | 0.1 | F-1/F-2 | 70/30 |
Re-33 | X-1 | 6.8 | A-6 | 65.2 | B-3 | 28.0 | - | - | - | - | - | - | F-1/F-7 | 80/20 |
Re-34 | X-9 | 12.3 | A-13 | 72.2 | B-4 | 10.0 | C-8 | 5.5 | - | - | - | - | F-4 | 100 |
Re-35 | X-14 | 14.1 | A-22 | 64.6 | B-9 | 14.1 | C-12 | 7.1 | - | - | E-2 | 0.1 | F-1/F-9 | 90/10 |
Re-36 | X-4 | 15.2 | A-3 | 79.2 | B-11 | 5.6 | - | - | - | - | - | - | F-1/F-6 | 40/60 |
Re-37 | X-2 | 10.1 | A-26 | 67.1 | B-13 | 16.3 | C-5 | 6.5 | - | - | - | - | F-1/F-5 | 50/50 |
Re-38 | X-23 | 30.0 | A-30 | 64.8 | B-14 | 5.2 | - | - | - | - | - | - | F-1/F-3 | 70/30 |
Re-39 | X-1 | 27.6 | A-1/A-5 | 32.0/34.3 | - | - | C-4 | 6.1 | - | - | - | - | F-1/F-8 | 85/15 |
Re-40 | X-2/X-4 | 7.3/30 | A-17 | 62.7 | - | - | - | - | - | - | - | - | F-1/F-6 | 40/60 |
Re-41 | X-19/X-20 | 12.1/11.6 | A-22 | 73.2 | - | - | C-2 | 2.0 | D-8 | 1.1 | - | - | F-1/F-2/F-8 | 70/25/5 |
Re-42 | X-6/X-10 | 33.0/7.5 | A-3 | 59.5 | - | - | - | - | - | - | - | - | F-1/F-6 | 40/60 |
Re-43 | X-23 | 30.0 | A-27 | 58.3 | B-1/B-2 | 4.1/4.7 | - | - | D-7 | 2.9 | - | - | F-1 | 100 |
Re-44 | X-4 | 51.6 | A-5 | 48.4 | - | - | - | - | - | - | - | - | F-4 | 100 |
Re-45 | X-11 | 59.8 | A-1 | 40.2 | - | - | - | - | - | - | - | - | F-1/F-7 | 80/20 |
Re-C1 | Z-1 | 21.0 | A-5 | 70.5 | - | - | C-6 | 8.5 | - | - | - | - | F-1/F-8 | 85/15 |
〔圖案形成(1):EUV曝光、有機溶劑顯影〕
於矽晶圓上塗佈底層膜形成用組成物AL412(布魯爾科技(Brewer Science)公司製造),於205℃下進行60秒鐘烘烤,形成膜厚20 nm的基底膜。於其上塗佈表4所示的樹脂組成物,於100℃下進行60秒鐘烘烤,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(Quadrupole),外西格瑪0.68,內西格瑪0.36),對具有所獲得的抗蝕劑膜的矽晶圓進行圖案照射。再者,作為遮罩,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於90℃下進行60秒鐘烘烤後,利用乙酸正丁酯顯影30秒鐘,將其旋轉乾燥而獲得負型的圖案。
<圖案形狀的評價:EUV曝光、有機溶劑顯影>
對線寬平均20 nm的線圖案的剖面形狀進行觀察,使用測長掃描式電子顯微鏡(SEM,日立製作所公司製造的S-9380II)來測定抗蝕劑圖案的底部的圖案線寬Lb與抗蝕劑圖案的上部的圖案線寬La。
將(Lb/La)≦1.03的情況設為「優良」,將1.03<(Lb/La)≦1.06的情況設為「良好」,將1.06<(Lb/La)的情況設為「不良」。將結果示於表4。
<抗蝕劑組成物的經時穩定性>
將所述〔抗蝕劑組成物的製備(1)〕中所獲得的抗蝕劑組成物於室溫下保存一個月後,依據下述的評價基準來評價抗蝕劑組成物的經時穩定性。將形成線寬平均20 nm的線圖案時的曝光量(mJ/cm
2)設為最佳曝光量,來評價抗蝕劑組成物製備後不久與於室溫下保存一個月後的最佳曝光量的變化(感度變動)。
感度變動(mJ/cm
2)=|(保存一個月之前的抗蝕劑組成物的感度(mJ/cm
2))-(保存一個月後的抗蝕劑組成物的感度(mJ/cm
2))|
(評價基準)
A:感度變動未滿1 mJ/cm
2B:感度變動為1 mJ/cm
2以上且為3 mJ/cm
2以下
C:感度變動超過3 mJ/cm
2
表4中,以下的記載示出下述。
「化合物(X)」的「要件A」一欄中將滿足要件A的情況設為「A」,將不滿足要件A的情況設為「B」。所謂「要件A」是指式(X)中,R
X11~R
X12中至少一個為烴基。即,於化合物(X)的R
X11~R
X12中至少一個為烴基的情況下,成為「A」。
「鹵素原子的種類」一欄表示式(X)中Ar
X所具有的鹵素原子的種類。
[表4]
抗蝕劑組成物的種類 | 化合物(X) | 評價結果 | ||||
化合物(X)或比較化合物的種類 | 要件A | 鹵素原子的種類 | 圖案形狀 | 經時穩定性 | ||
實施例1-1 | Re-1 | X-1 | A | F | 優良 | A |
實施例1-2 | Re-2 | X-2 | A | F | 優良 | A |
實施例1-3 | Re-3 | X-3 | A | F | 優良 | A |
實施例1-4 | Re-4 | X-4 | B | F | 優良 | B |
實施例1-5 | Re-5 | X-5 | A | F | 優良 | A |
實施例1-6 | Re-6 | X-6 | A | F | 優良 | A |
實施例1-7 | Re-7 | X-7 | A | F | 優良 | A |
實施例1-8 | Re-8 | X-8 | B | F | 優良 | B |
實施例1-9 | Re-9 | X-9 | A | I | 優良 | A |
實施例1-10 | Re-10 | X-10 | A | I | 優良 | A |
實施例1-11 | Re-11 | X-11 | A | I | 優良 | A |
實施例1-12 | Re-12 | X-12 | B | I | 優良 | B |
實施例1-13 | Re-13 | X-13 | A | I | 優良 | A |
實施例1-14 | Re-14 | X-14 | B | I | 優良 | B |
實施例1-15 | Re-15 | X-15 | A | I | 優良 | A |
實施例1-16 | Re-16 | X-16 | A | I | 優良 | A |
實施例1-17 | Re-17 | X-17 | A | I | 優良 | A |
實施例1-18 | Re-18 | X-18 | A | Br | 良好 | A |
實施例1-19 | Re-19 | X-19 | A | Br | 良好 | A |
實施例1-20 | Re-20 | X-20 | B | Br | 良好 | B |
實施例1-21 | Re-21 | X-21 | A | Cl | 良好 | A |
實施例1-22 | Re-22 | X-22 | A | Cl | 良好 | A |
實施例1-23 | Re-23 | X-23 | B | Cl | 良好 | B |
實施例1-24 | Re-24 | X-24 | A | Cl | 良好 | A |
實施例1-25 | Re-25 | X-4 | B | F | 優良 | B |
實施例1-26 | Re-26 | X-12 | B | I | 優良 | B |
實施例1-27 | Re-27 | X-23 | B | Cl | 良好 | B |
實施例1-28 | Re-28 | X-6 | A | F | 優良 | A |
實施例1-29 | Re-29 | X-18 | A | Br | 良好 | A |
實施例1-30 | Re-30 | X-2 | A | F | 優良 | A |
實施例1-31 | Re-31 | X-3 | A | F | 優良 | A |
實施例1-32 | Re-32 | X-14 | B | I | 優良 | B |
實施例1-33 | Re-33 | X-1 | A | F | 優良 | A |
實施例1-34 | Re-34 | X-9 | A | I | 優良 | A |
實施例1-35 | Re-35 | X-14 | B | I | 優良 | B |
實施例1-36 | Re-36 | X-4 | B | F | 優良 | B |
實施例1-37 | Re-37 | X-2 | A | F | 優良 | A |
實施例1-38 | Re-38 | X-23 | B | Cl | 良好 | B |
實施例1-39 | Re-39 | X-1 | A | F | 優良 | A |
實施例1-40 | Re-40 | X-2/X-4 | A/B | F/F | 優良 | B |
實施例1-41 | Re-41 | X-19/X-20 | A/B | Br/Br | 良好 | B |
實施例1-42 | Re-42 | X-6/X-10 | A/A | F/I | 優良 | A |
實施例1-43 | Re-43 | X-23 | B | Cl | 良好 | B |
實施例1-44 | Re-44 | X-4 | B | F | 優良 | B |
實施例1-45 | Re-45 | X-11 | A | I | 優良 | A |
比較例1-1 | Re-C1 | Z-1 | B | - | 不良 | C |
根據表4的評價結果確認到,本發明的抗蝕劑組成物可獲得所期望的效果。
根據實施例1-1~實施例1-16等與實施例1-18~實施例1-24等的比較確認到,於式(X)中Ar
X為經選自由包含氟原子的基、及包含碘原子的基所組成的群組中的基取代的芳基的情況下,本發明的效果更優異。
根據實施例1-1~實施例1-3、實施例1-5~實施例1-7、實施例1-9~實施例1-11、實施例1-13及實施例1-15~實施例1-19等與實施例1-4、實施例1-8、實施例1-12及實施例1-14等的比較確認到,於式(X)中R
X11~R
X12中至少一個為烴基的情況下,經時穩定性更優異。
〔圖案形成(2):EUV曝光、鹼性水溶液顯影〕
於矽晶圓上塗佈底層膜形成用組成物AL412(布魯爾科技(Brewer Science)公司製造),於205℃下進行60秒鐘烘烤,形成膜厚20 nm的基底膜。於其上塗佈表5所示的樹脂組成物,於100℃下進行60秒鐘烘烤,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(Quadrupole),外西格瑪0.68,內西格瑪0.36),對具有所獲得的抗蝕劑膜的矽晶圓進行圖案照射。再者,作為遮罩,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於90℃下進行60秒鐘烘烤後,利用氫氧化四甲基銨水溶液(2.38質量%)顯影30秒鐘,繼而利用純水淋洗30秒鐘。然後,將其旋轉乾燥而獲得正型的圖案。
<圖案形狀的評價:EUV曝光、鹼性水溶液顯影>
對線寬平均20 nm的線圖案的剖面形狀進行觀察,使用測長掃描式電子顯微鏡(SEM,日立製作所公司製造的S-9380II)來測定抗蝕劑圖案的底部的圖案線寬Lb與抗蝕劑圖案的上部的圖案線寬La。
將(La/Lb)≦1.03的情況設為「優良」,將1.03<(La/Lb)≦1.06的情況設為「良好」,將1.06<(La/Lb)的情況設為「不良」。將結果示於表5。
<抗蝕劑組成物的經時穩定性>
藉由與所述圖案形成(1)中的<抗蝕劑組成物的經時穩定性>相同的程序來評價抗蝕劑組成物的經時穩定性。
[表5]
抗蝕劑組成物的種類 | 化合物(X) | 評價結果 | ||||
化合物(X)或比較化合物的種類 | 要件A | 鹵素原子的種類 | 圖案形狀 | 經時穩定性 | ||
實施例2-1 | Re-1 | X-1 | A | F | 優良 | A |
實施例2-2 | Re-2 | X-2 | A | F | 優良 | A |
實施例2-3 | Re-3 | X-3 | A | F | 優良 | A |
實施例2-4 | Re-4 | X-4 | B | F | 優良 | B |
實施例2-5 | Re-5 | X-5 | A | F | 優良 | A |
實施例2-6 | Re-6 | X-6 | A | F | 優良 | A |
實施例2-7 | Re-7 | X-7 | A | F | 優良 | A |
實施例2-8 | Re-8 | X-8 | B | F | 優良 | B |
實施例2-9 | Re-9 | X-9 | A | I | 優良 | A |
實施例2-10 | Re-10 | X-10 | A | I | 優良 | A |
實施例2-11 | Re-11 | X-11 | A | I | 優良 | A |
實施例2-12 | Re-12 | X-12 | B | I | 優良 | B |
實施例2-13 | Re-13 | X-13 | A | I | 優良 | A |
實施例2-14 | Re-14 | X-14 | B | I | 優良 | B |
實施例2-15 | Re-15 | X-15 | A | I | 優良 | A |
實施例2-16 | Re-16 | X-16 | A | I | 優良 | A |
實施例2-17 | Re-17 | X-17 | A | I | 優良 | A |
實施例2-18 | Re-18 | X-18 | A | Br | 良好 | A |
實施例2-19 | Re-19 | X-19 | A | Br | 良好 | A |
實施例2-20 | Re-20 | X-20 | B | Br | 良好 | B |
實施例2-21 | Re-21 | X-21 | A | Cl | 良好 | A |
實施例2-22 | Re-22 | X-22 | A | Cl | 良好 | A |
實施例2-23 | Re-23 | X-23 | B | Cl | 良好 | B |
實施例2-24 | Re-24 | X-24 | A | Cl | 良好 | A |
實施例2-25 | Re-25 | X-4 | B | F | 優良 | B |
實施例2-26 | Re-26 | X-12 | B | I | 優良 | B |
實施例2-27 | Re-27 | X-23 | B | Cl | 良好 | B |
實施例2-28 | Re-28 | X-6 | A | F | 優良 | A |
實施例2-29 | Re-29 | X-18 | A | Br | 良好 | A |
實施例2-30 | Re-30 | X-2 | A | F | 優良 | A |
實施例2-31 | Re-31 | X-3 | A | F | 優良 | A |
實施例2-32 | Re-32 | X-14 | B | I | 優良 | B |
實施例2-33 | Re-33 | X-1 | A | F | 優良 | A |
實施例2-34 | Re-34 | X-9 | A | I | 優良 | A |
實施例2-35 | Re-35 | X-14 | B | I | 優良 | B |
實施例2-36 | Re-36 | X-4 | B | F | 優良 | B |
實施例2-37 | Re-37 | X-2 | A | F | 優良 | A |
實施例2-38 | Re-38 | X-23 | B | Cl | 良好 | B |
實施例2-39 | Re-39 | X-1 | A | F | 優良 | A |
實施例2-40 | Re-40 | X-2/X-4 | A/B | F/F | 優良 | B |
實施例2-41 | Re-41 | X-19/X-20 | A/B | Br/Br | 良好 | B |
實施例2-42 | Re-42 | X-6/X-10 | A/A | F/I | 優良 | A |
實施例2-43 | Re-43 | X-23 | B | Cl | 良好 | B |
實施例2-44 | Re-44 | X-4 | B | F | 優良 | B |
實施例2-45 | Re-45 | X-11 | A | I | 優良 | A |
比較例2-1 | Re-C1 | Z-1 | B | - | 不良 | C |
根據表5的評價結果確認到,本發明的抗蝕劑組成物可獲得所期望的效果。
根據實施例2-1~實施例2-16等與實施例2-18~實施例2-24等的比較確認到,於式(X)中Ar
X為經選自由包含氟原子的基、及包含碘原子的基所組成的群組中的基取代的芳基的情況下,本發明的效果更優異。
根據實施例2-1~實施例2-3、實施例2-5~實施例2-7、實施例2-9~實施例2-11、實施例2-13及實施例2-15~實施例2-19等與實施例2-4、實施例2-8、實施例2-12及實施例2-14等的比較確認到,於式(X)中R
X11~R
X12中至少一個為烴基的情況下,經時穩定性更優異。
[抗蝕劑組成物的製備及圖案形成:ArF液浸曝光]
〔抗蝕劑組成物的製備(2)〕
以固體成分濃度成為4質量%的方式混合表6所示的各成分。繼而,將所獲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進行過濾,藉此製備抗蝕劑組成物。於實施例及比較例中使用所獲得的抗蝕劑組成物。再者,於抗蝕劑組成物中,所謂固體成分是指溶劑以外的全部成分。
[表6]
抗蝕劑組成物 | 化合物(X) | 樹脂A | 光酸產生劑B | 酸擴散控制劑C | 疏水性樹脂D | 界面活性劑E | 溶劑F | |||||||
種類 | 質量% | 種類 | 質量% | 種類 | 質量% | 種類 | 質量% | 種類 | 質量% | 種類 | 質量% | 種類 | 混合比 | |
Re-46 | X-1 | 15.5 | A-39 | 80.3 | - | - | C-4 | 3.1 | D-3 | 1.1 | - | - | F-1/F-6 | 40/60 |
Re-47 | X-3 | 16.6 | A-40 | 77.2 | - | - | C-1 | 2.5 | D-1 | 3.7 | - | - | F-4 | 100 |
Re-48 | X-4 | 27.5 | A-36 | 71.5 | - | - | - | - | D-2 | 1.0 | - | - | F-1 | 100 |
Re-49 | X-2 | 18.5 | A-41 | 68.3 | - | - | C-9 | 11.1 | D-2 | 2.1 | - | - | F-1 | 100 |
Re-50 | X-9 | 22.3 | A-44 | 69.4 | - | - | C-5 | 7.1 | D-3 | 1.1 | E-1 | 0.1 | F-1/F-3 | 90/10 |
Re-51 | X-12 | 34.2 | A-40/A-42 | 30.0/33.0 | - | - | - | - | D-5 | 2.7 | E-2 | 0.1 | F-1/F-2 | 70/30 |
Re-52 | X-16 | 24.3 | A-33 | 72.1 | - | - | C-2 | 2.8 | D-4 | 0.8 | - | - | F-4 | 100 |
Re-53 | X-20 | 20.1 | A-42 | 74.4 | - | - | C-10 | 4.6 | D-6 | 0.9 | - | - | F-1/F-8 | 85/15 |
Re-54 | X-18 | 29.6 | A-46 | 65.2 | - | - | - | - | D-8 | 5.2 | - | - | F-1/F-2 | 70/30 |
Re-55 | X-23 | 28.5 | A-35 | 69.8 | - | - | - | - | D-5 | 1.5 | E-1/E-2 | 0.1/0.1 | F-1/F-7 | 80/20 |
Re-56 | X-24 | 22.1 | A-34 | 65.8 | - | - | C-12 | 8.2 | D-2 | 3.9 | - | - | F-4 | 100 |
Re-57 | X-1/X-2 | 9.2/9.0 | A-45 | 69.7 | - | - | C-6 | 9.2 | D-5 | 2.9 | - | - | F-1/F-9 | 90/10 |
Re-58 | X-8 | 38.9 | A-33 | 57.9 | - | - | - | - | D-5 | 3.2 | - | - | F-1/F-7 | 80/20 |
Re-59 | X-4 | 31.2 | A-33/A-34 | 35.4/30.4 | - | - | - | - | D-2 | 3.0 | - | - | F-1/F-8 | 85/15 |
Re-60 | X-7/X-15 | 15.0/12.0 | A-34 | 64.5 | - | - | C-11 | 7.2 | D-7 | 1.3 | - | - | F-4 | 100 |
Re-61 | X-21 | 24.2 | A-12 | 74.6 | - | - | - | - | D-5 | 1.2 | - | - | F-1/F-5 | 50/50 |
Re-62 | X-22 | 33.1 | A-38 | 60.5 | - | - | C-8 | 5.5 | D-4 | 0.9 | - | - | F-1 | 100 |
Re-63 | X-5 | 23.1 | A-45 | 65.0 | - | - | C-13 | 9.1 | D-8 | 2.8 | - | - | F-1/F-2/F-8 | 70/25/5 |
Re-64 | X-10 | 19.2 | A-43 | 71.2 | - | - | C-7 | 8.5 | D-4 | 1.1 | - | - | F-1/F-6 | 40/60 |
Re-65 | X-14 | 26.2 | A-12 | 68.4 | - | - | C-3 | 4.5 | D-6 | 0.9 | - | - | F-4 | 100 |
Re-66 | X-19 | 22.4 | A-37 | 69.0 | - | - | C-1 | 3.4 | D-6 | 5.2 | - | - | F-1 | 100 |
Re-67 | X-11 | 26.0 | A-39 | 72.5 | - | - | - | - | D-5 | 1.5 | - | - | F-1/F-8 | 85/15 |
Re-68 | X-17 | 29.3 | A-38 | 54.4 | - | - | C-9 | 12.5 | D-2 | 3.8 | - | - | F-7 | 100 |
Re-69 | X-6 | 33.0 | A-37 | 64.1 | - | - | - | - | D-5 | 2.9 | - | - | F-1/F-8 | 85/15 |
Re-70 | X-13 | 19.0 | A-41 | 72.4 | - | - | C-3 | 4.8 | D-2 | 3.8 | - | - | F-1/F-2 | 70/30 |
Re-71 | X-4 | 30.0 | A-33 | 62.1 | B-2 | 5.4 | - | - | D-1 | 2.5 | - | - | F-1/F-5 | 50/50 |
Re-72 | X-1 | 5.4 | A-34 | 69.4 | B-3 | 23.1 | - | - | D-1 | 2.1 | - | - | F-1/F-2 | 70/30 |
Re-73 | X-10 | 18.5 | A-35 | 70.0 | B-13 | 10.2 | - | - | D-6 | 1.3 | - | - | F-1/F-8 | 85/15 |
Re-74 | X-5 | 12.1 | A-33 | 78.4 | B-8 | 8.6 | - | - | D-4 | 0.9 | - | - | F-1 | 100 |
Re-75 | X-3 | 16.0 | A-40 | 69.8 | B-5 | 6.5 | C-1 | 4.0 | D-1 | 3.7 | - | - | F-4 | 100 |
Re-76 | X-1 | 15.5 | A-39 | 81.4 | - | - | C-4 | 3.1 | - | - | - | - | F-1/F-6 | 40/60 |
Re-77 | X-3 | 16.6 | A-40 | 80.9 | - | - | C-1 | 2.5 | - | - | - | F-4 | 100 | |
Re-78 | X-4 | 27.5 | A-36 | 72.5 | - | - | - | - | - | - | - | - | F-1 | 100 |
Re-C2 | Z-1 | 13.5 | A-39 | 82.3 | - | - | C-4 | 3.1 | D-3 | 1.1 | - | - | F-1/F-6 | 40/60 |
〔頂塗層組成物的製備〕
以下示出表7所示的頂塗層組成物中包含的各種成分。
<樹脂>
作為表7所示的樹脂,使用表2所示的樹脂PT-1~樹脂PT-3。
<添加劑>
以下示出表7所示的添加劑的結構。
<界面活性劑>
以下示出表7所示的界面活性劑。
E-3:PF656(歐諾法(OMNOVA)公司製造,氟系界面活性劑)
<溶劑>
以下示出表7所示的溶劑。
FT-1:4-甲基-2-戊醇(MIBC)
FT-2:正癸烷
FT-3:二異戊醚
<頂塗層組成物的製備>
以固體成分濃度成為3質量%的方式混合表7所示的各成分,繼而將所獲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進行過濾,藉此製備頂塗層組成物。於實施例中使用所獲得的頂塗層組成物。再者,所謂固體成分是指溶劑以外的全部成分。
[表7]
頂塗層組成物 | ||||||||
樹脂 | 添加劑 | 界面活性劑 | 溶劑 | |||||
種類 | 質量(g) | 種類 | 質量(g) | 種類 | 質量(g) | 種類 | 混合比(質量比) | |
TC-1 | PT-1 | 10.0 | DT-1/DT-2 | 1.3/0.06 | - | - | FT-1/FT-2 | 70/30 |
TC-2 | PT-2 | 10.0 | DT-3/DT-4 | 0.04/0.06 | E-3 | 0.005 | FT-1/FT-3 | 75/25 |
TC-3 | PT-3 | 10.0 | DT-5 | 0.05 | - | - | FT-1/FT-3 | 10/90 |
〔圖案形成(3):ArF液浸曝光、有機溶劑顯影〕
於矽晶圓上塗佈有機防反射膜形成用組成物ARC29SR(布魯爾科技(Brewer Science)公司製造),於205℃下進行60秒鐘烘烤,形成膜厚98 nm的防反射膜。於其上塗佈表8所示的樹脂組成物,於100℃下進行60秒鐘烘烤,形成膜厚90 nm的抗蝕劑膜(感光化射線性或感放射線性膜)。關於實施例3-31~實施例3-33,於抗蝕劑膜的上層形成頂塗膜(所使用的頂塗層組成物的種類示於表8)。頂塗膜的膜厚於任一者中均設為100 nm。
針對抗蝕劑膜,使用ArF準分子雷射液浸掃描儀(ASML公司製造;XT1700i,NA 1.20,偶極(Dipole),外西格瑪0.950,內西格瑪0.850,Y偏光),介隔線寬45 nm的1:1線與空間圖案的6%半色調遮罩進行曝光。液浸液使用超純水。
於將曝光後的抗蝕劑膜於90℃下進行60秒鐘烘烤後,利用乙酸正丁酯顯影30秒鐘,繼而利用4-甲基-2-戊醇淋洗30秒鐘。然後,將其旋轉乾燥而獲得負型的圖案。
<圖案形狀的評價:ArF液浸曝光、有機溶劑顯影>
對線寬平均45 nm的線圖案的剖面形狀進行觀察,使用測長掃描式電子顯微鏡(SEM,日立製作所(股)製造的S-9380II)來測定抗蝕劑圖案的底部的圖案線寬Lb與抗蝕劑圖案的上部的圖案線寬La。
將(Lb/La)≦1.03的情況設為「優良」,將1.03<(Lb/La)≦1.06的情況設為「良好」,將1.06<(Lb/La)的情況設為「不良」。將結果示於表8。
<抗蝕劑組成物的經時穩定性>
除變更抗蝕劑組成物以外,藉由與所述圖案形成(1)中的<抗蝕劑組成物的經時穩定性>相同的程序來評價抗蝕劑組成物的經時穩定性。
[表8]
抗蝕劑組成物的種類 | 頂塗層組成物的種類 | 化合物(X) | 評價結果 | ||||
化合物(X)或比較化合物的種類 | 要件A | 鹵素原子的種類 | 圖案形狀 | 經時穩定性 | |||
實施例3-1 | Re-46 | - | X-1 | A | F | 優良 | A |
實施例3-2 | Re-47 | - | X-3 | A | F | 優良 | A |
實施例3-3 | Re-48 | - | X-4 | B | F | 優良 | B |
實施例3-4 | Re-49 | - | X-2 | A | F | 優良 | A |
實施例3-5 | Re-50 | - | X-9 | A | I | 優良 | A |
實施例3-6 | Re-51 | - | X-12 | B | I | 優良 | B |
實施例3-7 | Re-52 | - | X-16 | A | I | 優良 | A |
實施例3-8 | Re-53 | - | X-20 | B | Br | 良好 | B |
實施例3-9 | Re-54 | - | X-18 | A | Br | 良好 | A |
實施例3-10 | Re-55 | - | X-23 | B | Cl | 良好 | A |
實施例3-11 | Re-56 | - | X-24 | A | Cl | 良好 | A |
實施例3-12 | Re-57 | - | X-1/X-2 | A/A | F/F | 優良 | A |
實施例3-13 | Re-58 | - | X-8 | B | F | 優良 | B |
實施例3-14 | Re-59 | - | X-4 | B | F | 優良 | B |
實施例3-15 | Re-60 | - | X-7/X-15 | A/A | F/F | 優良 | A |
實施例3-16 | Re-61 | - | X-21 | A | Cl | 良好 | A |
實施例3-17 | Re-62 | - | X-22 | A | Cl | 良好 | A |
實施例3-18 | Re-63 | - | X-5 | A | F | 優良 | A |
實施例3-19 | Re-64 | - | X-10 | A | I | 優良 | A |
實施例3-20 | Re-65 | - | X-14 | B | I | 優良 | B |
實施例3-21 | Re-66 | - | X-19 | A | Br | 良好 | A |
實施例3-22 | Re-67 | - | X-11 | A | I | 優良 | A |
實施例3-23 | Re-68 | - | X-17 | A | I | 優良 | A |
實施例3-24 | Re-69 | - | X-6 | A | F | 優良 | A |
實施例3-25 | Re-70 | - | X-13 | A | I | 優良 | A |
實施例3-26 | Re-71 | - | X-4 | B | F | 優良 | B |
實施例3-27 | Re-72 | - | X-1 | A | F | 優良 | A |
實施例3-28 | Re-73 | - | X-10 | A | I | 優良 | A |
實施例3-29 | Re-74 | - | X-5 | A | F | 優良 | A |
實施例3-30 | Re-75 | - | X-3 | A | F | 優良 | A |
實施例3-31 | Re-76 | TC-1 | X-1 | A | F | 優良 | A |
實施例3-32 | Re-77 | TC-2 | X-3 | A | F | 優良 | A |
實施例3-33 | Re-78 | TC-3 | X-4 | B | F | 優良 | B |
比較例3-1 | Re-C2 | - | Z-1 | B | - | 不良 | C |
根據表8的評價結果確認到,本發明的抗蝕劑組成物可獲得所期望的效果。
根據實施例3-1~實施例3-7等與實施例3-8~實施例3-11等的比較確認到,於式(X)中Ar
X為經選自由包含氟原子的基、及包含碘原子的基所組成的群組中的基取代的芳基的情況下,本發明的效果更優異。
根據實施例3-1~實施例3-2、實施例3-4~實施例3-5及實施例3-7等與實施例3-3、實施例3-6及實施例3-8等的比較確認到,於式(X)中R
X11~R
X12中至少一個為烴基的情況下,經時穩定性更優異。
〔圖案形成(4):ArF液浸曝光、鹼性水溶液顯影〕
於矽晶圓上塗佈有機防反射膜形成用組成物ARC29SR(布魯爾科技(Brewer Science)公司製造),於205℃下進行60秒鐘烘烤,形成膜厚98 nm的防反射膜。於其上塗佈表9所示的樹脂組成物,於100℃下進行60秒鐘烘烤,形成膜厚90 nm的抗蝕劑膜。關於實施例4-31~實施例4-33,於抗蝕劑膜的上層形成頂塗膜(所使用的頂塗層組成物的種類示於表9)。頂塗膜的膜厚於任一者中均設為100 nm。
針對抗蝕劑膜,使用ArF準分子雷射液浸掃描儀(ASML公司製造;XT1700i,NA 1.20,偶極(Dipole),外西格瑪0.950,內西格瑪0.890,Y偏光),介隔線寬45 nm的1:1線與空間圖案的6%半色調遮罩進行曝光。液浸液使用超純水。
於將曝光後的抗蝕劑膜於90℃下進行60秒鐘烘烤後,利用氫氧化四甲基銨水溶液(2.38質量%)顯影30秒鐘,繼而利用純水淋洗30秒鐘。然後,將其旋轉乾燥而獲得正型的圖案。
<圖案形狀的評價:ArF液浸曝光、鹼性水溶液顯影>
對線寬平均45 nm的線圖案的剖面形狀進行觀察,使用測長掃描式電子顯微鏡(SEM,日立製作所公司製造的S-9380II)來測定抗蝕劑圖案的底部的圖案線寬Lb與抗蝕劑圖案的上部的圖案線寬La。
將(La/Lb)≦1.03的情況設為「優良」,將1.03<(La/Lb)≦1.06的情況設為「良好」,將1.06<(La/Lb)的情況設為「不良」。將結果示於表9。
<抗蝕劑組成物的經時穩定性>
除變更抗蝕劑組成物以外,藉由與所述圖案形成(1)中的<抗蝕劑組成物的經時穩定性>相同的程序來評價抗蝕劑組成物的經時穩定性。
[表9]
抗蝕劑組成物的種類 | 頂塗層組成物的種類 | 化合物(X) | 評價結果 | ||||
化合物(X)或比較化合物的種類 | 要件A | 鹵素原子的種類 | 圖案形狀 | 經時穩定性 | |||
實施例4-1 | Re-46 | - | X-1 | A | F | 優良 | A |
實施例4-2 | Re-47 | - | X-3 | A | F | 優良 | A |
實施例4-3 | Re-48 | - | X-4 | B | F | 優良 | B |
實施例4-4 | Re-49 | - | X-2 | A | F | 優良 | A |
實施例4-5 | Re-50 | - | X-9 | A | I | 優良 | A |
實施例4-6 | Re-51 | - | X-12 | B | I | 優良 | B |
實施例4-7 | Re-52 | - | X-16 | A | I | 優良 | A |
實施例4-8 | Re-53 | - | X-20 | B | Br | 良好 | B |
實施例4-9 | Re-54 | - | X-18 | A | Br | 良好 | A |
實施例4-10 | Re-55 | - | X-23 | B | Cl | 良好 | B |
實施例4-11 | Re-56 | - | X-24 | A | Cl | 良好 | A |
實施例4-12 | Re-57 | - | X-1/X-2 | A/A | F/F | 優良 | A |
實施例4-13 | Re-58 | - | X-8 | B | F | 優良 | B |
實施例4-14 | Re-59 | - | X-4 | B | F | 優良 | B |
實施例4-15 | Re-60 | - | X-7/X-15 | A/A | F/F | 優良 | A |
實施例4-16 | Re-61 | - | X-21 | A | Cl | 良好 | A |
實施例4-17 | Re-62 | - | X-22 | A | Cl | 良好 | A |
實施例4-18 | Re-63 | - | X-5 | A | F | 優良 | A |
實施例4-19 | Re-64 | - | X-10 | A | I | 優良 | A |
實施例4-20 | Re-65 | - | X-14 | B | I | 優良 | B |
實施例4-21 | Re-66 | - | X-19 | A | Br | 良好 | A |
實施例4-22 | Re-67 | - | X-11 | A | I | 優良 | A |
實施例4-23 | Re-68 | - | X-17 | A | I | 優良 | A |
實施例4-24 | Re-69 | - | X-6 | A | F | 優良 | A |
實施例4-25 | Re-70 | - | X-13 | A | I | 優良 | A |
實施例4-26 | Re-71 | - | X-4 | B | F | 優良 | B |
實施例4-27 | Re-72 | - | X-1 | A | F | 優良 | A |
實施例4-28 | Re-73 | - | X-10 | A | I | 優良 | A |
實施例4-29 | Re-74 | - | X-5 | A | F | 優良 | A |
實施例4-30 | Re-75 | - | X-3 | A | F | 優良 | A |
實施例4-31 | Re-76 | TC-1 | X-1 | A | F | 優良 | A |
實施例4-32 | Re-77 | TC-2 | X-3 | A | F | 優良 | A |
實施例4-33 | Re-78 | TC-3 | X-4 | B | F | 優良 | B |
比較例4-1 | Re-C2 | - | Z-1 | B | - | 不良 | C |
根據表9的評價結果確認到,本發明的抗蝕劑組成物可獲得所期望的效果。
根據實施例4-1~實施例4-7等與實施例4-8~實施例4-11等的比較確認到,於式(X)中Ar
X為經選自由包含氟原子的基、及包含碘原子的基所組成的群組中的基取代的芳基的情況下,本發明的效果更優異。
根據實施例4-1~實施例4-2、實施例4-4~實施例4-5及實施例4-7等與實施例4-3、實施例4-6及實施例4-8等的比較確認到,於式(X)中R
X11~R
X12中至少一個為烴基的情況下,經時穩定性更優異。
無
Claims (11)
- 如請求項1所述的感光化射線性或感放射線性樹脂組成物,其中所述式(X)中,Ar X為經選自由包含氟原子的基、及包含碘原子的基所組成的群組中的基取代的芳基。
- 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,其中所述式(X)中,L X為包含氧原子的二價連結基。
- 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,其中所述式(X)中,R X11~R X12中的至少一個為烴基。
- 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,其中含有所述式(X)所表示的陽離子的鹽為選自由化合物(I)~化合物(II)所組成的群組中的至少一種, 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A 1 -與陽離子部位M 1 +、且藉由光化射線或放射線的照射而形成HA 1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A 2 -與陽離子部位M 2 +、且藉由光化射線或放射線的照射而形成HA 2所表示的第二酸性部位的結構部位 其中,一個以上的所述結構部位X中的所述陽離子部位M 1 +及一個以上的所述結構部位Y中的所述陽離子部位M 2 +的至少一個表示所述式(X)所表示的陽離子; 另外,所述化合物(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M 1 +及所述結構部位Y中的所述陽離子部位M 2 +取代為H +而成的化合物PI具有酸解離常數a1與酸解離常數a2,所述酸解離常數a1源自將所述結構部位X中的所述陽離子部位M 1 +取代為H +而成的HA 1所表示的酸性部位,所述酸解離常數a2源自將所述結構部位Y中的所述陽離子部位M 2 +取代為H +而成的HA 2所表示的酸性部位,且所述酸解離常數a2比所述酸解離常數a1大; 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:能夠中和酸的非離子性的部位 其中,兩個以上的所述結構部位X中的陽離子部位M 1 +的至少一個表示所述式(X)所表示的陽離子。
- 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發生分解而極性增大的樹脂包含酸基。
- 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發生分解而極性增大的樹脂包含具有酸基的重複單元。
- 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,進而包含溶劑。
- 一種抗蝕劑膜,使用如請求項1至請求項8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,具有: 使用如請求項1至請求項8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的步驟。
- 一種電子器件的製造方法,包括如請求項10所述的圖案形成方法。
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