TW202233571A - 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、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相對於曝光的感度優異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。感光化射線性或感放射線性樹脂組成物包含藉由酸的作用發生分解而極性增大的樹脂,且滿足如下情況中的至少一者:更包含式(1)所表示的化合物、以及藉由酸的作用發生分解而極性增大的樹脂具有自式(1)所表示的化合物中去除一個氫原子而形成的殘基。
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。
作為圖案形成方法,例如可列舉以下方法。
對使用感光化射線性或感放射線性樹脂組成物而形成的感光化射線性或感放射線性樹脂膜(以下,亦稱為「抗蝕劑膜」)進行曝光,於反映出曝光圖案的區域中使抗蝕劑膜發生相對於顯影液的溶解性的變化。之後,使用顯影液(例如鹼水溶系或有機溶劑系顯影液等)進行顯影,去除抗蝕劑膜的曝光部或非曝光部,從而獲得所期望的圖案。
例如,於專利文獻1中揭示一種光阻劑組成物,包含:光阻劑聚合物,含有下述化學式所表示的重複單元;光酸產生劑,產生酸;以及有機溶媒,所述光阻劑組成物中,相對於所述光阻劑聚合物100重量份,所述光酸產生劑的含量為0.1重量份~20重量份,所述有機溶媒的含量為300重量份~5000重量份(第三發明、第六發明)。
[專利文獻1]日本專利特開2008-111120號公報
[發明所欲解決之課題]
本發明者等人對專利文獻1中所記載的光阻劑組成物(感光化射線性或感放射線性樹脂組成物)進行了研究,結果發現光阻劑組成物的相對於曝光的感度存在改善的餘地。
因此,本發明的課題在於提供一種相對於曝光的感度優異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,包含藉由酸的作用發生分解而極性增大的樹脂,所述感光化射線性或感放射線性樹脂組成物滿足如下情況中的至少一者: 更包含後述的式(1)所表示的化合物、以及 所述藉由酸的作用發生分解而極性增大的樹脂具有自所述式(1)所表示的化合物中去除一個氫原子而形成的殘基。 〔2〕 如〔1〕所述的感光化射線性或感放射線性樹脂組成物,其中所述殘基包含選自由後述的式(2a)所表示的基及後述的式(2b)所表示的基所組成的群組中的至少一者。 〔3〕 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R
4表示芳香環基。 〔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,更包含含氮鹼性化合物。 〔5〕 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,其中所述藉由酸的作用發生分解而極性增大的樹脂包含具有藉由酸的作用發生分解而極性增大的基的重複單元b, 相對於全部重複單元,所述重複單元b的含量為15莫耳%以上。 〔6〕 如〔1〕~〔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,其中所述藉由酸的作用發生分解而極性增大的樹脂包含具有藉由酸的作用發生分解而極性增大的基的重複單元b, 所述重複單元b包含選自由後述的式(M1)~式(M5)所表示的重複單元所組成的群組中的至少一者。 〔7〕 如〔6〕所述的感光化射線性或感放射線性樹脂組成物,其中所述重複單元b包含選自由所述式(M4)所表示的重複單元及所述式(M5)所表示的重複單元所組成的群組中的至少一者。 〔8〕 一種抗蝕劑膜,使用如〔1〕~〔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而形成。 〔9〕 一種圖案形成方法,包括: 使用如〔1〕~〔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的步驟。 〔10〕 一種電子元件的製造方法,包括如〔9〕所述的圖案形成方法。
[發明的效果]
根據本發明,可提供一種相對於曝光的感度優異的感光化射線性或感放射線性樹脂組成物。
另外,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態樣而成,但本發明並不限定於所述實施態樣。
示出本說明書中的下述表達的含義。
關於基(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)。 所謂「有機基」,是指包含至少一個碳原子的基。 只要無特別說明,則取代基為一價取代基。 所謂「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「光」,是指光化射線或放射線。 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、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。 所謂「~」是以包含「~」的前後所記載的數值作為下限及上限的含義使用。 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」。
(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。
樹脂的重量平均分子量(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/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。
樹脂的組成比(莫耳比或質量比等)藉由
13C-核磁共振(nuclear magnetic resonance,NMR)進行測定。
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)。
另一方面,pKa亦藉由分子軌域計算法來求出。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。
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,採用基於密度泛函法(DFT)並藉由高斯(Gaussian)16而獲得的值。
另外,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「二甲基亞碸(dimethyl sulfoxide,DMSO)溶液中的pKa」。
所謂「固體成分」,是指形成抗蝕劑膜的成分,不包含溶劑。另外,只要為形成抗蝕劑膜的成分,則即便其性狀為液體狀,亦視為固體成分。
所謂1吋,是指25.4 mm。
[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」)是包含藉由酸的作用發生分解而極性增大的樹脂的抗蝕劑組成物,且滿足如下情況中的至少一者:更包含式(1)所表示的化合物(以下,亦稱為「化合物(1)」)、以及藉由酸的作用發生分解而極性增大的樹脂具有自式(1)所表示的化合物中去除一個氫原子而形成的殘基(以下,亦稱為「特定基」)。 以下,將具有特定基且藉由酸的作用發生分解而極性增大的樹脂亦簡稱為「樹脂A」。
藉由採用此種結構來改善相對於曝光的感度的作用機制雖未必明確,但本發明者等人如以下般推測。
首先,於使用典型的化學增幅型的抗蝕劑組成物而形成的抗蝕劑膜中,藉由曝光自光酸產生劑產生的酸作用於藉由酸的作用發生分解而極性增大的樹脂,使樹脂中的藉由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」)發生分解,藉此使曝光部的極性發生變化。本發明者等人發現,於該情況下,抗蝕劑組成物相對於曝光的感度根據所接收的光酸產生劑的分解的容易度而變動。 另一方面,本發明的抗蝕劑組成物含有化合物(1)或樹脂A。化合物(1)或樹脂A中的特定基於曝光時容易分解,因此容易產生酸。其結果,推測抗蝕劑組成物相對於曝光的感度優異。 以下,將相對於曝光的感度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說明。
抗蝕劑組成物可為正型抗蝕劑組成物及負型抗蝕劑組成物中的任一者。另外,亦可為鹼顯影用抗蝕劑組成物及有機溶劑顯影用抗蝕劑組成物中的任一者。 抗蝕劑組成物亦可為非化學增幅型抗蝕劑組成物,亦可於抗蝕劑組成物中併用作為化學增幅型抗蝕劑組成物的機構。 以下,對抗蝕劑組成物的各種成分進行詳述。
〔化合物(1)〕
化合物(1)為式(1)所表示的化合物。 化合物(1)亦可作為後述的光酸產生劑發揮作用。
式(1)中,R
1及R
4分別獨立地表示取代基。R
2及R
3分別獨立地表示氫原子或取代基。L
1表示單鍵或二價連結基。n表示1以上的整數。
R
1及R
4分別獨立地表示取代基。
作為所述取代基,並無特別限制,例如可列舉:羥基、硫醇基、胺基、磺酸基、有機基以及將該些組合而成的基,較佳為有機基,更佳為烷基、烷氧基、烷氧基羰基、烯基、氰基、環烷基及芳香環基。
所述烷基可為直鏈狀及分支鏈狀中的任一者。
所述烷基的碳數較佳為1~5。 作為所述烷基,例如可列舉:甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、異丁基及第三丁基。 作為所述烷氧基及所述烷氧基羰基中的烷基部分,例如可列舉與所述烷基相同的基。
所述烯基可為直鏈狀及分支鏈狀中的任一者。
所述烯基的碳數較佳為1~5。 作為所述烯基,例如可列舉乙烯基。
所述環烷基的環員原子數較佳為3~15。
作為所述環烷基,較佳為環戊基及環己基等單環的環烷基、以及降冰片基、四環癸基、四環十二烷基及金剛烷基等多環的環烷基,更佳為多環的環烷基。 所述環烷基中,構成環的亞甲基的一個以上(例如一個~三個)可經取代為雜原子(例如-O-及-S-等)、-SO
2-、-SO
3-、烷氧基羰基、羰基或亞乙烯基。另外,所述環烷基中,構成環烷烴環的伸乙基的一個以上(例如一個~兩個)可經取代為伸乙烯基。
所述芳香環基可為單環及多環中的任一者。
作為所述芳香環基的環員原子數,較佳為5~15。 所述芳香環基的環員原子可具有一個以上(例如1~5)雜原子(例如氧原子、硫原子及/或氮原子等)。 作為所述芳香環基,例如可列舉:苯環基、萘環基及蒽環基等芳基、以及苯并噻唑環基等噻唑環基。
所述烷基、所述烷氧基、所述烷氧基羰基、所述烯基、所述環烷基及所述芳香環基亦可更具有取代基。
作為所述取代基,例如可列舉:鹵素原子(例如氟原子等)、羥基、硝基、氰基、環烷基及芳香環基。具體而言,所述烷基可具有氟原子作為取代基,成為全氟烷基。關於作為取代基的環烷基及芳香環基,例如可列舉作為R
1及R
4所表示的取代基可取的形態而說明的所述環烷基及所述芳香環基。
如所述般,所述烷基、所述烷氧基、所述烷氧基羰基、所述烯基、所述環烷基及所述芳香環基亦可更具有取代基,所述取代基亦可更具有取代基(以下,亦稱為「取代基X」)。例如,所述環烷基及所述芳香環基亦可更具有取代基。
作為所述取代基X,例如可列舉:鹵素原子、羥基、硝基、氰基、烷基、烷氧基、烷氧基羰基及烯基。關於作為取代基X的烷基、烷氧基、烷氧基羰基及烯基,例如可列舉作為R
1及R
4所表示的取代基可取的形態而說明的所述烷基、所述烷氧基、所述烷氧基羰基及所述烯基。作為取代基X的烷基、烷氧基、烷氧基羰基及烯基亦可更具有所述取代基。
作為R
1,較佳為烷基、環烷基或芳香環基,更佳為烷基、環烷基或芳基。
作為R
4,較佳為烷基、烷氧基或芳香環基,就感度更優異的方面而言,更佳為芳香環基,進而佳為芳基。
R
2及R
3分別獨立地表示氫原子或取代基。
作為所述取代基,可列舉所述R
1及R
4中的取代基。 作為R
2及R
3,較佳為氫原子、烷基或芳基。
R
2~R
4中至少兩個可相互鍵結而形成環。
較佳為R
2或R
3與R
4相互鍵結而形成環。所述相互鍵結而形成的環可為單環及多環中的任一者。所述環的環員原子數較佳為4~15。
L
1表示單鍵或二價連結基。
作為所述二價連結基,例如可列舉:-CO-、-O-、-S-、-SO-、-SO
2-、-NR
N-、烴基(例如,伸烷基、伸環烷基、伸烯基及伸芳基等)以及將該些組合而成的基。R
N表示取代基(例如所述R
1~R
4可具有的取代基)。所述烴基可更具有取代基,較佳為具有鹵素原子作為取代基。 所述伸烷基可為直鏈狀及分支鏈狀中的任一者。 所述伸烷基的碳數較佳為1~4。 所述伸環烷基可為單環及多環中的任一者。 所述伸環烷基的碳數較佳為3~15。 構成所述伸環烷基的環結構的-CH
2-的一個以上(例如一個或兩個)可經取代為雜原子(例如-O-及-S-等)、-SO
2-、-SO
3-、烷氧基羰基或羰基。 作為L
1,較佳為單鍵或伸烷基,更佳為單鍵。
n表示1以上的整數。
作為n,較佳為1~5,更佳為1~3,進而佳為1或2,尤佳為1。
作為化合物(1),例如可列舉以下化合物。
於抗蝕劑組成物包含化合物(1)的情況下,相對於抗蝕劑組成物的總固體成分,化合物(1)的含量較佳為0.5質量%以上,更佳為1質量%以上。相對於抗蝕劑組成物的總固體成分,上限較佳為40質量%以下,更佳為30質量%以下。
化合物(1)可單獨使用一種,亦可以兩種以上使用。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。
〔藉由酸的作用發生分解而極性增大的樹脂〕
藉由酸的作用發生分解而極性增大的樹脂(以下,亦簡稱為「酸分解性樹脂」)具有酸分解性基。所謂「酸分解性基」是指藉由酸的作用發生分解而生成極性基的基。酸分解性基較佳為具有極性基由藉由酸的作用而脫離的脫離基保護的結構。酸分解性基可藉由酸的作用發生分解而生成極性基。 關於酸分解性基,將後述。 於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。
如所述般,酸分解性樹脂亦可為具有特定基的樹脂。即,酸分解性樹脂亦可為樹脂A。
樹脂A較佳為具有重複單元(以下,亦簡稱為「重複單元a」)的樹脂,所述重複單元具有作為藉由光化射線或放射線的照射(曝光)發生分解的非離子性基的特定基。 特定基藉由光化射線或放射線的照射發生分解而產生極性基。 即,樹脂A含有具有藉由曝光發生分解而生成極性基的基的重複單元。樹脂A例如藉由曝光而極性增大,相對於鹼性顯影液的溶解度增大,且相對於有機溶劑的溶解度減少。
(特定基)
特定基是自所述化合物(1)中去除一個氫原子而形成的殘基。 特定基較佳為自化合物(1)中的R
1或R
4中去除一個氫原子而形成的殘基,更佳為包含選自式(2a)所表示的基及式(2b)所表示的基中的至少一者,進而佳為式(2a)所表示的基。 作為特定基的另一較佳態樣,較佳為自R
4為芳香環基的化合物(1)中去除一個氫原子而形成的殘基。
式(2a)中,R
5及R
6分別獨立地表示氫原子或取代基。R
7表示取代基。L
2表示二價連結基。L
3表示單鍵或二價連結基。n表示1以上的整數。*表示鍵結位置。
R
5、R
6、R
7、L
3及n分別與所述(1)中的R
2、R
3、R
4、L
1及n為相同含義,較佳態樣亦相同。
L
2表示二價連結基。
作為L
2,較佳為自式(1)中的R
1中去除一個氫原子而形成的基。 R
1的較佳態樣如所述般。
式(2b)中,R
8及R
9分別獨立地表示氫原子或取代基。R
10表示取代基。L
4表示單鍵或二價連結基。L
5表示二價連結基。n表示1以上的整數。*表示鍵結位置。
R
8、R
9、R
10、L
4及n分別與所述(1)中的R
2、R
3、R
1、L
1及n為相同含義,較佳態樣亦相同。
L
5表示二價連結基。
作為L
5,較佳為自式(1)中的R
4中去除一個氫原子而形成的基。 所述R
4的較佳態樣如所述般。
<重複單元a>
重複單元a是具有特定基的重複單元。 再者,特定基可與重複單元a的主鏈直接鍵結,亦可由特定基構成重複單元a的主鏈的一部分。具體而言,於主鏈為伸乙基鏈的情況下,所述伸乙基鏈的一部分可由特定基構成。
式(a)中,R
1A~R
3A分別獨立地表示氫原子或取代基。L
1A表示單鍵或二價連結基。T表示特定基。
R
1A~R
3A分別獨立地表示氫原子或取代基。
作為R
1A~R
3A,較佳為分別獨立地為氫原子、烷基、環烷基、鹵素原子、氰基或烷氧基羰基,更佳為氫原子、鹵素原子或烷基,進而佳為氫原子或甲基。
L
1A表示單鍵或二價連結基。
作為所述二價連結基,例如可列舉:-CO-、-O-、-S-、-SO-、-SO
2-、-NR
N-、烴基(例如,伸烷基、伸環烷基、伸烯基及伸芳基等)以及將該些組合而成的基。R
N表示取代基(例如所述R
1~R
4可具有的取代基)。所述烴基可更具有取代基,較佳為具有鹵素原子(較佳為氟原子)作為取代基。
所述伸烷基可為直鏈狀及分支鏈狀中的任一者。
所述伸烷基的碳數較佳為1~4。 所述伸環烷基可為單環及多環中的任一者。 所述伸環烷基的碳數較佳為3~15。 構成所述伸環烷基的環結構的-CH
2-的一個以上(例如一個或兩個)可經取代為雜原子(例如-O-及-S-等)、-SO
2-、-SO
3-、烷氧基羰基或羰基。
T表示特定基。
特定基如所述般。
樹脂A更佳為具有選自由式(aa)~式(ac)所表示的重複單元所組成的群組中的至少一者。
式(aa)中,R
1a~R
3a分別獨立地表示氫原子或取代基。L
1a表示單鍵、伸烷基、-COO-、芳香環基或將該些組合而成的基。Ar表示芳香環基。Z表示式(Za)所表示的基或式(Zb)所表示的基。
R
1a~R
3a分別獨立地表示氫原子或取代基。
作為R
1a~R
3a,較佳為分別獨立地為氫原子、烷基、環烷基、鹵素原子、氰基或烷氧基羰基,更佳為氫原子、鹵素原子或烷基,進而佳為氫原子或甲基。
L
1a表示單鍵、伸烷基、-COO-、芳香環基或將該些組合而成的基。
所述伸烷基可為直鏈狀及分支鏈狀中的任一者。 所述伸烷基的碳數較佳為1~4。 所述芳香環基可為單環及多環中的任一者。 所述芳香環基的環員原子數較佳為5~15。所述芳香環基可具有一個以上(例如1~5)雜原子(例如氧原子、硫原子及/或氮原子等)作為環員原子。作為所述芳香環基,較佳為苯環基。 作為所述組合而成的基,例如可列舉-COO-伸烷基及-COO-芳香環基-。 所述伸烷基及所述芳香環基可更具有取代基。 作為所述取代基,可列舉式(1)中的R
1及R
4可取的取代基。 作為L
1a,較佳為單鍵或伸烷基,更佳為單鍵。
Ar表示芳香環基。
所述芳香環基可為單環及多環中的任一者。 所述芳香環基的環員原子數較佳為5~15。 作為所述芳香環基的環員原子,可具有一個以上(例如1~5)雜原子(例如氧原子、硫原子及/或氮原子等)。 所述芳香環基可更具有取代基。 作為所述取代基,可列舉式(1)中的R
1及R
4可取的取代基。 另外,作為所述取代基,亦可列舉式(Za)所表示的基或式(Zb)所表示的基。 作為所述芳香環基,較佳為伸苯基或伸萘基等伸芳基,更佳為伸苯基。
Z表示式(Za)所表示的基或式(Zb)所表示的基。
作為Z,較佳為式(Za)所表示的基。
式(2a)中,R
1za及R
2za分別獨立地表示氫原子或取代基。R
3za表示取代基。L
za表示單鍵或二價連結基。n
za表示1以上的整數。*表示鍵結位置。
R
1za、R
2za、R
3za、L
za及n
za分別與所述(1)中的R
2、R
3、R
4、L
1及n為相同含義,較佳態樣亦相同。
式(Zb)中,R
1zb及R
2zb分別獨立地表示氫原子或取代基。R
3zb表示取代基。L
zb表示單鍵或二價連結基。n
zb表示1以上的整數。*表示鍵結位置。
R
1zb、R
2zb、R
3zb、L
zb及n
zb分別與所述(1)中的R
2、R
3、R
1、L
1及n為相同含義,較佳態樣亦相同。
式(ab)中,R
1b~R
3b分別獨立地表示氫原子或取代基。L
1b表示單鍵、伸烷基、-COO-或將該些組合而成的基。L
2b表示單鍵或伸烷基。Z表示式(Za)所表示的基或式(Zb)所表示的基。
R
1b~R
3b分別獨立地表示氫原子或取代基。
作為R
1b~R
3b,較佳為分別獨立地為氫原子、烷基、環烷基、鹵素原子、氰基或烷氧基羰基,更佳為氫原子、鹵素原子或烷基,進而佳為氫原子或甲基。
L
1b表示單鍵、伸烷基、-COO-或將該些組合而成的基。
所述伸烷基可為直鏈狀及分支鏈狀中的任一者。 所述伸烷基的碳數較佳為1~4。 作為所述組合而成的基,例如可列舉-COO-伸烷基。 所述伸烷基可更具有取代基。 作為所述取代基,可列舉式(1)中的R
1及R
4可取的取代基。 作為L
1b,較佳為單鍵或伸烷基,更佳為單鍵。
L
2b表示單鍵或伸烷基。
作為所述伸烷基,可列舉式(a)中的L
1A可取的伸烷基。另外,作為所述取代基,亦可列舉式(Za)所表示的基或式(Zb)所表示的基。 作為L
2b,較佳為伸烷基。
Z表示式(Za)所表示的基或式(Zb)所表示的基。
式(Za)所表示的基及式(Zb)所表示的基如所述般。
式(ac)中,R
1c~R
3c分別獨立地表示氫原子或取代基。L
1c表示單鍵、伸烷基、-COO-、芳香環基或將該些組合而成的基。L
2c表示伸環烷基。L
3c表示單鍵或二價連結基。Z表示式(Za)所表示的基或式(Zb)所表示的基。
R
1c~R
3c分別獨立地表示氫原子或取代基。
作為R
1c~R
3c,較佳為分別獨立地為氫原子、烷基、環烷基、鹵素原子、氰基或烷氧基羰基,更佳為氫原子、鹵素原子或烷基,進而佳為氫原子或甲基。
L
1c表示單鍵、伸烷基、-COO-、芳香環基或將該些組合而成的基。
作為L
1c,可列舉式(aa)中的L
1a。 作為L
1c,較佳為單鍵、伸烷基、-COO-或將該些組合而成的基,更佳為-COO-。
L
2c表示伸環烷基。
所述伸環烷基可為單環及多環中的任一者。 所述伸環烷基的碳數較佳為3~15。 構成所述伸環烷基的環結構的-CH
2-的一個以上(例如一個或兩個)可經取代為雜原子(例如-O-及-S-等)、-SO
2-、-SO
3-、烷氧基羰基或羰基。 所述伸環烷基可更具有取代基。 作為所述取代基,可列舉式(1)中的R
1及R
4可取的取代基。 另外,作為所述取代基,亦可列舉式(Za)所表示的基或式(Zb)所表示的基。
L
3c表示單鍵或二價連結基。
作為所述二價連結基,例如可列舉:-CO-、-O-、-S-、-SO-、-SO
2-、-NR
N-、烴基(例如,伸烷基、伸環烷基、伸烯基及伸芳基等)以及將該些組合而成的基。R
N表示取代基(例如所述R
1~R
4可具有的取代基)。所述烴基可更具有取代基,較佳為具有鹵素原子(較佳為氟原子)作為取代基。另外,作為所述取代基,亦可列舉式(Za)所表示的基或式(Zb)所表示的基。 作為L
3c,較佳為可具有氟原子的伸烷基或可具有氟原子的烷氧基羰基。
Z表示式(Za)所表示的基或式(Zb)所表示的基。
式(Za)所表示的基及式(Zb)所表示的基如所述般。
作為重複單元a,例如可列舉以下重複單元。
相對於酸分解性樹脂的全部重複單元,重複單元a的含量較佳為1莫耳%以上,更佳為5莫耳%以上,進而佳為10莫耳%以上。相對於全部重複單元,上限較佳為小於100莫耳%,更佳為90莫耳%以下,進而佳為70莫耳%以下。
重複單元a可單獨使用一種,亦可以兩種以上使用。於使用兩種以上的重複單元a的情況下,其合計含量較佳為所述含量的範圍內。 於樹脂A存在兩種以上的情況下,較佳為包含一種以上的重複單元a的含量相對於全部重複單元為40莫耳%以上的樹脂A。於該情況下,較佳為包含相對於樹脂A的合計含量為30質量%~100質量%的、重複單元a的含量相對於全部重複單元為40莫耳%以上的樹脂A,更佳為包含60質量%~100質量%,進而佳為包含80質量%~100質量%。
<具有酸分解性基的重複單元>
酸分解性樹脂亦可含有具有酸分解性基的重複單元(以下,亦簡稱為「重複單元b」)。 酸分解性基中不包含所述特定基。另外,酸分解性基亦不具有特定基作為其一部分。即,重複單元b中不包含重複單元a。
作為極性基,較佳為鹼可溶性基。
作為鹼可溶性基,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。 如所述般,酸分解性基較佳為具有極性基由藉由酸的作用而脫離的脫離基保護的結構。 作為藉由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,較佳為碳數1~6)、環烷基(單環或多環,較佳為碳數3~15)、烯基(直鏈狀或分支鏈狀,較佳為碳數2~6)、芳基(單環或多環,較佳為碳數6~15)或雜芳基(單環或多環,較佳為環員原子數5~15)。
Rx
1~Rx
3中兩個可相互鍵結而形成環。所述環可為單環及多環中的任一者。作為單環或多環,例如可列舉環烷烴環。作為所述環烷烴環,較佳為環戊烷環及環己烷環等單環的環烷烴環、或降冰片烷環、四環癸烷環、四環十二烷環及金剛烷環等多環的環烷烴環。所述環烷烴環中例如構成環的亞甲基的一個以上(例如一個~三個)可經雜原子(-O-或-S-等)、-SO
2-、-SO
3-、-COO-、羰基或亞乙烯基取代。另外,該些環烷烴環中,構成環烷烴環的伸乙基的一個以上(例如一個~兩個)可經伸乙烯基取代。 式(Y1)中,於Rx
1~Rx
3中兩個相互鍵結而形成環烷烴環且所述環烷烴環利用相對於式(Y1)中的C(碳)原子而言的α碳與γ碳形成伸乙烯基的情況下,Rx
1~Rx
3的剩餘一個可為氫原子。
式(Y3)中,R
36~R
38分別獨立地表示氫原子或有機基。作為所述有機基,較佳為烷基(直鏈狀或分支鏈狀,較佳為碳數1~6)、環烷基(單環或多環,較佳為碳數3~15)、芳基(單環或多環,較佳為碳數6~15)、芳烷基(較佳為碳數7~18)或烯基(直鏈狀或分支鏈狀,較佳為碳數2~6)。
R
37與R
38可相互鍵結而形成環。作為所述形成的環,例如可列舉與Rx
1~Rx
3的兩個鍵結而可形成的單環或多環相同的環。
式(Y4)中,Ar表示芳香環基。Rn表示烷基(直鏈狀或分支鏈狀,較佳為碳數1~6)、環烷基(單環或多環,較佳為碳數3~15)或芳基(單環或多環,較佳為碳數6~15)。Rn與Ar亦可相互鍵結而形成非芳香環。作為Rn,較佳為芳基(單環或多環,較佳為碳數6~15)。
重複單元b較佳為包含選自由式(M1)~式(M5)所表示的重複單元所組成的群組中的至少一者,就LWR更優異的方面而言,更佳為包含選自由式(M4)所表示的重複單元及式(M5)所表示的重複單元所組成的群組中的至少一者。
式(M1)中,R
5~R
7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。L
10表示單鍵或二價連結基。R
8~R
10分別獨立地表示烷基、環烷基、芳基、芳烷基或烯基。
R
5~R
7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。
所述烷基可為直鏈狀及分支鏈狀中的任一者。所述烷基的碳數較佳為1~6。 所述環烷基可為單環及多環中的任一者。所述環烷基的碳數較佳為3~15。 作為鹵素原子,例如可列舉:氟原子、氯原子、溴原子及碘原子。 所述烷氧基羰基的碳數較佳為1~10。作為所述烷氧基羰基中的烷基部分,例如可列舉與所述烷基相同的基。 作為R
5,較佳為氫原子或烷基,更佳為烷基,進而佳為甲基。 作為R
6~R
7,較佳為氫原子或烷基,更佳為氫原子。
L
10表示單鍵或二價連結基。
作為所述二價連結基,例如可列舉:-CO-、-O-、-S-、-SO-、-SO
2-、-NR
N-、烴基(例如,伸烷基、伸環烷基、伸烯基及伸芳基等)以及將該些組合而成的基。R
N表示取代基(例如所述R
1~R
4可具有的取代基)。所述烴基可更具有取代基,較佳為具有鹵素原子作為取代基。 作為L
10,較佳為單鍵或伸烷基。
R
8~R
10分別獨立地表示烷基、環烷基、芳基、芳烷基或烯基。
所述烷基可為直鏈狀及分支鏈狀中的任一者。所述烷基的碳數較佳為1~6,更佳為1~3。 所述環烷基可為單環及多環中的任一者。所述環烷基的碳數較佳為3~15。 所述芳基可為單環及多環中的任一者。所述芳基的碳數較佳為6~15。 所述芳烷基的碳數較佳為7~18。 所述烯基可為直鏈狀及分支鏈狀中的任一者。所述烯基的碳數較佳為2~6。 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更具有取代基,較佳為具有鹵素原子(較佳為氟原子)作為取代基。 作為R
8~R
10,較佳為烷基或芳基,更佳為烷基。 R
8~R
10中至少兩個可相互鍵結而形成環。
式(M2)中,R
11~R
14分別獨立地表示氫原子或有機基。其中,R
11及R
12中至少一者表示有機基。X
1表示-CO-、-SO-或-SO
2-。Y
1表示-O-、-S-、-SO-、-SO
2-或-NR
34-。R
34表示氫原子或有機基。L
11表示單鍵或二價連結基。R
15~R
17分別獨立地表示烷基、環烷基、芳基、芳烷基或烯基。
R
11~R
14分別獨立地表示氫原子或有機基。其中,R
11及R
12中至少一者表示有機基。
作為所述有機基,例如可列舉式(1)中的R
1及R
4所表示的有機基。 其中,作為有機基,較佳為烷基(直鏈狀或分支鏈狀,較佳為碳數1~6)、環烷基(單環或多環,較佳為碳數3~15)、芳基(單環或多環,較佳為碳數6~15)、芳烷基(較佳為碳數7~18)或烯基(直鏈狀或分支鏈狀,較佳為碳數2~6)。 作為R
11及R
12,較佳為烷基,更佳為具有氟原子的烷基。 作為R
13及R
14,較佳為氫原子或烷基,更佳為氫原子。
X
1表示-CO-、-SO-或-SO
2-。作為X
1,較佳為-CO-。
Y
1表示-O-、-S-、-SO-、-SO
2-或-NR
34-。作為Y
1,較佳為-O-或-S-,更佳為-O-。 R
34表示氫原子或有機基。作為R
34,較佳為有機基。
L
11表示單鍵或二價連結基。
作為所述二價連結基,例如可列舉:-CO-、-O-、-S-、-SO-、-SO
2-、-NR
N-、烴基(例如,伸烷基、伸環烷基、伸烯基及伸芳基等)以及將該些組合而成的基。R
N表示取代基(例如所述R
1~R
4可具有的取代基)。所述烴基可更具有取代基,較佳為具有鹵素原子作為取代基。 作為L
11,較佳為烴基,更佳為伸烷基。
R
15~R
17分別獨立地表示烷基、環烷基、芳基、芳烷基或烯基。
所述烷基可為直鏈狀及分支鏈狀中的任一者。所述烷基的碳數較佳為1~6。 所述環烷基可為單環及多環中的任一者。所述環烷基的碳數較佳為3~15。 所述芳基可為單環及多環中的任一者。所述芳基的碳數較佳為6~15。 所述芳烷基的碳數較佳為7~18。 所述烯基可為直鏈狀及分支鏈狀中的任一者。所述烯基的碳數較佳為2~6。 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更具有取代基,較佳為具有鹵素原子(較佳為氟原子)作為取代基。 作為R
15~R
17,較佳為烷基或芳基。 R
15~R
17中至少兩個可相互鍵結而形成環。
式(M3)中,R
18及R
19分別獨立地表示氫原子或有機基。R
20及R
21分別獨立地表示氫原子、烷基、環烷基、芳基、芳烷基或烯基。
作為所述有機基,例如可列舉式(1)中的R
1及R
4所表示的有機基所例示的有機基(例如烷基等)。
作為R
18及R
19,較佳為氫原子或烷基,更佳為氫原子。 作為R
20及R
21,例如可列舉式(M2)中的R
15~R
17,較佳為氫原子或烷基。 R
18~R
21中至少兩個可相互鍵結而形成環。其中,較佳為R
18與R
19以及R
20與R
21相互鍵結而形成環。
式(M4)中,R
22~R
24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。L
12表示單鍵或二價連結基。Ar
1表示芳香環基。R
25~R
27分別獨立地表示氫原子、烷基、環烷基、芳基、芳烷基或烯基。
R
22~R
24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。
所述烷基可為直鏈狀及分支鏈狀中的任一者。所述烷基的碳數較佳為1~6,更佳為1~3。 所述環烷基可為單環及多環中的任一者。所述環烷基的碳數較佳為3~15。 作為鹵素原子,例如可列舉:氟原子、氯原子、溴原子及碘原子。 所述烷氧基羰基的碳數較佳為1~10。作為所述烷氧基羰基中的烷基部分,例如可列舉與所述烷基相同的基。 作為R
22~R
24,較佳為氫原子或烷基,更佳為氫原子。
L
12表示單鍵或二價連結基。
作為L
12,可列舉式(M2)中的L
11,較佳為單鍵。
Ar
1表示芳香環基。
所述芳香環基可為單環及多環中的任一者。 所述芳香環基的環員原子數較佳為5~15。所述芳香環基可具有一個以上(例如1~5)雜原子(例如,氧原子、硫原子及/或氮原子等)作為環員原子。作為所述芳香環基,較佳為苯環基。
R
25~R
27分別獨立地表示氫原子、烷基、環烷基、芳基、芳烷基或烯基。
作為R
25~R
27,例如可列舉式(M2)中的R
15~R
17。 作為R
25~R
27,較佳為氫原子或烷基。 R
25~R
27中至少兩個可相互鍵結而形成環。其中,較佳為R
26與R
27相互鍵結而形成環。另外,Ar
1可與R
24或R
25鍵結而形成環。
式(M5)中,R
28~R
30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。L
13表示單鍵或二價連結基。R
31及R
32分別獨立地表示氫原子、烷基、環烷基、芳基、芳烷基或烯基。R
33表示烷基、環烷基、芳基、芳烷基或烯基。
R
28~R
30與式(M4)中的R
22~R
24為相同含義,較佳態樣亦相同。
L
13與式(M4)中的L
12為相同含義,較佳態樣亦相同。 R
33與式(M2)中的R
15~R
17為相同含義,較佳態樣亦相同。 R
31~R
33中至少兩個可相互鍵結而形成環。其中,較佳為R
32與R
33相互鍵結而形成環。
相對於酸分解性樹脂的全部重複單元,重複單元b的含量較佳為1莫耳%以上,更佳為10莫耳%以上,就解析性及LWR更優異的方面而言,進而佳為15莫耳%以上。相對於全部重複單元,上限較佳為80莫耳%以下,更佳為70莫耳%以下,進而佳為60莫耳%以下。
重複單元b可單獨使用一種,亦可以兩種以上使用。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。
<具有內酯基的重複單元>
酸分解性樹脂可含有具有內酯基的重複單元。 具有內酯基的重複單元可相當於所述重複單元亦可不相當。 例如,具有內酯基的重複單元若具有內酯基,則可相當於重複單元a亦可不相當,可相當於具有酸分解性基的重複單元b亦可不相當。
作為內酯基,只要具有內酯結構或磺內酯結構即可。內酯結構較佳為5員環內酯結構~7員環內酯結構。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。
酸分解性樹脂較佳為含有如下重複單元,所述重複單元具有將式(LC1-1)~式(LC1-21)中的任一者所表示的內酯結構的氫原子去除一個以上(例如一個~兩個)而成的內酯基。 另外,內酯基可與主鏈直接鍵結。例如,內酯基的環員原子可構成酸分解性樹脂的主鏈。
所述內酯結構可具有取代基(Rb
2)。作為取代基(Rb
2),例如可列舉: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、羥基、氰基、包含酸分解性基的基(亦可為酸分解性基其本身)以及將該些組合而成的基。n2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。
不與所述內酯結構的環員原子中的-COO-或O-鄰接的亞甲基的一個以上(例如1~2)亦可經-O-或S-等雜原子取代。
作為具有內酯基的重複單元,例如可列舉式(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。
作為所述烷基可具有的取代基,較佳為羥基及鹵素原子。 作為所述鹵素原子,例如可列舉:氟原子、氯原子、溴原子及碘原子。作為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烴結構的二價連結基、醚基、-COO-、羰基、羧基或者將該些組合而成的基。其中,較佳為單鍵或Ab
1-CO
2-所表示的連結基。Ab
1表示直鏈狀或分支鏈狀的伸烷基、或者單環或多環的伸環烷基。其中,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除一個氫原子而成的基。
作為具有內酯基的重複單元,例如可為式(AII)或式(AIII)所表示的重複單元。
式(AII)及式(AIII)中,RIII分別獨立地表示氫原子或取代基。
作為RIII,較佳為氫原子。 式(AII)中,ahd
1表示自式(LC1-1)~式(LC1-21)中的任一者所表示的內酯結構的相互鄰接的環員原子中去除各一個氫原子而形成的基。 式(AIII)中,ahd
2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的一個中去除兩個氫原子而形成的基。
以下例示具有內酯基的重複單元。
於在具有內酯基的重複單元中存在光學異構體的情況下,可使用任一光學異構體。另外,可單獨使用一種光學異構體,亦可將多種光學異構體混合使用。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。
相對於酸分解性樹脂的全部重複單元,具有內酯基的重複單元的含量較佳為5莫耳%~100莫耳%,更佳為10莫耳%~80莫耳%,進而佳為15莫耳%~65莫耳%。
具有內酯基的重複單元中,可以相當於重複單元a的具有內酯基的重複單元與不相當於重複單元a的具有內酯基的重複單元的合計充分滿足所述較佳含量,可以相當於重複單元a的具有內酯基的重複單元單獨充分滿足所述較佳含量,可以不相當於重複單元a的具有內酯基的重複單元單獨充分滿足所述較佳含量。 具有內酯基的重複單元可單獨使用一種,亦可以兩種以上使用。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。
<具有磺內酯基或碳酸酯基的重複單元>
酸分解性樹脂可含有具有磺內酯基的重複單元。 作為磺內酯基,只要具有磺內酯結構即可。磺內酯結構較佳為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員環磺內酯結構~7員環磺內酯結構中進行縮環。 另外,磺內酯基可與主鏈直接鍵結。例如,磺內酯基的環員原子可構成酸分解性樹脂的主鏈。 酸分解性樹脂較佳為含有如下重複單元,所述重複單元具有自式(SL1-1)~式(SL1-3)中的任一者所表示的磺內酯結構的環員原子去除一個以上(例如1~2)氫原子而形成的磺內酯基。
所述磺內酯結構亦可具有取代基(Rb
2)。關於式(SL1-1)~式(SL1-3)中的取代基(Rb
2),可進行與所述式(LC1-1)~式(LC1-21)所表示的內酯結構中的取代基(Rb
2)相同的說明。
不與所述磺內酯結構的環員原子中的-COO-或O-鄰接的亞甲基的一個以上(例如1~2)亦可經-O-或S-等雜原子取代。
作為具有磺內酯基的重複單元,例如可列舉:於所述式(AI)所表示的重複單元中V經取代為自式(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除一個氫原子而形成的基的重複單元、於所述式(AII)所表示的重複單元中ahd
1經取代為自式(SL1-1)~式(SL1-3)中的任一者所表示的磺內酯結構的相互鄰接的環員原子中去除各一個氫原子而形成的基的重複單元、以及於所述式(AIII)所表示的重複單元中ahd
2經取代為自式(SL1-1)~式(SL1-3)中的任一者所表示的磺內酯結構的環員原子的一個中去除兩個氫原子而形成的基的重複單元。
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烴結構的二價連結基、-O-、-COO-、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。
以下例示具有磺內酯基或碳酸酯基的重複單元。
相對於酸分解性樹脂的全部重複單元,具有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。相對於酸分解性樹脂的全部重複單元,上限較佳為85莫耳%以下,更佳為80莫耳%以下,進而佳為70莫耳%以下,尤佳為60莫耳%以下。
<具有酸基的重複單元>
酸分解性樹脂可含有具有酸基的重複單元。 具有酸基的重複單元較佳為與所述重複單元不同。 作為酸基,較佳為pKa為13以下的酸基。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。 於酸分解性樹脂具有pKa為13以下的酸基的情況下,酸分解性樹脂中的酸基的含量大多情況下為0.2 mmol/g~6.0 mmol/g,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、羥基、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。如此形成的-C(CF
3)(OH)-CF
2-亦較為佳作為酸基。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(CF
3)(OH)-CF
2-的環。 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-COO-。R
8表示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、-COO-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。
R
6表示羥基或氟化醇基。作為氟化醇基,較佳為式(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,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)以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)價芳香族烴環基。
R
7表示鹵素原子。作為鹵素原子,例如可列舉:氟原子、氯原子、溴原子或及碘原子。
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,亦較佳為式(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,於該情況下,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)價芳香環基,於與R
42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R
41、R
42及R
43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R
41、R
42及R
43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個的單環的環烷基。
作為式(I)中的R
41、R
42及R
43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的烷氧基羰基中所含的烷基,亦較佳為與所述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。
Ar
4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、苯并噻吩環、苯并呋喃環、苯并吡咯環、三嗪環、咪唑環、苯并咪唑環、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)價芳香環基,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)價芳香環基可更具有取代基。
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: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,例如可列舉: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、烷基羰基氧基、烷基磺醯基氧基、烷基氧基羰基或芳基氧基羰基,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,亦可相互共同地形成環。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。
以下的例示中,式中a表示1或2。
其中,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。
相對於酸分解性樹脂的全部重複單元,具有酸基的重複單元的含量較佳為5莫耳%以上,更佳為10莫耳%以上。相對於酸分解性樹脂的全部重複單元,上限較佳為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>
酸分解性樹脂可含有具有氟原子或碘原子的重複單元。 具有氟原子或碘原子的重複單元較佳為與所述重複單元不同。
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-COO-。
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。
相對於酸分解性樹脂的全部重複單元,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。相對於酸分解性樹脂的全部重複單元,上限較佳為50莫耳%以下,更佳為45莫耳%以下,進而佳為40莫耳%以下。
<式(V-1)或式(V-2)所表示的重複單元>
酸分解性樹脂可具有式(V-1)或式(V-2)所表示的重複單元。 式(V-1)及式(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、-COO-(-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。 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。 相對於酸分解性樹脂的全部重複單元,式(V-1)或式(V-2)所表示的重複單元的含量較佳為1莫耳%~65莫耳%,更佳為5莫耳%~45莫耳%。
<用於降低主鏈的運動性的重複單元>
酸分解性樹脂可含有用於降低主鏈的運動性的重複單元作為與重複單元a不同的重複單元。 就可抑制產生酸的過量擴散或顯影時的圖案倒塌的方面而言,酸分解性樹脂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℃,尤佳為大於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,酸分解性樹脂等聚合物的玻璃轉移溫度(Tg)藉由以下的方法來算出。首先,藉由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。以下將算出的Tg稱為「重複單元的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)等中。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。
為了增大酸分解性樹脂的Tg(較佳為將Tg設為超過90℃),較佳為使酸分解性樹脂的主鏈的運動性降低。使酸分解性樹脂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酸分解性樹脂間的相互作用的取代基 (d)以環狀結構形成主鏈 (e)環狀結構向主鏈的連結 再者,酸分解性樹脂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)的具體的方法,例如可列舉於酸分解性樹脂中導入式(A)所表示的重複單元的方法。
式(A)中,R
A表示具有多環結構的基。Rx表示氫原子、甲基或乙基。所謂具有多環結構的基是指具有多個環結構的基,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,例如可列舉國際公開第2018/193954號公報的段落[0107]~段落[0119]中記載者。 相對於酸分解性樹脂的全部重複單元,式(A)所表示的重複單元的含量較佳為1莫耳%~65莫耳%,更佳為5莫耳%~45莫耳%。
(式(B)所表示的重複單元)
作為所述(b)的具體的方法,例如可列舉於酸分解性樹脂中導入式(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是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不是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構成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,例如可列舉國際公開第2018/193954號公報的段落[0113]~段落[0115]中記載者。 相對於酸分解性樹脂的全部重複單元,式(B)所表示的重複單元的含量較佳為1莫耳%~65莫耳%,更佳為5莫耳%~45莫耳%。
(式(C)所表示的重複單元)
作為所述(c)的具體的方法,例如可列舉於酸分解性樹脂中導入式(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以內具有氫鍵性的氫原子的基。其中,就誘發酸分解性樹脂的主鏈間的相互作用的方面而言,較佳為於原子數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,例如可列舉國際公開第2018/193954號公報的段落[0119]~段落[0121]中記載者。 相對於酸分解性樹脂的全部重複單元,式(C)所表示的重複單元的含量較佳為1莫耳%~65莫耳%,更佳為5莫耳%~45莫耳%。
(式(D)所表示的重複單元)
作為所述(d)的具體的方法,例如可列舉於酸分解性樹脂中導入式(D)所表示的重複單元的方法。
式(D)中,「Cyclic」表示以環狀結構形成主鏈的基。環的構成原子數並無特別限制。
作為式(D)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[0126]~段落[0027]中記載者。 相對於酸分解性樹脂的全部重複單元,式(D)所表示的重複單元的含量較佳為1莫耳%~65莫耳%,更佳為5莫耳%~45莫耳%。
(式(E)所表示的重複單元)
作為所述(e)的具體的方法,例如可列舉於酸分解性樹脂中導入式(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。
「Cyclic」是包含主鏈的碳原子的環狀基。環狀基中所含的原子數並無特別限制。 作為式(E)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[0131]~段落[0133]中記載者。 相對於酸分解性樹脂的全部重複單元,式(E)所表示的重複單元的含量較佳為1莫耳%~65莫耳%,更佳為5莫耳%~45莫耳%。
<具有羥基或氰基的重複單元>
酸分解性樹脂可含有具有羥基或氰基的重複單元。 藉此,基板密接性及/或顯影液親和性提高。 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,例如可列舉國際公開第2020/004306號公報的段落[0153]~段落[0158]中記載者。 相對於酸分解性樹脂的全部重複單元,具有羥基或氰基的重複單元的含量較佳為1莫耳%~65莫耳%,更佳為5莫耳%~45莫耳%。
<具有脂環烴結構且不顯示酸分解性的重複單元>
酸分解性樹脂可含有具有脂環烴結構且不顯示酸分解性的重複單元。藉此,可於液浸曝光時減少自抗蝕劑膜向液浸液的低分子成分的溶出。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)丙烯酸三環癸酯或(甲基)丙烯酸環己酯的重複單元。 相對於酸分解性樹脂中的全部重複單元,具有脂環烴結構且不顯示酸分解性的重複單元的含量較佳為1莫耳%~65莫耳%,更佳為5莫耳%~45莫耳%。
<不具有羥基及氰基中的任一者的式(III)所表示的重複單元>
酸分解性樹脂可含有不具有羥基及氰基中的任一者的式(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中的任一者的烴基。
Ra表示氫原子、烷基或-CH
2-O-Ra
2基。Ra
2表示氫原子、烷基或醯基。
R
5所具有的環狀結構中包括單環式烴基及多環式烴基。作為單環式烴基,例如可列舉碳數3~12(更佳為碳數3~7)的環烷基及碳數3~12的環烯基。
作為式(III)中的各基的詳細的定義及重複單元,例如可列舉國際公開第2020/004306號公報的段落[0169]~段落[0173]中記載者。 相對於酸分解性樹脂的全部重複單元,不具有羥基及氰基中的任一者的式(III)所表示的重複單元的含量較佳為1莫耳%~65莫耳%,更佳為5莫耳%~45莫耳%。
<其他重複單元>
酸分解性樹脂除了具有所述重複單元以外,亦可具有其他重複單元。 其他重複單元只要是所述重複單元以外的重複單元,則並無特別限制。 作為其他重複單元,例如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、具有乙內醯脲環基的重複單元、及具有環丁碸環基的重複單元所組成的群組中的重複單元。 相對於酸分解性樹脂的全部重複單元,其他重複單元的含量較佳為1莫耳%~65莫耳%,更佳為5莫耳%~45莫耳%。 以下例示其他重複單元。
酸分解性樹脂除了具有所述重複單元以外,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、解析力、耐熱性及感度等的目的而具有各種重複單元。
酸分解性樹脂可按照常規方法(例如自由基聚合)來合成。
藉由GPC法,以聚苯乙烯換算值計,酸分解性樹脂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。藉由將酸分解性樹脂的重量平均分子量設為1,000~200,000,可更進一步抑制耐熱性及耐乾式蝕刻性的劣化。另外,亦可更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。 酸分解性樹脂的分散度(分子量分佈)通常為1~5,較佳為1.00~3.00,更佳為1.20~3.00,進而佳為1.20~2.00。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,相對於抗蝕劑組成物的總固體成分,酸分解性樹脂的含量較佳為10.0質量%~99.0質量%,更佳為20.0質量%~98.0質量%,進而佳為25.0質量%~95.0質量%。
另外,酸分解性樹脂可單獨使用一種,亦可以兩種以上使用。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〕
抗蝕劑組成物亦可包含選自由化合物(I)及化合物(II)所組成的群組中的一種以上(以下,亦稱為「特定光酸產生劑」)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,抗蝕劑組成物如後述般亦可更包含特定光酸產生劑以外的其他光酸產生劑(以下,亦簡稱為「其他光酸產生劑」)。另外,抗蝕劑組成物亦可包含化合物(III)。 再者,光酸產生劑中不包含所述化合物(1)。 以下,首先對特定光酸產生劑(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,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」。 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A
1 -與HA
2的化合物」時的pKa是酸解離常數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是酸解離常數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,於為此種化合物PI的情況下,於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。
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(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的差的上限較佳為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,酸解離常數a2的下限較佳為-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,酸解離常數a1的下限較佳為-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,更佳為式(AA-1)~式(AA-3)中的任一者。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,更佳為式(BB-1)~式(BB-6)中的任一者。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。
式(AA-2)中,R
A表示一價有機基。作為R
A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M
1 +及陽離子部位M
2 +為包含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,例如可列舉與後述的式(Ia-1)中的M
11 +及M
12 +所表示的有機陽離子相同者。
作為化合物(I)的具體的結構,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。
M
11 +A
11 --L
1-A
12 -M
12 +(Ia-1)
化合物(Ia-1)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 +所表示的有機陽離子取代為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比源自HA
11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的較佳值如所述般。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,M
11 +、M
12 +、A
11 -、A
12 -及L
1中的至少一個可具有酸分解性基作為取代基。
式(Ia-1)中,關於M
1 +及M
2 +所表示的有機陽離子,如後述般。
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。
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)中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,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A
12 -所表示的一價陰離子性官能基,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,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,例如可列舉氰基、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,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,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,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,於為式(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,於為式(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,於為式(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(Ia-1)中,作為L
1所表示的二價連結基,可列舉:-CO-、-NR-、-CO-、-O-、-S-、-SO-、-SO
2-、伸烷基(較佳為碳數1~6。可為直鏈狀及分支鏈狀中的任一者)、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氮原子、氧原子、硫原子或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氮原子、氧原子、硫原子或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,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,例如可列舉:-CO-、-NH-、-O-、-SO-、-SO
2-、可具有取代基的伸烷基(較佳為更佳為碳數1~6。可為直鏈狀及分支鏈狀中的任一者)、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)、以及將該些的多個組合而成的二價連結基。作為取代基,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而成的烷基。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而成的烷基,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。Xf
2較佳為表示氟原子或經至少一個氟原子取代而成的烷基,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,尤佳為Xf
1及Xf
2均為氟原子。 *表示鍵結位置。 於式(Ia-1)中的L
11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側的鍵結鍵(*)與式(Ia-1)中的A
12 -鍵結。
(Ia-1)中,對M
11 +及M
12 +所表示的有機陽離子的較佳的形態進行詳述。
M
11 +及M
12 +所表示的有機陽離子較佳為分別獨立地為式(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))。
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中兩個可鍵結而形成環結構,亦可於環內包含氧原子、硫原子、-COO-、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的一部分為芳基且剩餘為烷基或環烷基。 另外,R
201~R
203中的一個為芳基,R
201~R
203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、-COO-、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、-COO-、醯胺基及/或羰基取代的伸烷基(例如,伸丁基、伸戊基或-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、苯并呋喃殘基及苯并噻吩殘基。於芳基鋶陽離子具有兩個以上的芳基的情況下,所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。
R
201~R
203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、碘)、羥基、羧基、-COO-、亞磺醯基、磺醯基、烷硫基或苯硫基。
所述取代基於可能的情況下可更更具有取代基,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來形成酸分解性基。 再者,所謂酸分解性基,是指藉由酸的作用發生分解而生成酸基的基,較佳為酸基由藉由酸的作用而脫離的脫離基保護的結構。作為所述酸基及脫離基,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。再者,所謂芳香環,亦包含含有雜原子的芳香環。 作為R
201~R
203的不具有芳香環的有機基一般為碳數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。
作為R
201~R
203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)為式(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、芳基氧基、烷氧基羰基、烷基羰基氧基、環烷基羰基氧基、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(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而形成酸分解性基。
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縮合環。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、以及R
x與R
y分別相互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)為式(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、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(可為環烷基其本身,亦可為一部分包含環烷基的基)。該些基可更具有取代基。 R
14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(可為環烷基其本身,亦可為一部分包含環烷基的基)。該些基亦可具有取代基。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亦可具有取代基。
R
13、R
14及R
15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。
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而形成酸分解性基。
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的芳基較佳為苯基或萘基,更佳為苯基。R
204及R
205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、苯并呋喃及苯并噻吩。 R
204及R
205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而形成酸分解性基。
其次,對式(Ia-2)~式(Ia-4)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,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,所謂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 -可彼此相同亦可不同。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,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,所謂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。M
31a +、M
31b +及M
32 +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中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,例如可列舉-CO-、-NR-、-O-、-S-、-SO-、-SO
2-、伸烷基(較佳為碳數1~6。可為直鏈狀及分支鏈狀中的任一者)、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氮原子、氧原子、硫原子或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氮原子、氧原子、硫原子或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,更佳為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,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,例如亦較佳為式(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而成的烷基。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而成的烷基,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,例如可列舉:-CO-、-O-、-SO-、-SO
2-、伸烷基(較佳為碳數1~6。可為直鏈狀及分支鏈狀中的任一者)、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,更佳為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*-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是可具有取代基的伸苯基,較佳為1,4-伸苯基。作為取代基,較佳為烷基(較佳為1~10,更佳為碳數1~6)、烷氧基(較佳為碳數1~10,更佳為碳數1~6)或烷氧基羰基(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側的鍵結鍵(*)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側的鍵結鍵(*)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,例如可列舉式(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及脂肪族烴環基中的任一者。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烴環基及脂肪族烴環基中的任一者。作為所述雜環,較佳為於環結構內具有至少一個氮原子、氧原子、硫原子或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,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,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,例如可列舉:-CO-、-NR-、-O-、-S-、-SO-、-SO
2-、伸烷基(較佳為碳數1~6。可為直鏈狀及分支鏈狀中的任一者)、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氮原子、氧原子、硫原子或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氮原子、氧原子、硫原子或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,更佳為6員環)以及將該些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,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L
B1~L
B3所表示的二價連結基,較佳為-CO-、-NR-、-O-、-S-、-SO-、-SO
2-、可具有取代基的伸烷基、或將該些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,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,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。可為直鏈狀及分支鏈狀中的任一者)以及將該些組合而成的二價連結基。作為取代基,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鍵結鍵(*)與式(Ia-4)中的A
42 -鍵結。
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,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,所謂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
22 -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。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。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。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比源自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,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包含產生酸的化合物的產生酸的化合物,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: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,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,例如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,較佳為一級胺結構~三級胺結構。
作為化合物(II),例如可列舉式(IIa-1)及式(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,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。可為直鏈狀及分支鏈狀中的任一者)、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)。
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,所述化合物(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由式(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,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,所述化合物(IIa-1)中,於取代為所述結構部位X中的所述陽離子部位M
71a +、M
71b +及M
71c +而成的化合物PIIa-2中,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由式(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中的至少一個可具有酸分解性基作為取代基。
以下例示特定光酸產生劑可具有的有機陽離子及其以外的部位。
所述有機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。 可將以下所示的有機陽離子及其以外的部位適宜組合來用作特定光酸產生劑。
首先,例示特定光酸產生劑可具有的有機陽離子。
其次,例示特定光酸產生劑可具有的有機陽離子以外的部位。
特定光酸產生劑的分子量較佳為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,特定光酸產生劑的含量(化合物(I)及化合物(II)的合計含量)較佳為10質量%以上,更佳為15質量%以上,進而佳為20質量%以上,尤佳為40質量%以上。作為上限,相對於抗蝕劑組成物的總固體成分,較佳為80質量%以下,更佳為70質量%以下,進而佳為60質量%以下。
特定光酸產生劑可單獨使用一種,亦可以兩種以上使用。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。
<化合物(III)>
化合物(III)為「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(氟脂肪族磺酸等脂肪族磺酸、芳香族磺酸及樟腦磺酸等)、雙(烷基磺醯基)醯亞胺酸及三(烷基磺醯基)甲基化酸。
M
+表示有機陽離子。
所述有機陽離子較佳為式(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))。 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)、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。
所述中列舉的烷基、環烷基及芳基可具有取代基。作為取代基,具體而言可列舉:硝基、氟原子及氯原子等鹵素原子、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2~12)、醯基(較佳為碳數2~12)、烷氧基羰基氧基(較佳為碳數2~18)、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)、烷基胺基磺醯基(較佳為碳數1~15)、及芳基氧基磺醯基(較佳為碳數6~20)。
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、芳基氧基磺醯基及環烷基芳基氧基磺醯基,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。
作為非親核性陰離子,亦較佳為式(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而成的烷基。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而成的烷基,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。於存在多個R
4及R
5的情況下,R
4及R
5可分別相同亦可不同。
R
4及R
5所表示的烷基的碳數較佳為1~4。所述烷基可具有取代基。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的具體例及較佳態樣相同。
L表示二價連結基。
於存在多個L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)以及將該些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表示含有環狀結構的有機基。其中,較佳為環狀有機基。
作為環狀有機基,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、三環癸基、四環癸基、四環十二烷基及金剛烷基等多環的環烷基。其中,較佳為降冰片基、三環癸基、四環癸基、四環十二烷基及金剛烷基等碳數7以上的具有大體積結構的脂環基。
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、苯并呋喃環、苯并噻吩環、二苯并呋喃環、二苯并噻吩環及吡啶環。作為不具有芳香族性的雜環,例如可列舉四氫吡喃環、內酯環、磺內酯環以及十氫異喹啉環。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。
所述環狀有機基亦可具有取代基。作為所述取代基,例如可列舉:烷基(可為直鏈狀及分支鏈狀中的任一者,較佳為碳數1~12)、環烷基(可為單環、多環及螺環中的任一者,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中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此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此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而成的烷基。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的定義及較佳態樣與式(AN1)相同。
作為非親核性陰離子,亦較佳為式(AN4)所表示的陰離子。
式(AN4)中,R
1及R
2分別獨立地表示並非拉電子性基的取代基或氫原子。
作為所述並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,作為並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、或者包含一個以上的連結基S的二價連結基。
連結基S是選自由*
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、即「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的伸烷基的情況下,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不會連續地鍵結而形成「*
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不會連續地鍵結而形成「*
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。於存在多個連結基S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,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不會連續地鍵結而形成「*
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不會連續地鍵結而形成「*
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,所述β位的原子為與式(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),亦可為環狀的基。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一個以上的碳原子進行取代。 所述具有環狀結構的有機基例如較佳為環狀結構的烴基、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。 作為所述內酯基及磺內酯基,較佳為例如於所述式(LC1-1)~式(LC1-21)所表示的結構、及所述式(SL1-1)~式(SL1-3)所表示的結構的任一者中,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,較佳為經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),亦可更具有磺酸根陰離子及-(D-B)基以外的取代基。作為可更具有的取代基,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:-O-、硫醚基、羰基、亞碸基、碸基、磺酸-COO-、-COO-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、可更具有取代基的芳基(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。
化合物(III)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分中的形態併用。
於化合物(III)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。 於化合物(III)為組入至聚合物的一部分中的形態的情況下,可組入至酸分解性樹脂的一部分中,亦可組入至與酸分解性樹脂不同的樹脂中。 化合物(III)較佳為低分子化合物的形態。
作為化合物(III),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等。
於抗蝕劑組成物包含化合物(III)的情況下,其含量相對於抗蝕劑組成物的總固體成分而言較佳為0.5質量%以上,更佳為1質量%以上。相對於抗蝕劑組成物的總固體成分,上限較佳為40質量%以下,更佳為30質量%以下。
其他光酸產生劑可單獨使用一種,亦可以兩種以上使用。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,就經時保管後的LWR更優異的方面而言,較佳為具有氮原子的鹼性化合物(含氮鹼性化合物)。 作為含氮鹼性化合物,例如可列舉:鹼性化合物(DA);藉由光化射線或放射線的照射而鹼性降低或消失的鹼性化合物(DB)(以下,亦簡稱為「化合物(DB)」);具有氮原子且具有藉由酸的作用而脫離的基的低分子化合物(DC)(以下,亦簡稱為「化合物(DC)」);以及在陽離子部具有氮原子的鎓鹽化合物(DD)(以下,亦簡稱為「化合物(DD)」)。
<鹼性化合物(DA)>
作為鹼性化合物(DA),較佳為具有式(A)~式(E)所表示的結構的化合物。
式(A)及式(E)中,R
200、R
201及R
202可相同亦可不同,分別獨立地表示氫原子、烷基(較佳為碳數1~20)、環烷基(較佳為碳數3~20)或芳基(較佳為碳數6~20)。R
201與R
202可相互鍵結而形成環。
R
203、R
204、R
205及R
206可相同亦可不同,分別獨立地表示碳數1個~20個的烷基。
式(A)及式(E)中的烷基可具有取代基,亦可未經取代。
作為具有取代基的烷基,較佳為碳數1~20的胺基烷基、碳數1~20的羥基烷基或碳數1~20的氰基烷基。 式(A)及式(E)中的烷基更佳為未經取代。
作為鹼性化合物(DA),較佳為胍、胺基吡咯啶、吡唑、吡唑啉、哌嗪、胺基嗎啉、胺基烷基嗎啉或哌啶,更佳為具有咪唑結構、二氮雜雙環結構、氫氧化鎓結構、羧酸鎓鹽結構、三烷基胺結構、苯胺結構或吡啶結構的化合物、具有羥基及/或醚基的烷基胺衍生物、或者具有羥基及/或醚基的苯胺衍生物等。
<化合物(DB)>
化合物(DB)為如下化合物:具有質子受體(acceptor)性官能基且藉由光化射線或放射線的照射而分解,質子受體性降低、消失或者由質子受體性變化為酸性。
所謂質子受體性官能基,是具有可與質子發生靜電相互作用的基或電子的官能基,例如是指具有環狀聚醚等大環結構的官能基,及/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如所述般。
作為質子受體性官能基的部分結構,較佳為冠醚、氮雜冠醚、一級胺~三級胺、吡啶、咪唑或吡嗪結構。
化合物(DB)藉由光化射線或放射線的照射發生分解而產生質子受體性降低或消失或者由質子受體性變化為酸性的化合物。此處,所謂質子受體性的降低或消失或者由質子受體性向酸性的變化,是於質子受體性官能基上加成質子而引起的質子受體性的變化,具體而言,於由具有質子受體性官能基的化合物(DB)與質子生成質子加成物時,其化學平衡中的平衡常數減少。
質子受體性可藉由進行pH測定來確認。
藉由光化射線或放射線的照射化合物(DB)發生分解而產生的化合物的pKa較佳為pKa<-1,更佳為-13<pKa<-1,進而佳為-13<pKa<-3。如此產生的化合物可進行分子內中和而pKa成為-1以上。
化合物(DB)較佳為式(b-1)所表示的化合物。 R-B-X-A-W
1-N
--W
2-R
f[C
+] (b-1)
式(b-1)中,
W
1及W
2分別獨立地表示-SO
2-或-CO-。 R
f表示可具有取代基的烷基、可具有取代基的環烷基或可具有取代基的芳基。 A表示單鍵或二價連結基。 X表示單鍵、-SO
2-或-CO-。 B表示單鍵、氧原子或-N(R
x)R
y-。 R
x表示氫原子或有機基。 R
y表示單鍵或二價有機基。 R表示具有質子受體性官能基的一價有機基。 R
x可與R
y鍵結而形成環,亦可與R鍵結而形成環。 [C
+]表示抗衡陽離子。
較佳為W
1及W
2的至少一者為-SO
2-,更佳為兩者為-SO
2-。
R
f較佳為碳數1~6的可具有氟原子的烷基,更佳為碳數1~6的全氟烷基,進而佳為碳數1~3的全氟烷基。
作為A中的二價連結基,較佳為碳數2~12的二價連結基,例如可列舉伸烷基及伸苯基。其中,較佳為具有至少一個氟原子的伸烷基。所述伸烷基的碳數較佳為2~6,更佳為2~4。亦可於伸烷基中具有氧原子或硫原子等連結基。伸烷基較佳為氫原子數的30%~100%經氟原子取代的伸烷基,更佳為與Q部位鍵結的碳原子具有氟原子。作為A中的二價連結基,較佳為全氟伸烷基,更佳為全氟伸乙基、全氟伸丙基或全氟伸丁基。
作為R
x中的一價有機基,較佳為碳數2~30,例如可列舉烷基、環內可具有氧原子的環烷基、芳基、芳烷基及烯基。
作為R
x中的烷基,亦可具有取代基,較佳為碳數1~20的直鏈狀或分支鏈狀的烷基。亦可於所述烷基鏈中具有氧原子、硫原子及/或氮原子。 再者,作為具有取代基的烷基,例如可列舉於直鏈狀或分支鏈狀的烷基上取代有環烷基的基(例如金剛烷基甲基、金剛烷基乙基、環己基乙基及樟腦殘基)。 作為R
x中的環烷基,亦可具有取代基,較佳為碳數3~20的環烷基。另外,亦可於環烷基的環內具有氧原子。 R
x中的芳基亦可具有取代基。所述芳基的碳數較佳為6~14。 R
x中的芳烷基亦可具有取代基。所述芳烷基的碳數較佳為7~20。 R
x中的烯基亦可具有取代基。作為所述烯基,例如可列舉於作為R
x所列舉的烷基的任意位置具有雙鍵的基。
於B表示-N(R
x)R
y-的情況下,作為R
y中的二價有機基,較佳為伸烷基。另外,於該情況下,作為R
x與R
y可相互鍵結而形成的環,較佳為包含氮原子的5員環~8員環,更佳為6員環。環包含的氮原子亦可為-N(R
x)R
y-中與X直接鍵結的氮原子以外的氮原子。
於B表示-N(R
x)R
y-的情況下,較佳為R與R
x相互鍵結而形成環。若形成環,則穩定性提高,使用其的組成物的保存穩定性提高。形成環的碳數較佳為4~20,可為單環亦可為多環,亦可於環內含有氧原子、硫原子及/或氮原子。環包含的氮原子亦可為-N(R
x)R
y-中與X直接鍵結的氮原子以外的氮原子。
作為單環,例如可列舉含有氮原子的4員環、5員環、6員環、7員環及8員環。作為此種環結構,例如可列舉哌嗪環及哌啶環。作為多環,例如可列舉包含兩個或三個以上的單環式結構的組合的結構。單環及多環分別可具有取代基。作為所述取代基,較佳為例如鹵素原子、羥基、氰基、羧基、羰基、環烷基(較佳為碳數3~10)、芳基(較佳為碳數6~14)、烷氧基(較佳為碳數1~10)、醯基(較佳為碳數2~15)、醯氧基(較佳為碳數2~15)、烷氧基羰基(較佳為碳數2~15)或胺基醯基(較佳為碳數2~20)。該些取代基在可能的情況下亦可更具有取代基。作為芳基及環烷基更具有取代基時,例如可列舉烷基(較佳為碳數1~15)。作為胺基醯基更具有的取代基,例如可列舉烷基(較佳為碳數1~15)。
作為R中的質子受體性官能基,如所述般,作為部分結構,例如較佳為具有冠醚、一級胺~三級胺以及含氮雜環(例如吡啶、咪唑及吡嗪等)的結構。
再者,作為質子受體性官能基,較佳為具有氮原子的官能基,更佳為具有一級胺基~三級胺基的基或含氮雜環基。於該些結構中,較佳為與結構中所含的氮原子鄰接的原子全部為碳原子或氫原子。另外,較佳為拉電子性的官能基(羰基、磺醯基、氰基及鹵素原子等)不直接鍵結於氮原子上。 作為含有此種質子受體性官能基的一價有機基(基R)中的一價有機基,較佳的碳數為2~30,可列舉烷基、環烷基、芳基、芳烷基及烯基,各基亦可具有取代基。
R中的含有質子受體性官能基的烷基、環烷基、芳基、芳烷基及烯基中的烷基、環烷基、芳基、芳烷基及烯基分別可列舉與作為Rx列舉的烷基、環烷基、芳基、芳烷基及烯基相同的基。
作為所述各基可具有的取代基,例如可列舉鹵素原子、羥基、硝基、氰基、羧基、環烷基(較佳為碳數3~10。一部分可經雜原子或具有雜原子的基(酯基等)取代)、芳基(較佳為碳數6~14)、烷氧基(較佳為碳數1~10)、醯基(較佳為碳數2~20)、醯氧基(較佳為碳數2~10)、烷氧基羰基(較佳為碳數2~20)及胺基醯基(較佳為碳數2~20)。作為芳基及環烷基等中的環狀基所具有的取代基,例如可列舉烷基(較佳為碳數1~20)。作為胺基醯基具有的取代基,例如可列舉烷基(較佳為碳數1~20)。
[C
+]中,作為抗衡陽離子,較佳為鋶陽離子或錪陽離子。作為鋶陽離子及錪陽離子,例如可同樣地使用光酸產生劑可具有的陽離子中的鋶陽離子及錪陽離子(具體而言,式(ZaI)所表示的化合物中的陽離子、以及式(ZaII)所表示的化合物中的陽離子)。
<化合物(DC)>
含氮化合物亦可為具有氮原子且具有藉由酸的作用而脫離的基的低分子化合物(DC)(以下,亦稱為「化合物(DC)」)。化合物(DC)較佳為在氮原子上具有藉由酸的作用而脫離的基的胺衍生物。 作為藉由酸的作用而脫離的基,較佳為縮醛基、碳酸酯基、胺甲酸酯基、三級酯基、三級羥基或半胺縮醛醚(hemiaminal ether)基,更佳為胺甲酸酯基或半胺縮醛醚基。 化合物(DC)的分子量較佳為100~1000,更佳為100~700,進而佳為100~500。 化合物(DC)可於氮原子上含有具有保護基的胺甲酸酯基。作為構成胺甲酸酯基的保護基,較佳為式(c-1)所表示的基。
式(c-1)中,R
b分別獨立地表示氫原子、烷基(較佳為碳數1~10)、環烷基(較佳為碳數3~30)、芳基(較佳為碳數3~30)、芳烷基(較佳為碳數1~10)、或烷氧基烷基(較佳為碳數1~10)。R
b可相互連結而形成環。
所述烷基、環烷基、芳基及芳烷基可分別獨立地經羥基、氰基、胺基、吡咯啶基、哌啶基、嗎啉基、側氧基等官能基、烷氧基或鹵素原子取代。關於R
b所表示的烷氧基烷基,亦同樣。
作為R
b,較佳為直鏈狀或分支鏈狀的烷基、環烷基或芳基,更佳為直鏈狀或分支鏈狀的烷基或環烷基。
作為兩個R
b相互連結而形成的環,例如可列舉:脂環式烴、芳香族烴、雜環式烴及其衍生物。 作為式(c-1)所表示的基的具體結構,例如可列舉美國專利公報US2012/0135348A1號公報的段落[0466]中揭示的結構。
化合物(DC)較佳為具有式(6)所表示的結構的化合物。
式(6)中,l表示0~2的整數,m表示1~3的整數,滿足l+m=3。R
a表示氫原子、烷基、環烷基、芳基或芳烷基。於l為2時,兩個R
a可相同亦可不同,兩個R
a可相互連結並與式中的氮原子一起形成雜環。於該雜環中亦可包含式中的氮原子以外的雜原子。
R
b與所述式(c-1)中的R
b為相同含義,較佳態樣亦相同。 作為R
a的烷基、環烷基、芳基及芳烷基可分別獨立地經如下基取代,所述基與關於可取代作為R
b的烷基、環烷基、芳基及芳烷基的基而敘述的基相同。
作為所述R
a的烷基、環烷基、芳基及芳烷基(該些基可經所述基取代),可列舉與關於R
b敘述的具體例相同的基。
<化合物(DD)>
化合物(DD)是於陽離子部具有氮原子的鎓鹽化合物。 其中,於化合物(DD)藉由光化射線或放射線的照射而產生酸的情況下,所產生的酸的pKa小於對自光酸產生劑A產生的酸的pKa加上1.00後的值。 化合物(DD)較佳為在陽離子部具有包含氮原子的鹼性部位的化合物。 鹼性部位較佳為胺基,更佳為脂肪族胺基。另外,較佳為鹼性部位中的與氮原子鄰接的原子全部為氫原子或碳原子。另外,就鹼性提高的方面而言,相對於氮原子,較佳為拉電子性的官能基(羰基、磺醯基、氰基及鹵素原子等)不直接鍵結。
另外,作為酸擴散控制劑,亦可使用相對於光酸產生成分(包含特定光酸產生劑及其他光酸產生劑)而相對成為弱酸的鎓鹽。
於光酸產生劑與產生對於由光酸產生成分生成的酸而言相對地為弱酸的酸的鎓鹽以共存的形式使用的情況下,若藉由光化射線性或放射線的照射而由光酸產生成分生成的酸與未反應的具有弱酸根陰離子的鎓鹽發生碰撞,則藉由鹽交換而釋放出弱酸並生成具有強酸根陰離子的鎓鹽。於該過程中強酸被交換成觸媒能力更低的弱酸,因此於表觀上酸失活而可控制酸擴散。
作為相對於光酸產生成分而相對成為弱酸的鎓鹽,較佳為式(d1-1)~式(d1-3)所表示的化合物。
式(d1-1)中,R
51表示有機基。所述有機基的碳數較佳為1~30。
Z
2c表示有機基。所述有機基的碳數較佳為1~30。其中,Z
2c所表示的有機基於碳原子與式中明示的SO
3-鄰接的情況下,該碳原子(α碳原子)不具有氟原子及/或全氟烷基作為取代基。所述α碳原子為環狀結構的環員原子以外,較佳為亞甲基。另外,Z
2c中相對於SO
3-的β位的原子為碳原子(β碳原子)的情況下,所述β碳原子亦不具有氟原子及/或全氟烷基作為取代基。 R
52表示有機基(烷基等),Y
3表示-SO
2-、直鏈狀、分支鏈狀或環狀的伸烷基、或伸芳基,Y
4表示-CO-或-SO
2-,Rf表示具有氟原子的烴基(氟烷基等)。
M
+分別獨立地表示銨陽離子、鋶陽離子或碘陽離子。作為式(d1-1)~式(d1-3)中的M
+,可列舉所述有機陽離子(例如,所述式(Ia-1)中的M
11 +所表示的有機陽離子)。
作為該些陽離子,作為一態樣,亦較佳為具有酸分解性基。酸分解性基如所述般。
作為酸擴散控制劑,可使用兩性離子。作為兩性離子的酸擴散控制劑較佳為具有羧酸鹽陰離子,更佳為更具有鋶陽離子或錪陽離子。
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。
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%~20.0質量%,更佳為0.1質量%~15.0質量%,進而佳為0.1質量%~10.0質量%,尤佳為1.0質量%~10.0質量%。
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酸分解性樹脂以外,亦可含有與酸分解性樹脂不同的疏水性樹脂。 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,例如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所包含的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,例如可列舉國際公開第2020/004306號公報的段落[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,其含量相對於抗蝕劑組成物的總固體成分而言較佳為0.01質量%~20質量%,更佳為0.1質量%~15質量%,進而佳為0.1質量%~10質量%,尤佳為0.1質量%~8.0質量%。
疏水性樹脂可單獨使用一種,亦可以兩種以上使用。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。
〔界面活性劑〕
抗蝕劑組成物亦可含有界面活性劑。 於含有界面活性劑的情況下,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,例如可使用國際公開第2018/19395號公報的段落[0218]及段落[0219]中所揭示的界面活性劑。 於抗蝕劑組成物包含界面活性劑的情況下,其含量相對於抗蝕劑組成物的總固體成分而言較佳為0.0001質量%~2質量%,更佳為0.0005質量%~1質量%。 界面活性劑可單獨使用一種,亦可以兩種以上使用。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。
〔溶劑〕
抗蝕劑組成物亦可含有溶劑。 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,該溶劑亦可更包含成分(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]~段落[0226]中。
於溶劑更包含成分(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30質量%以下,更佳為設定為成為10質量%以下,進而佳為設定為成為2質量%以下。下限較佳為設定為固體成分濃度成為0.05質量%以上,更佳為設定為成為0.1質量%以上,進而佳為設定為成為0.5質量%以上。於為所述範圍內的情況下,可進一步提高抗蝕劑組成物的塗佈性。
相對於抗蝕劑組成物的總質量,溶劑的含量較佳為70質量%~99.95質量%,更佳為90質量%~99.9質量%,進而佳為98質量%~99.5質量%。 溶劑可單獨使用一種,亦可以兩種以上使用。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。
〔其他添加劑〕
抗蝕劑組成物可更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(包含羧酸基的脂環族或脂肪族化合物)。
抗蝕劑組成物可更包含溶解抑制化合物。此處所謂「溶解抑制化合物」是指藉由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亦可較佳地用作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。關於上限,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酸分解性樹脂、化合物(1)及溶劑的情況下,所述酸分解性樹脂及所述化合物(1)相當於固體成分。即,所謂總固體成分的所有原子,相當於源自所述酸分解性樹脂的所有原子及源自所述化合物(1)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]表示源自所述酸分解性樹脂的氫原子及源自所述化合物(1)的氫原子的合計相對於源自所述酸分解性樹脂的所有原子及源自所述化合物(1)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構成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,即使於構成成分未知的情況下,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構成原子數比。
〔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組件的製造中所使用的基板(例:矽、二氧化矽被覆)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。
亦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,視需要亦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。
就可形成更高精度的微細圖案的方面而言,抗蝕劑膜的膜厚較佳為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。
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]~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號公報中記載般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例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。 作為光化射線或放射線的波長,較佳為遠紫外光。作為遠紫外光的波長,較佳為250 nm以下,更佳為220 nm以下,進而佳為1 nm~200 nm。具體而言,可列舉:KrF準分子雷射(248 nm)、ArF準分子雷射(193 nm)、F
2準分子雷射(157 nm)、EUV光(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(PEB:Post Exposure Bake)。
<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,亦可為包含有機溶劑的顯影液(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一定時間的方法(浸漬法);利用表面張力使顯影液堆積至基板表面並靜置一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);以及一邊以一定速度掃描顯影液噴出噴嘴,一邊朝以一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,實施一邊置換為其他溶劑一邊停止顯影的步驟。 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。鹼性顯影液的水的含量較佳為51質量%~99.95質量%。
有機系顯影液較佳為包含選自由酮系溶劑、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。相對於顯影液的總質量,作為顯影液整體的含水率較佳為小於50質量%,更佳為小於20質量%,進而佳為小於10質量%,尤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%~100質量%,更佳為80質量%~100質量%,進而佳為90質量%~100質量%,尤佳為95質量%~100質量%。
<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。淋洗液較佳為使用包含選自由烴系溶劑、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:朝以一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一定時間的方法(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(後烘烤(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~2分鐘)。
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並對基板(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。相對於抗蝕劑組成物或各種材料的總固體成分,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(兆分之一(parts per trillion))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。
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: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(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。作為導電性的化合物,例如可列舉甲醇。就維持較佳的顯影特性或淋洗特性的方面而言,添加量較佳為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、光學用機器及通訊機器等)中。 [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等只要不脫離本發明的主旨則可適宜地進行變更。因此,本發明的範圍不應受到以下所示的實施例限定性地解釋。
[抗蝕劑組成物的各成分]
以下示出實施例及比較例中使用的抗蝕劑組成物中所含的各成分。
〔樹脂〕
以下示出用於製備抗蝕劑組成物的樹脂(A-1~A-22(相當於樹脂A)、a-1~a-9)。 表1中,「莫耳比」欄表示各重複單元相對於全部重複單元的含量(莫耳%)。 「Mw」欄表示重量平均分子量。 「Mw/Mn」欄表示分散度。
[表1]
重複單元1 | 重複單元2 | 重複單元3 | 重複單元4 | 重複單元5 | Mw | Mw/Mn | ||||||
種類 | 莫耳比 | 種類 | 莫耳比 | 種類 | 莫耳比 | 種類 | 莫耳比 | 種類 | 莫耳比 | |||
樹脂A-1 | M-1 | 40 | M-29 | 10 | M-37 | 30 | M-14 | 20 | - | - | 7000 | 1.70 |
樹脂A-2 | M-2 | 40 | M-30 | 5 | M-38 | 20 | M-15 | 35 | - | - | 8000 | 1.60 |
樹脂A-3 | M-3 | 30 | M-31 | 10 | M-39 | 30 | M-16 | 30 | - | - | 6000 | 1.60 |
樹脂A-4 | M-4 | 35 | M-32 | 5 | M-40 | 30 | M-17 | 25 | M-54 | 5 | 6000 | 1.70 |
樹脂A-5 | M-5 | 50 | M-33 | 20 | M-41 | 20 | M-18 | 10 | - | - | 11000 | 1.60 |
樹脂A-6 | M-6 | 20 | M-34 | 15 | M-42 | 20 | M-19 | 45 | - | - | 8000 | 1.55 |
樹脂A-7 | M-7 | 40 | M-35 | 10 | M-43 | 30 | M-20 | 20 | - | - | 9000 | 1.70 |
樹脂A-8 | M-8 | 20 | M-36 | 15 | M-44 | 10 | M-21 | 55 | - | - | 11000 | 1.60 |
樹脂A-9 | M-9 | 30 | M-31 | 10 | M-45 | 30 | M-17 | 20 | M-55 | 10 | 6000 | 1.60 |
樹脂A-10 | M-10 | 25 | M-33 | 10 | M-46 | 35 | M-18 | 20 | M-55 | 10 | 10000 | 1.60 |
樹脂A-11 | M-11 | 20 | M-29 | 5 | M-47 | 30 | M-24 | 45 | - | - | 8000 | 1.70 |
樹脂A-12 | M-12 | 20 | M-30 | 10 | M-48 | 10 | M-23 | 60 | - | - | 9000 | 1.65 |
樹脂A-13 | M-13 | 20 | M-31 | 15 | M-49 | 30 | M-26 | 35 | - | - | 8000 | 1.75 |
樹脂A-14 | M-1 | 30 | M-32 | 5 | M-50 | 25 | M-27 | 35 | M-53 | 5 | 13000 | 1.60 |
樹脂A-15 | M-1 | 30 | M-33 | 20 | M-51 | 40 | M-28 | 10 | - | - | 6000 | 1.75 |
樹脂A-16 | M-1 | 30 | - | - | M-38 | 40 | M-26 | 30 | - | - | 5000 | 1.50 |
樹脂A-17 | M-1 | 20 | - | - | M-37 | 25 | M-27 | 50 | M-55 | 5 | 13000 | 1.50 |
樹脂A-18 | M-1 | 30 | M-31 | 10 | M-38 | 30 | M-26 | 30 | - | - | 6000 | 1.55 |
樹脂A-19 | M-2 | 40 | - | - | M-39 | 50 | M-14 | 10 | - | - | 12000 | 1.65 |
樹脂A-20 | M-2 | 50 | - | - | M-40 | 40 | M-15 | 10 | - | - | 10000 | 1.50 |
樹脂A-21 | M-1 | 30 | - | - | M-41 | 30 | M-18 | 20 | M-25 | 20 | 6000 | 1.70 |
樹脂A-22 | M-2 | 40 | M-34 | 10 | M-42 | 10 | M-22 | 20 | M-28 | 20 | 12000 | 1.50 |
樹脂a-1 | M-1 | 30 | - | - | - | - | M-24 | 70 | - | - | 6000 | 1.65 |
樹脂a-2 | M-1 | 30 | - | - | - | - | M-27 | 70 | - | - | 7000 | 1.55 |
樹脂a-3 | M-7 | 20 | - | - | - | - | M-25 | 80 | - | - | 11000 | 1.50 |
樹脂a-4 | M-7 | 20 | - | - | - | - | M-26 | 80 | - | - | 7000 | 1.70 |
樹脂a-5 | M-9 | 30 | M-30 | 10 | - | - | M-14 | 60 | - | - | 10000 | 1.55 |
樹脂a-6 | M-9 | 20 | M-31 | 5 | - | - | M-28 | 75 | - | - | 9000 | 1.75 |
樹脂a-7 | M-1 | 30 | - | - | M-52 | 30 | M-14 | 40 | - | - | 7000 | 1.65 |
樹脂a-8 | M-1 | 30 | - | - | M-37 | 70 | - | - | - | - | 9000 | 1.75 |
樹脂a-9 | M-1 | 30 | - | - | - | - | M-14 | 70 | - | - | 9000 | 1.75 |
以下示出與樹脂中的各重複單元對應的單體的結構。
M-37~M-51相當於化合物(1)。
<樹脂A-1的合成>
於氮氣流下將環己酮(62 g)加熱至85℃。一邊對所述溶液進行攪拌一邊花3小時滴加式(M-1)所表示的單體(25 g)、式(M-29)所表示的單體(8.6 g)、式(M-37)所表示的單體(46 g)、式(M-14)所表示的單體(21 g)、環己酮(248 g)及2,2'-偶氮雙異丁酸二甲酯(V-601,富士膠片和光純藥工業公司製造)的環己酮溶液(10質量%)的混合溶液(100.7 g),從而獲得反應液。於滴加結束後,將反應液於85℃下進而攪拌3小時。於將所獲得的反應液放置冷卻後,大量地使用乙酸乙酯/庚烷=1/9(質量比)的混合溶劑再沈澱後進行過濾,並對所獲得的固體進行真空乾燥,藉此獲得樹脂A-1(83 g)。再者,所述樹脂A-1的合成均於黃色燈下進行。 另外,樹脂A-1以外的樹脂依照樹脂A-1的合成方法合成。
〔光酸產生劑〕
以下示出抗蝕劑組成物的製備中使用的光酸產生劑(B-1~B-11(相當於化合物(1))、b-1~b-10)的結構。
〔酸擴散控制劑〕
以下示出抗蝕劑組成物的製備中使用的酸擴散控制劑的結構。
〔疏水性樹脂〕
以下示出抗蝕劑組成物的製備中使用的疏水性樹脂的結構。
下文中示出所述疏水性樹脂的各重複單元的組成比(質量比,自左起依次對應)、重量平均分子量(Mw)及分散度(Mw/Mn)。
疏水性樹脂依照所述樹脂A-1的合成方法(合成例1)合成。
[表2]
重複單元的質量比 | Mw | Mw/Mn | ||||
D-1 | 50 | 45 | 5 | - | 6500 | 1.52 |
D-2 | 50 | 50 | - | - | 25000 | 1.65 |
D-3 | 30 | 65 | 5 | - | 22000 | 1.55 |
D-4 | 40 | 40 | 20 | - | 12000 | 1.68 |
D-5 | 40 | 50 | 5 | 5 | 5500 | 1.49 |
D-6 | 90 | 8 | 2 | - | 12000 | 1.63 |
D-7 | 20 | 30 | 40 | 10 | 13000 | 1.55 |
〔界面活性劑〕
以下示出抗蝕劑組成物的製備中使用的界面活性劑。 W-1:美佳法(Megafac)R08(迪愛生(DIC)公司製造,氟系及矽系界面活性劑) W-2:美佳法(Megafac)F176(迪愛生(DIC)公司製造,氟系界面活性劑) W-3:特洛伊溶膠(Troy Gel)S-366(特洛伊化學(Troy Chemical)公司製造,氟系界面活性劑) W-4:PF656(歐諾法(OMNOVA)公司製造,氟系界面活性劑)
〔溶劑〕
以下示出抗蝕劑組成物的製備中使用的溶劑。 S-1:丙二醇單甲醚乙酸酯(Propylene Glycol Monomethyl Ether Acetate,PGMEA) S-2:丙二醇單甲醚(Propylene Glycol Monomethyl Ether,PGME) S-3:丙二醇單乙醚(Propylene Glycol Monoethyl Ether,PGEE) S-4:環己酮 S-5:環戊酮 S-6:2-庚酮 S-7:乳酸乙酯 S-8:γ-丁內酯 S-9:碳酸伸丙酯
[抗蝕劑組成物的製備]
以固體成分濃度成為1.4質量%的方式混合下述表所示的各成分。繼而,使所獲得的混合液於孔徑0.02 μm的聚乙烯製過濾器中流通並進行過濾,而製備各抗蝕劑組成物。 所謂「固體成分」是指溶劑以外的所有成分。 表中,「量」欄表示各固體成分成分的含量相對於總固體成分的含量(質量%)。 「溶劑」的「混合比」欄表示各溶劑的混合比(質量比)。
[表3]
抗蝕劑組成物 | 樹脂 | 光酸產生劑 | 酸擴散控制劑 | 疏水性樹脂 | 界面活性劑 | 溶劑 | ||||||
種類 | 量 | 種類 | 量 | 種類 | 量 | 種類 | 量 | 種類 | 量 | 種類 | 混合比 (質量比) | |
R-1 | A-1 | 89.9 | b-4 | 5.0 | C-1 | 5.0 | - | - | W-1 | 0.1 | S-l/S-2/S-7 | 20/20/60 |
R-2 | A-2 | 80.0 | B-2 | 10.0 | C-2 | 5.0 | D-5 | 5.0 | - | - | S-1/S-2 | 30/70 |
R-3 | A-3 | 90.0 | B-8 | 5.0 | C-3 | 5.0 | - | - | - | - | S-3/S-5 | 20/80 |
R-4 | A-4 | 94.9 | - | - | C-4 | 5.0 | - | - | W-1 | 0.1 | S-2/S-6 | 50/50 |
R-5 | A-5 | 80.0 | B-8 | 10.0 | C-5 | 5.0 | D-3 | 5.0 | - | - | S-l/S-2/S-7 | 20/20/60 |
R-6 | A-6 | 85.0 | B-3 | 5.0 | C-6 | 5.0 | D-6 | 5.0 | - | - | S-1/S-2/S-7 | 20/20/60 |
R-7 | A-7 | 94.9 | - | - | C-7 | 5.0 | - | - | W-2 | 0.1 | S-2/S-6 | 50/50 |
R-8 | A-8 | 85.0 | B-5 | 5.0 | C-8 | 10.0 | - | - | - | - | S-1/S-2 | 30/70 |
R-9 | A-9 | 89.9 | - | - | C-9 | 10.0 | - | - | W-3 | 0.1 | S-l/S-2/S-7 | 20/20/60 |
R-10 | A-10 | 85.0 | B-11 | 5.0 | C-10 | 10.0 | - | - | - | - | S-1/S-2 | 30/70 |
R-11 | A-11 | 85.0 | b-9 | 5.0 | C-2 | 5.0 | D-2 | 5.0 | - | - | S-2/S-6 | 50/50 |
R-12 | A-12 | 95.0 | - | - | C-1 | 5.0 | - | - | - | - | S-1/S-2/S-7 | 20/20/60 |
R-13 | A-13 | 80.0 | b-5 | 10.0 | C-3 | 5.0 | D-4 | 5.0 | - | - | S-1/S-8 | 50/50 |
R-14 | A-14 | 95.0 | - | - | C-6 | 5.0 | - | - | - | - | S-1/S-2 | 50/50 |
R-15 | A-15 | 90.0 | b-3 | 5.0 | C-2 | 5.0 | - | - | - | - | S-1/S-2 | 30/70 |
R-16 | A-16 | 94.9 | - | - | C-3 | 5.0 | - | - | W-4 | 0.1 | S-1/S-2 | 30/70 |
R-17 | A-17 | 85.0 | b-2 | 10.0 | C-1 | 5.0 | - | - | - | - | S-1/S-2 | 30/70 |
R-18 | A-18 | 95.0 | - | - | C-8 | 5.0 | - | - | - | - | S-1/S-2/S-7 | 20/20/60 |
R-19 | A-19 | 95.0 | - | - | C-4 | 5.0 | - | - | - | - | S-2/S-6 | 50/50 |
R-20 | A-20 | 90.0 | - | - | C-5 | 5.0 | D-1 | 5.0 | - | - | S-1/S-2 | 30/70 |
R-21 | A-21 | 84.9 | B-6 | 10.0 | C-7 | 5.0 | - | - | W-3 | 0.1 | S-1/S-4 | 20/80 |
R-22 | A-22 | 95.0 | - | - | C-9 | 5.0 | - | - | - | - | S-1/S-2 | 50/50 |
R-23 | a-1 | 60.0 | B-1 | 30.0 | C-10 | 10.0 | - | - | - | - | S-1/S-2 | 50/50 |
R-24 | a-2 | 70.0 | B-10 | 25.0 | C-6 | 5.0 | - | - | - | - | S-1/S-8 | 50/50 |
R-25 | a-3 | 70.0 | B-4 | 20.0 | C-1 | 5.0 | D-6 | 5.0 | - | - | S-1/S-9 | 30/70 |
R-26 | a-4 | 69.9 | B-7 | 25.0 | C-7 | 5.0 | - | - | W-4 | 0.1 | S-1/S-8 | 50/50 |
R-27 | a-5 | 60.0 | B-9 | 30.0 | C-1 | 5.0 | D-7 | 5.0 | - | - | S-1/S-2 | 30/70 |
R-28 | a-6 | 70.0 | B-8 | 25.0 | C-10 | 5.0 | - | - | - | - | S-1/S-2 | 30/70 |
R-29 | A-11 | 74.9 | b-8 | 20.0 | C-1 | 5.0 | - | - | W-1 | 0.1 | S-1/S-2 | 30/70 |
R-30 | A-12 | 94.9 | - | - | C-4 | 5.0 | - | - | W-2 | 0.1 | S-1/S-2 | 30/70 |
R-31 | A-13 | 90.0 | - | - | C-1 | 5.0 | D-1 | 5.0 | - | - | S-1/S-2 | 30/70 |
R-32 | A-14 | 89.9 | b-6 | 5.0 | C-2 | 5.0 | - | - | W-1 | 0.1 | S-1/S-8 | 50/50 |
R-33 | A-15 | 90.0 | b-7 | 5.0 | C-4 | 5.0 | - | - | - | - | S-1/S-2 | 30/70 |
R-34 | A-16 | 95.0 | - | - | C-8 | 5.0 | - | - | - | - | S-1/S-2 | 30/70 |
R-35 | A-17 | 89.9 | b-1 | 5.0 | C-2 | 5.0 | - | - | W-2 | 0.1 | S-1/S-2 | 30/70 |
R-36 | A-18 | 85.0 | b-4 | 10.0 | C-3 | 5.0 | - | - | - | - | S-1/S-2 | 30/70 |
r-1 | a-7 | 95.0 | - | - | C-1 | 5.0 | - | - | - | - | S-1/S-2 | 30/70 |
r-2 | a-8 | 100.0 | - | - | - | - | - | - | - | - | S-1/S-2 | 30/70 |
r-3 | a-9 | 75.0 | b-10 | 20.0 | C-1 | 5.0 | - | - | - | - | S-1/S-2 | 30/70 |
[試驗]
〔圖案形成(1):EB曝光、鹼顯影〕 對6吋矽晶圓(或鉻晶圓)實施六甲基二矽氮烷(Hexamethyldisilazane,HMDS)處理。使用旋塗機Mark8(東京電子公司製造)來將下述表所示的各抗蝕劑組成物塗佈於所獲得的表面處理矽晶圓上,於溫度130℃下於加熱板上乾燥300秒鐘,而獲得膜厚為100 nm的各抗蝕劑膜。另外,於所述抗蝕劑膜的製作方法中,亦可使用鉻基板來代替矽晶圓。 針對所獲得的抗蝕劑膜,使用電子束描繪裝置(愛德萬(ADVANTEST)公司製造,F7000S,加速電壓為50 keV)對曝光遮罩(線:空間=1:1)進行圖案曝光。其次,於溫度100℃下於加熱板上加熱60秒鐘,使用2.38質量%四甲基氫氧化銨(TMAH)水溶液來浸漬60秒鐘,之後以水淋洗30秒鐘。最後,以轉速4000 rpm使矽晶圓旋轉30秒鐘後,於溫度95℃下進行60秒鐘烘烤來進行乾燥,而獲得具有規定圖案的矽晶圓。
<感度>
一邊使曝光量(電子束照射量)發生變化,一邊測定所形成的線與空間圖案的線寬,求出線寬為50 nm時的曝光量,將其作為感度(Eop、μC/cm
2)。感度的值越小,感度越良好。
<解析性>
於顯示所述感度(Eop)的曝光量中,使用測長掃描式電子顯微鏡(掃描式電子顯微鏡(Scanning Electron Microscope,SEM),S-9380II,日立製作所公司製造),求出不倒塌地進行解析的圖案(線:空間=1:1)的最小尺寸,設為解析性(L/S)(nm)。解析性的值越小,解析性越良好。
<LWR(粗糙度性能)>
針對利用顯示所述感度(Eop)的曝光量以線寬為50 nm且線:空間=1:1的方式進行解析的圖案,使用測長掃描式電子顯微鏡(SEM,S-9380II,日立製作所公司製造),自圖案上部於任意的點測定線寬。將所獲得的各線寬的偏差以3σ(nm)進行評價。3σ的值越小,LWR越良好。
<經時保管後的LWR>
除了於將所述獲得的各抗蝕劑組成物在23℃下保管一年後用於LWR試驗以外,以與所述<LWR(粗糙度性能)>相同的順序評價LWR並求出3σ(nm),設為經時保管後的LWR(nm)。
<結果>
表中,各記載表示以下內容。
「R
4為芳香環基」的「樹脂」欄中,於是自R
4為芳香環基的化合物(1)中去除一個氫原子而形成的殘基的情況下設為「A」,於除此以外的情況下設為「B」。 「R
4為芳香環基」的「光酸產生劑」欄中,於式(1)所表示的化合物(光酸產生劑)中的R
4表示芳香環基的情況下設為「A」,於除此以外的情況下設為「B」。 「含氮鹼性化合物」欄中,於抗蝕劑組成物包含含氮鹼性化合物的情況下設為「A」,於除此以外的情況下設為「B」。 「重複單元b的含量為15莫耳%以上」欄中,於重複單元b的含量相對於全部重複單元而為15莫耳%以上的情況下設為「A」,於除此以外的情況下設為「B」。 「式(M4)及式(M5)」欄中,於重複單元b包含選自由式(M4)及式(M5)所表示的重複單元所組成的群組中的至少一者的情況下設為「A」,於除此以外的情況下設為「B」。
[表4]
抗蝕劑組成物 | 樹脂 | 光酸產生劑 | R 4為芳香環基 | 含氮鹼性化合物 | 重複單元b 15莫耳%以上 | 式(M4)及式(M5) | 感度 [μC/cm 2] | 解析性 [nm] | LWR [nm] | 經時保管後的LWR[nm] | ||
樹脂 | 光酸產生劑 | |||||||||||
實施例1a | R-1 | A-1 | b-4 | A | B | A | A | B | 57.5 | 25 | 4.4 | 4.5 |
實施例2a | R-2 | A-2 | B-2 | A | A | A | A | B | 55.0 | 26 | 4.5 | 4.5 |
實施例3a | R-3 | A-3 | B-8 | A | A | A | A | B | 54.8 | 27 | 4.4 | 4.4 |
實施例4a | R-4 | A-4 | - | A | B | A | A | B | 57.9 | 28 | 4.5 | 4.5 |
實施例5a | R-5 | A-5 | B-8 | A | A | A | B | B | 55.0 | 30 | 4.6 | 4.6 |
實施例6a | R-6 | A-6 | B-3 | A | A | A | A | B | 55.2 | 26 | 4.5 | 4.5 |
實施例7a | R-7 | A-7 | - | B | B | A | A | A | 62.3 | 25 | 4.1 | 4.1 |
實施例8a | R-8 | A-8 | B-5 | B | B | A | A | B | 61.5 | 27 | 4.4 | 4.4 |
實施例9a | R-9 | A-9 | - | A | B | B | A | B | 58.5 | 26 | 4.5 | 4.8 |
實施例10a | R-10 | A-10 | B-11 | A | A | B | A | B | 56.0 | 25 | 4.5 | 4.9 |
實施例11a | R-11 | A-11 | b-9 | A | B | A | A | B | 57.0 | 28 | 4.4 | 4.5 |
實施例12a | R-12 | A-12 | - | A | B | A | A | B | 56.4 | 28 | 4.4 | 4.4 |
實施例13a | R-13 | A-13 | b-5 | A | B | A | A | A | 58.5 | 25 | 4.1 | 4.1 |
實施例14a | R-14 | A-14 | - | A | B | A | A | A | 56.8 | 25 | 4.0 | 4.1 |
實施例15a | R-15 | A-15 | b-3 | A | B | A | B | A | 59.1 | 30 | 4.2 | 4.2 |
實施例16a | R-16 | A-16 | - | A | B | A | A | A | 58.3 | 27 | 4.0 | 4.0 |
實施例17a | R-17 | A-17 | b-2 | A | B | A | A | A | 57.4 | 27 | 4.1 | 4.1 |
實施例18a | R-18 | A-18 | - | A | B | A | A | A | 58.4 | 25 | 4.0 | 4.1 |
實施例19a | R-19 | A-19 | - | A | B | A | B | B | 59.4 | 30 | 4.7 | 4.7 |
實施例20a | R-20 | A-20 | - | A | B | A | B | B | 57.8 | 30 | 4.6 | 4.6 |
實施例21a | R-21 | A-21 | B-6 | A | B | A | A | B | 57.8 | 26 | 4.5 | 4.5 |
實施例22a | R-22 | A-22 | - | A | B | B | A | A | 59.1 | 28 | 4.1 | 5.0 |
實施例23a | R-23 | a-1 | B-1 | B | A | B | A | B | 58.7 | 29 | 4.5 | 4.9 |
實施例24a | R-24 | a-2 | B-10 | B | A | A | A | A | 59.6 | 29 | 4.1 | 4.1 |
實施例25a | R-25 | a-3 | B-4 | B | A | A | A | B | 56.9 | 25 | 4.5 | 4.6 |
實施例26a | R-26 | a-4 | B-7 | B | A | A | A | A | 57.1 | 27 | 4.1 | 4.1 |
實施例27a | R-27 | a-5 | B-9 | B | A | A | A | B | 59.8 | 26 | 4.5 | 4.5 |
實施例28a | R-28 | a-6 | B-8 | B | A | B | A | A | 57.4 | 28 | 4.1 | 4.9 |
實施例29a | R-29 | A-11 | b-8 | A | B | A | A | B | 56.7 | 25 | 4.4 | 4.4 |
實施例30a | R-30 | A-12 | - | A | B | A | A | B | 56.8 | 29 | 4.4 | 4.4 |
實施例31a | R-31 | A-13 | - | A | B | A | A | A | 58.1 | 25 | 4.1 | 4.2 |
實施例32a | R-32 | A-14 | b-6 | A | B | A | A | A | 58.0 | 28 | 4.0 | 4.0 |
實施例33a | R-33 | A-15 | b-7 | A | B | A | B | A | 57.4 | 30 | 4.2 | 4.2 |
實施例34a | R-34 | A-16 | - | A | B | A | A | A | 59.3 | 27 | 4.0 | 4.0 |
實施例35a | R-35 | A-17 | b-1 | A | B | A | A | A | 56.6 | 25 | 4.0 | 4.0 |
實施例36a | R-36 | A-18 | b-4 | A | B | A | A | A | 58.7 | 26 | 4.1 | 4.1 |
比較例1a | r-1 | a-7 | - | - | - | - | - | - | 80.9 | 50 | 6.0 | 6.1 |
比較例2a | r-2 | a-8 | - | - | - | - | - | - | 76.5 | 50 | 6.2 | 6.2 |
比較例3a | r-3 | a-9 | b-10 | - | - | - | - | - | 77.4 | 45 | 6.0 | 6.1 |
根據表中所示的結果,確認了於使用本發明的抗蝕劑組成物進行EB曝光及鹼性顯影的情況下,可獲得本發明的所期望的效果。
確認了於樹脂具有自R
4為芳香環基的化合物(1)中去除一個氫原子而形成的殘基、或者化合物(1)中的R
4表示芳香環基的情況下,感度更優異(實施例1a等與實施例7a~實施例8a的比較)。另外,確認了於樹脂具有自R
4為芳香環基的化合物(1)中去除一個氫原子而形成的殘基、且化合物(1)中的R
4表示芳香環基的情況下,感度進一步優異(實施例1a等與實施例2a、實施例3a、實施例5a、實施例6a、實施例10a、實施例22a~實施例28a的比較)。 確認了於抗蝕劑組成物更包含含氮鹼性化合物的情況下,經時保管後的LWR更優異(實施例1a等與實施例9a~實施例10a、實施例22a~實施例23a、實施例28a的比較)。 確認了於重複單元b的含量相對於全部重複單元而為15莫耳%以上的情況下,解析性及LWR更優異(實施例1a等與實施例5a、實施例15a、實施例19a、實施例20a、實施例33a的比較)。 確認了於重複單元b包含選自由式(M4)所表示的重複單元及式(M5)所表示的重複單元所組成的群組中的至少一者的情況下,LWR更優異(實施例7a、實施例13a~實施例18a、實施例22a、實施例24a、實施例26a、實施例28a、實施例31a~實施例36a與實施例1a等的比較)。
〔圖案形成(2):EUV曝光、鹼顯影〕
對6吋矽晶圓(或鉻晶圓)實施六甲基二矽氮烷(HMDS)處理。使用旋塗機Mark8(東京電子公司製造)來將下述表所示的各抗蝕劑組成物塗佈於所獲得的表面處理矽晶圓上,於溫度130℃下於加熱板上乾燥300秒鐘,而獲得膜厚為100 nm的各抗蝕劑膜。另外,於所述抗蝕劑膜的製作方法中,亦可使用鉻基板來代替矽晶圓。 針對所獲得的抗蝕劑膜,使用EUV曝光裝置(艾科泰克(Exitech)公司製造的微曝光工具(Micro Exposure Tool),數值孔徑(開口數(Numerical Aperture,NA))為0.3,四極(Quadrupole),外西格瑪(outer sigma)為0.68,內西格瑪(inner sigma)為0.36),使用曝光遮罩(線:空間=1:1)進行圖案曝光。 其次,於溫度100℃下於加熱板上加熱90秒鐘,使用2.38質量%四甲基氫氧化銨(TMAH)水溶液來浸漬60秒鐘,之後以水淋洗30秒鐘。最後,以轉速4000 rpm使矽晶圓旋轉30秒鐘後,於溫度95℃下進行60秒鐘烘烤來進行乾燥,而獲得具有規定圖案的矽晶圓。 使用所獲得的圖案,與所述〔圖案形成(1):EB曝光、鹼顯影〕中的感度、解析性(L/S)、LWR(粗糙度性能)及經時保管後的LWR同樣地評價各項目。
<結果>
表中,各記載與表4相同。
[表5]
抗蝕劑組成物 | 樹脂 | 光酸產生劑 | R 4為芳香環基 | 含氮鹼性化合物 | 重複單元b 15莫耳%以上 | 式(M4)及式(M5) | 感度 [μC/cm 2] | 解析性 [nm] | LWR [nm] | 經時保管後的LWR[nm] | ||
樹脂 | 光酸產生劑 | |||||||||||
實施例1b | R-1 | A-1 | b-4 | A | B | A | A | B | 20.1 | 25 | 4.5 | 4.5 |
實施例2b | R-2 | A-2 | B-2 | A | A | A | A | B | 19.0 | 26 | 4.5 | 4.5 |
實施例3b | R-3 | A-3 | B-8 | A | A | A | A | B | 18.9 | 25 | 4.6 | 4.7 |
實施例4b | R-4 | A-4 | - | A | B | A | A | B | 20.9 | 28 | 4.5 | 4.5 |
實施例5b | R-5 | A-5 | B-8 | A | A | A | B | B | 19.2 | 31 | 4.7 | 4.7 |
實施例6b | R-6 | A-6 | B-3 | A | A | A | A | B | 19.0 | 27 | 4.6 | 4.5 |
實施例7b | R-7 | A-7 | - | B | B | A | A | A | 25.6 | 25 | 4.2 | 4.2 |
實施例8b | R-8 | A-8 | B-5 | B | B | A | A | B | 24.9 | 25 | 4.5 | 4.5 |
實施例9b | R-9 | A-9 | - | A | B | B | A | B | 22.3 | 27 | 4.5 | 4.8 |
實施例10b | R-10 | A-10 | B-11 | A | A | B | A | B | 19.1 | 25 | 4.6 | 5.0 |
實施例11b | R-11 | A-11 | b-9 | A | B | A | A | B | 20.6 | 28 | 4.5 | 4.5 |
實施例12b | R-12 | A-12 | - | A | B | A | A | B | 20.9 | 27 | 4.6 | 4.6 |
實施例13b | R-13 | A-13 | b-5 | A | B | A | A | A | 20.8 | 26 | 4.1 | 4.2 |
實施例14b | R-14 | A-14 | - | A | B | A | A | A | 21.1 | 25 | 4.0 | 4.1 |
實施例15b | R-15 | A-15 | b-3 | A | B | A | B | A | 21.9 | 32 | 4.3 | 4.2 |
實施例16b | R-16 | A-16 | - | A | B | A | A | A | 21.7 | 27 | 4.1 | 4.0 |
實施例17b | R-17 | A-17 | b-2 | A | B | A | A | A | 22.3 | 25 | 4.2 | 4.2 |
實施例18b | R-18 | A-18 | - | A | B | A | A | A | 20.4 | 25 | 4.2 | 4.1 |
實施例19b | R-19 | A-19 | - | A | B | A | B | B | 20.4 | 31 | 4.7 | 4.7 |
實施例20b | R-20 | A-20 | - | A | B | A | B | B | 21.6 | 33 | 4.7 | 4.7 |
實施例21b | R-21 | A-21 | B-6 | A | B | A | A | B | 22.8 | 26 | 4.5 | 4.5 |
實施例22b | R-22 | A-22 | - | A | B | B | A | A | 21.0 | 25 | 4.2 | 4.9 |
實施例23b | R-23 | a-1 | B-1 | B | A | B | A | B | 21.8 | 29 | 4.6 | 4.9 |
實施例24b | R-24 | a-2 | B-10 | B | A | A | A | A | 22.2 | 29 | 4.2 | 4.3 |
實施例25b | R-25 | a-3 | B-4 | B | A | A | A | B | 21.1 | 25 | 4.5 | 4.6 |
實施例26b | R-26 | a-4 | B-7 | B | A | A | A | A | 21.7 | 27 | 4.2 | 4.2 |
實施例27b | R-27 | a-5 | B-9 | B | A | A | A | B | 21.7 | 26 | 4.5 | 4.5 |
實施例28b | R-28 | a-6 | B-8 | B | A | B | A | A | 21.9 | 25 | 4.1 | 4.9 |
實施例29b | R-29 | A-11 | b-8 | A | B | A | A | B | 22.3 | 25 | 4.6 | 4.6 |
實施例30b | R-30 | A-12 | - | A | B | A | A | B | 22.4 | 27 | 4.5 | 4.5 |
實施例31b | R-31 | A-13 | - | A | B | A | A | A | 20.4 | 25 | 4.2 | 4.3 |
實施例32b | R-32 | A-14 | b-6 | A | B | A | A | A | 20.5 | 28 | 4.0 | 4.0 |
實施例33b | R-33 | A-15 | b-7 | A | B | A | B | A | 22.9 | 32 | 4.3 | 4.2 |
實施例34b | R-34 | A-16 | - | A | B | A | A | A | 21.7 | 25 | 4.0 | 4.0 |
實施例35b | R-35 | A-17 | b-1 | A | B | A | A | A | 22.9 | 26 | 4.0 | 4.1 |
實施例36b | R-36 | A-18 | b-4 | A | B | A | A | A | 20.9 | 26 | 4.1 | 4.1 |
比較例1b | r-1 | a-7 | - | - | - | - | - | - | 40.6 | 45 | 6.0 | 6.1 |
比較例2b | r-2 | a-8 | - | - | - | - | - | - | 43.5 | 50 | 6.3 | 6.3 |
比較例3b | r-3 | a-9 | b-10 | - | - | - | - | - | 45.7 | 50 | 6.2 | 6.2 |
根據表中所示的結果,確認了於使用本發明的抗蝕劑組成物進行EUV曝光及鹼顯影的情況下,可獲得本發明的所期望的效果。
確認了於樹脂具有自R
4為芳香環基的化合物(1)中去除一個氫原子而形成的殘基、或者化合物(1)中的R
4表示芳香環基的情況下,感度更優異(實施例1b等與實施例7b、實施例8b的比較)。另外,確認了於樹脂具有自R
4為芳香環基的化合物(1)中去除一個氫原子而形成的殘基、且化合物(1)中的R
4表示芳香環基的情況下,感度進一步優異(實施例1b等與實施例2b、實施例3b、實施例5b、實施例6b、實施例10b、實施例22b~實施例28b的比較)。 確認了於抗蝕劑組成物更包含含氮鹼性化合物的情況下,經時保管後的LWR更優異(實施例1b等與實施例9b~實施例10b、實施例22b~實施例23b、實施例28b的比較)。 確認了於重複單元b的含量相對於全部重複單元而為15莫耳%以上的情況下,解析性及LWR更優異(實施例1b等與實施例5b、實施例15b、實施例19b、實施例20b、實施例33b的比較)。 確認了於重複單元b包含選自由式(M4)所表示的重複單元及式(M5)所表示的重複單元所組成的群組中的至少一者的情況下,LWR更優異(實施例7b、實施例13b~實施例18b、實施例22b、實施例24b、實施例26b、實施例28b、實施例31b~實施例36b與實施例1b等的比較)。
無
無
Claims (10)
- 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R 4表示芳香環基。
- 如請求項1至請求項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,更包含含氮鹼性化合物。
- 如請求項1至請求項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,其中所述藉由酸的作用發生分解而極性增大的樹脂包含具有藉由酸的作用發生分解而極性增大的基的重複單元b, 相對於全部重複單元,所述重複單元b的含量為15莫耳%以上。
- 如請求項1至請求項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,其中所述藉由酸的作用發生分解而極性增大的樹脂包含具有藉由酸的作用發生分解而極性增大的基的重複單元b, 所述重複單元b包含選自由式(M1)~式(M5)所表示的重複單元所組成的群組中的至少一者; 式(M1)中,R 5~R 7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;L 10為單鍵或二價連結基;R 8~R 10分別獨立地表示烷基、環烷基、芳基、芳烷基或烯基;R 8~R 10中至少兩個可相互鍵結而形成環; 式(M2)中,R 11~R 14分別獨立地表示氫原子或有機基;其中,R 11及R 12中至少一者表示有機基;X 1表示-CO-、-SO-或-SO 2-;Y 1表示-O-、-S-、-SO-、-SO 2-或-NR 34-;R 34表示氫原子或有機基;L 11為單鍵或二價連結基;R 15~R 17分別獨立地表示烷基、環烷基、芳基、芳烷基或烯基;R 15~R 17中至少兩個可相互鍵結而形成環; 式(M3)中,R 18及R 19分別獨立地表示氫原子或有機基;R 20及R 21分別獨立地表示氫原子、烷基、環烷基、芳基、芳烷基或烯基;R 18~R 21中至少兩個可相互鍵結而形成環; 式(M4)中,R 22~R 24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;L 12為單鍵或二價連結基;Ar 1表示芳香環基;R 25~R 27分別獨立地表示氫原子、烷基、環烷基、芳基、芳烷基或烯基;R 25~R 27中至少兩個可相互鍵結而形成環; 式(M5)中,R 28~R 30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;L 13為單鍵或二價連結基;R 31及R 32分別獨立地表示氫原子、烷基、環烷基、芳基、芳烷基或烯基;R 33表示烷基、環烷基、芳基、芳烷基或烯基;R 31~R 33中至少兩個可相互鍵結而形成環。
- 如請求項6所述的感光化射線性或感放射線性樹脂組成物,其中所述重複單元b包含選自由所述式(M4)所表示的重複單元及所述式(M5)所表示的重複單元所組成的群組中的至少一者。
- 一種抗蝕劑膜,是使用如請求項1至請求項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而形成。
- 一種圖案形成方法,包括: 使用如請求項1至請求項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。
- 一種電子元件的製造方法,包括如請求項9所述的圖案形成方法。
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