TW202242544A - 阻劑組成物及阻劑圖型形成方法 - Google Patents

阻劑組成物及阻劑圖型形成方法 Download PDF

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Abstract

一種阻劑組成物,其含有基材成分(A)、酸產生劑成分(B)與光崩壞性鹼(D0),光崩壞性鹼(D0)包含一般式(d0-1)所示之化合物(D01)及一般式(d0-2)所示之化合物(D02),式中,Rd 01為可具有取代基之鏈狀或環狀之脂肪族烴基。n 01為1~10之整數。Rd 02為具有氧原子(=O)之環狀之脂肪族烴基。m為1以上之整數,M m+為m價之有機陽離子。

Description

阻劑組成物及阻劑圖型形成方法
本發明係關於阻劑組成物及阻劑圖型形成方法。 本案基於2020年12月16日於日本申請之日本特願2020-208263號主張優先權,將其內容援用至此。
近年來,半導體元件或液晶顯示元件之製造中,因微影技術之進步圖型之細微化急速地進展。作為細微化的手法,一般而言,進行曝光光源之短波長化(高能量化)。
阻劑材料中,追求對於此等曝光光源之感度、可再現細微尺寸之圖型的解像性等之微影特性。 作為滿足如此要求之阻劑材料,以往,使用一種化學增強性阻劑組成物,其含有藉由酸之作用而對顯影液之溶解性改變之基材成分,與藉由曝光而產生酸之酸產生劑成分。
阻劑圖型之形成中,藉由曝光而自酸產生劑成分產生之酸的舉動為對微影特性有大影響的一要素。 相對於此,提案有一種化學增強性阻劑組成物,其同時具有酸產生劑成分,與因曝光而自該酸產生劑成分產生之酸的擴散之酸擴散控制劑。 例如,專利文獻1中揭示一種阻劑組成物,其含有具有磺酸及羧酸分別作為陰離子的光反應性淬滅體成分(酸擴散控制劑)。揭示依據此阻劑組成物,可獲得粗糙度減低之阻劑圖型。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]國際公開第2017/065207號
[發明所欲解決之課題]
微影技術之進一步的進步、應用領域的擴大等正在進展,圖型之細微化急速地進展。然後,伴隨此,製造半導體元件等時,追求能以良好之形狀形成細微之圖型的技術。又,由生產性之點來看,追求高產出量,阻劑材料中,期望進一步的高感度化。然而,感度與粗糙度之減低性等之微影特性之間為權衡取捨之關係。因此,如上述專利文獻1記載之以往的阻劑組成物中,兼具高感度化與粗糙度之減低性為困難。
本發明係鑑於上述事情而成者,其課題在於提供一種阻劑組成物及使用該阻劑組成物之阻劑圖型形成方法,該阻劑組成物謀求進一步的高感度化,且可形成粗糙度之減低性亦良好之阻劑圖型。 [解決課題之手段]
為了解決上述課題,本發明採用以下之構成。 即,本發明之第1態樣為一種阻劑組成物,其為藉由曝光而產生酸,且,藉由酸之作用而對顯影液之溶解性改變之阻劑組成物,其含有藉由酸之作用而對顯影液之溶解性改變之基材成分(A)、藉由曝光而產生酸之酸產生劑成分(B)、控制自前述酸產生劑成分(B)藉由曝光而產生之酸的擴散之光崩壞性鹼(D0),前述光崩壞性鹼(D0),包含下述一般式(d0-1)所示之化合物(D01)及下述一般式(d0-2)所示之化合物(D02)。
Figure 02_image001
[式(d0-1)中,Rd 01為可具有取代基之鏈狀或環狀之脂肪族烴基。n 01為1~10之整數。m為1以上之整數,M m+為m價之有機陽離子。 式(d0-2)中,Rd 02為具有氧原子(=O)之環狀之脂肪族烴基。m為1以上之整數,M m+為m價之有機陽離子]。
本發明之第2態樣為一種阻劑圖型形成方法,其具有:於支撐體上使用前述第1態樣之阻劑組成物形成阻劑膜的步驟、將前述阻劑膜曝光的步驟,及將前述曝光後之阻劑膜顯影形成阻劑圖型的步驟。 [發明效果]
若依據本發明,可提供一種阻劑組成物及使用該阻劑組成物之阻劑圖型形成方法,該阻劑組成物謀求進一步的高感度化,且可形成粗糙度之減低性亦良好之阻劑圖型。
本說明書及本申請專利範圍中,所謂「脂肪族」,定義為相對於芳香族之相對的概念,意指不具有芳香族性之基、化合物等者。 「烷基」,除非另有說明,定為包含直鏈狀、支鏈狀及環狀之1價之飽和烴基者。烷氧基中之烷基亦相同。 「伸烷基」,除非另有說明,定為包含直鏈狀、支鏈狀及環狀之2價飽和烴基者。 「鹵素原子」,可舉例氟原子、氯原子、溴原子、碘原子。 所謂「結構單元」,意指構成高分子化合物(樹脂、聚合物、共聚物)之單體單元(monomer unit)。 記載「可具有取代基」之情形中,包含氫原子(-H)被1價基取代之情形,與亞甲基(-CH 2-)被2價基取代之情形兩者。 「曝光」,定為包含放射線之照射整體的概念。
「酸分解性基」,係藉由酸之作用,該酸分解性基之結構中的至少一部分的鍵結可開裂之具有酸分解性的基。 作為藉由酸之作用而極性增大之酸分解性基,可舉例例如藉由酸之作用而分解產生極性基的基。 作為極性基,可舉例例如羧基、羥基、胺基、磺酸基(-SO 3H)等。 作為酸分解性基,更具體而言,可舉例前述極性基被酸解離性基保護之基(例如含OH之極性基的氫原子被酸解離性基保護之基)。
所謂「酸解離性基」,係指下述雙方:(i)藉由酸之作用,該酸解離性基與鄰接於該酸解離性基之原子之間的鍵結可開裂之具有酸解離性的基,或(ii)藉由酸之作用一部分之鍵結開裂後,進而產生脫碳酸反應,藉此該酸解離性基與鄰接於該酸解離性基之原子之間的鍵結可開裂的基。 構成酸分解性基之酸解離性基,必須為較藉由該酸解離性基之解離而生成的極性基極性更低的基,藉此,藉由酸之作用而該酸解離性基解離時,產生較該酸解離性基極性更高之極性基而極性增大。其結果,(A1)成分全體之極性增大。藉由極性增大,相對地,對於顯影液之溶解性改變,顯影液為鹼顯影液時溶解性增大,顯影液為有機系顯影液時溶解性減少。
所謂「基材成分」,係具有膜形成能力之有機化合物。作為基材成分使用之有機化合物,非聚合物與聚合物有很大的差別。作為非聚合物,通常使用分子量為500以上且未達4000者。以下稱為「低分子化合物」之情形,表示分子量為500以上且未達4000之非聚合物。作為聚合物,通常使用分子量為1000以上者。以下稱為「樹脂」、「高分子化合物」或「聚合物」之情形,表示分子量為1000以上之聚合物。作為聚合物之分子量,定為使用GPC(凝膠滲透色層分析)而得之聚苯乙烯換算的重量平均分子量。
所謂「衍生之結構單元」,係指碳原子間之多鍵,例如,乙烯性雙鍵開裂所構成之結構單元。 「丙烯酸酯」,鍵結於α位之碳原子的氫原子亦可被取代基取代。取代該鍵結於α位之碳原子的氫原子之取代基(R αx),為氫原子以外的原子或基。又,定為亦包含經取代基(R αx)為含酯鍵之取代基取代的伊康酸二酯,或經取代基(R αx)為羥基烷基或其羥基經修飾之基取代的α羥基丙烯酸基酯。此外,所謂丙烯酸酯之α位的碳原子,除非另有說明,係指鍵結丙烯酸之羰基的碳原子。 以下,鍵結於α位之碳原子的氫原子被取代基取代之丙烯酸酯有時稱為α取代丙烯酸酯。
所謂「衍生物」,定為包含對象化合物之α位的氫原子取代成烷基、鹵化烷基等之其他取代基者,以及該等衍生物的概念。作為該等之衍生物,可舉例將α位之氫原子可取代成取代基之對象化合物的羥基之氫原子以有機基取代而成者;於α位之氫原子可取代成取代基之對象化合物,鍵結羥基以外之取代基而成者等。此外,所謂α位,除非另有說明,係指與官能基鄰接之第1個碳原子。 作為取代羥基苯乙烯之α位之氫原子的取代基,可舉例與R αx相同者。
本說明書及本申請專利範圍中,依據化學式所示之結構,有存在不對稱碳、可存在鏡像異構物(enantiomer)或非鏡像異構物(diastereomer)者。該情形中一個化學式代表表示該等異構物。該等之異構物可單獨使用,亦可作為混合物使用。
(阻劑組成物) 本實施形態之阻劑組成物係藉由曝光而產生酸,且,藉由酸之作用而對顯影液之溶解性改變者。 該阻劑組成物含有藉由酸之作用而對顯影液之溶解性改變之基材成分(A)(以下亦稱為「(A)成分」)、藉由曝光而產生酸之酸產生劑成分(B)(以下亦稱為「(B)成分」),與控制自酸產生劑成分(B)藉由曝光而產生之酸的擴散之光崩壞性鹼(D0)(以下亦稱為「(D0)成分」)。
若使用本實施形態之阻劑組成物形成阻劑膜,對該阻劑膜進行選擇性曝光,則在該阻劑膜之曝光部中自(B)成分產生酸,藉由該酸之作用而對(A)成分之顯影液的溶解性改變,而另一方面在該阻劑膜之未曝光部中對(A)成分之顯影液的溶解性未改變,故在曝光部與未曝光部之間產生對顯影液的溶解性之差。因此,若將該阻劑膜進行顯影,則該阻劑組成物為正型時阻劑膜曝光部被溶解去除而形成正型之阻劑圖型,該阻劑組成物為負型時阻劑膜未曝光部被溶解去除而形成負型之阻劑圖型。
本說明書中,將阻劑膜曝光部被溶解去除而形成正型阻劑圖型之阻劑組成物稱為正型阻劑組成物,將阻劑膜未曝光部被溶解去除而形成負型阻劑圖型之阻劑組成物稱為負型阻劑組成物。本實施形態之阻劑組成物,可為正型阻劑組成物,亦可為負型阻劑組成物。又,本實施形態之阻劑組成物,可為於阻劑圖型形成時之顯影處理使用鹼顯影液的鹼顯影流程用,亦可為於該顯影處理使用含有機溶劑之顯影液(有機系顯影液)的溶劑顯影流程用。
<(A)成分> 本實施形態之阻劑組成物中,(A)成分包含藉由酸之作用而對顯影液之溶解性改變之樹脂成分(A1)(以下亦稱為「(A1)成分」)較佳。由於藉由使用(A1)成分,曝光前後基材成分的極性改變,故不僅是鹼顯影流程,在溶劑顯影流程中,亦可獲得良好的顯影對比。 作為(A)成分,至少使用(A1)成分,亦可與該(A1)成分一起併用其他高分子化合物及/或低分子化合物。
運用鹼顯影流程時,包含該(A1)成分之基材成分,在曝光前對鹼顯影液為難溶性,若藉由曝光自(B)成分產生酸,則藉由該酸之作用而極性增大且對鹼顯影液之溶解性增大。因此,阻劑圖型的形成中,若對將該阻劑組成物塗佈於支撐體上而得之阻劑膜進行選擇性地曝光,則阻劑膜曝光部對鹼顯影液自難溶性改變成可溶性,而另一方面阻劑膜未曝光部維持鹼難溶性而未改變,故藉由進行鹼顯影而形成正型阻劑圖型。
另一方面,運用溶劑顯影流程時,包含該(A1)成分之基材成分,在曝光前對有機系顯影液溶解性高,若藉由例如曝光自(B)成分產生酸,則藉由該酸之作用而極性變高,對有機系顯影液之溶解性減少。因此,阻劑圖型之形成中,若對將該阻劑組成物塗佈於支撐體而得之阻劑膜進行選擇性地曝光,則阻劑膜曝光部對有機系顯影液自可溶性改變成難溶性,而另一方面阻劑膜未曝光部維持可溶性而未改變,故藉由以有機系顯影液進行顯影,可在曝光部與未曝光部之間產生對比,形成負型阻劑圖型。
本實施形態之阻劑組成物中,(A)成分可單獨使用1種,亦可併用2種以上。
・關於(A1)成分 (A1)成分為藉由酸之作用而對顯影液之溶解性改變之樹脂成分。 作為(A1)成分,以具有包含藉由酸之作用而極性增大之酸分解性基的結構單元(a1)者較佳。 (A1)成分,亦可為在結構單元(a1)之外,視需要具有其他結構單元者。
≪結構單元(a1)≫ 結構單元(a1)為包含藉由酸之作用而極性增大之酸分解性基的結構單元。
作為酸解離性基,可舉例至今被提案作為化學增強性阻劑組成物用之基礎樹脂的酸解離性基者。 作為被提案作為化學增強性阻劑組成物用之基礎樹脂的酸解離性基者,具體而言,可舉例以下說明之「縮醛型酸解離性基」、「第3級烷基酯型酸解離性基」、「第3級烷基氧基羰基酸解離性基」。
縮醛型酸解離性基: 作為前述極性基中之保護羧基或羥基的酸解離性基,可舉例例如下述一般式(a1-r-1)所示之酸解離性基(以下有時稱為「縮醛型酸解離性基」)。
Figure 02_image003
[式中,Ra’ 1、Ra’ 2為氫原子或烷基。Ra’ 3為烴基,Ra’ 3亦可Ra’ 1、Ra’ 2之任一者鍵結形成環]。
式(a1-r-1)中,Ra’ 1及Ra’ 2之中,至少一者為氫原子較佳,兩者皆為氫原子更佳。 Ra’ 1或Ra’ 2為烷基時,作為該烷基,可舉例於關於上述α取代丙烯酸酯之說明中,作為可鍵結於α位之碳原子的取代基所舉出之烷基相同者,以碳原子數1~5之烷基較佳。具體而言,較佳可舉例直鏈狀或支鏈狀之烷基。更具體而言,可舉例甲基、乙基、丙基、異丙基、n-丁基、異丁基、三級丁基、戊基、異戊基、新戊基等,以甲基或乙基更佳,甲基特佳。
式(a1-r-1)中,作為Ra’ 3之烴基,可舉例直鏈狀或支鏈狀之烷基,或環狀之烴基。 該直鏈狀之烷基,碳原子數為1~5較佳,碳原子數為1~4更佳,碳原子數1或2進而佳。具體而言,可舉例甲基、乙基、n-丙基、n-丁基、n-戊基等。此等之中,以甲基、乙基或n-丁基較佳,甲基或乙基更佳。
該支鏈狀之烷基,碳原子數為3~10較佳,碳原子數3~5更佳。具體而言,可舉例異丙基、異丁基、三級丁基、異戊基、新戊基、1,1-二乙基丙基、2,2-二甲基丁基等,以異丙基較佳。
Ra’ 3成為環狀之烴基時,該烴基可為脂肪族烴基亦可為芳香族烴基,又,可為多環式基亦可為單環式基。 作為單環式基之脂肪族烴基,以自單環烷烴去除1個氫原子而成之基較佳。作為該單環烷烴,以碳原子數3~6者較佳,具體而言可舉例環戊烷、環己烷等。 作為多環式基之脂肪族烴基,以自多環烷烴去除1個氫原子而成之基較佳,作為該多環烷烴,以碳原子數7~12者較佳,具體而言可舉例金剛烷、降莰烷、異莰烷、三環癸烷、四環十二烷等。
Ra’ 3之環狀之烴基成為芳香族烴基時,該芳香族烴基為具有至少1個芳香環之烴基。 此芳香環,只要是具有4n+2個π電子之環狀共軛系便無特別限定可為單環式亦可為多環式。芳香環之碳原子數為5~30較佳,碳原子數5~20更佳,碳原子數6~15進而佳,碳原子數6~12特佳。 作為芳香環具體而言,可舉例苯、萘、蒽、菲等之芳香族烴環;構成前述芳香族烴環之碳原子的一部分被雜原子取代之芳香族雜環等。作為芳香族雜環中之雜原子,可舉例氧原子、硫原子、氮原子等。作為芳香族雜環具體而言,可舉例吡啶環、噻吩環等。 作為Ra’ 3中之芳香族烴基具體而言,可舉例自前述芳香族烴環或芳香族雜環去除1個氫原子而成之基(芳基或雜芳基);自含2個以上之芳香環的芳香族化合物(例如聯苯、茀等)去除1個氫原子而成之基;前述芳香族烴環或芳香族雜環的1個氫原子被伸烷基取代而成之基(例如,苄基、苯乙基、1-萘基甲基、2-萘基甲基、1-萘基乙基、2-萘基乙基等之芳基烷基等)等。鍵結於前述芳香族烴環或芳香族雜環的伸烷基之碳原子數,為1~4較佳,碳原子數1~2更佳,碳原子數1特佳。
Ra’ 3中之環狀之烴基,可具有取代基。作為此取代基,可舉例例如-R P1、-R P2-O-R P1、-R P2-CO-R P1、 -R P2-CO-OR P1、-R P2-O-CO-R P1、-R P2-OH、-R P2-CN或-R P2-COOH(以下此等取代基亦統稱為「Ra x5」)等。 此處,R P1為碳原子數1~10之1價之鏈狀飽和烴基、碳原子數3~20之1價之脂肪族環狀飽和烴基或碳原子數6~30之1價之芳香族烴基。又,R P2為單鍵、碳原子數1~10之2價之鏈狀飽和烴基、碳原子數3~20之2價之脂肪族環狀飽和烴基或碳原子數6~30之2價之芳香族烴基。惟,R P1及R P2之鏈狀飽和烴基、脂肪族環狀飽和烴基及芳香族烴基所具有之氫原子之一部分或全部亦可被氟原子取代。上述脂肪族環狀烴基,可1種單獨地具有1個以上之上述取代基,亦可在上述取代基之中複數種各具有1個以上。 作為碳原子數1~10之1價之鏈狀飽和烴基,可舉例例如甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基、癸基等。 作為碳原子數3~20之1價之脂肪族環狀飽和烴基,可舉例例如環丙基、環丁基、環戊基、環己基、環庚基、環辛基、環癸基、環十二烷基等之單環式脂肪族飽和烴基;雙環[2.2.2]辛基、三環[5.2.1.02,6]癸基、三環[3.3.1.13,7]癸基、四環[6.2.1.13,6.02,7]十二基、金剛烷基等之多環式脂肪族飽和烴基。 作為碳原子數6~30之1價之芳香族烴基,可舉例例如自苯、聯苯、茀、萘、蒽、菲等之芳香族烴環去除1個氫原子而成之基。
Ra’ 3與Ra’ 1、Ra’ 2之任一者鍵結形成環時,作為該環式基,以4~7員環較佳,4~6員環更佳。作為該環式基的具體例,可舉例四氫哌喃基、四氫呋喃基等。
第3級烷基酯型酸解離性基: 上述極性基之中,作為保護羧基之酸解離性基,可舉例例如下述一般式(a1-r-2)所示之酸解離性基。 此外,下述式(a1-r-2)所示之酸解離性基之中,以下,為求方便,有時將由烷基所構成者稱為「第3級烷基酯型酸解離性基」。
Figure 02_image005
[式中,Ra’ 4~Ra’ 6分別為烴基,Ra’ 5、Ra’ 6亦可相互鍵結形成環]。
作為Ra’ 4之烴基,可舉例直鏈狀或支鏈狀之烷基、鏈狀或環狀之烯基,或環狀之烴基。 Ra’ 4中之直鏈狀或支鏈狀之烷基、環狀之烴基(單環式基之脂肪族烴基、多環式基之脂肪族烴基、芳香族烴基),可舉例與前述Ra’ 3相同者。 Ra’ 4中之鏈狀或環狀之烯基,以碳原子數2~10之烯基較佳。 作為Ra’ 5、Ra’ 6之烴基,可舉例與前述Ra’ 3相同者。
Ra’ 5與Ra’ 6相互鍵結形成環時,較適合舉例下述一般式(a1-r2-1)所示之基、下述一般式(a1-r2-2)所示之基、下述一般式(a1-r2-3)所示之基。 另一方面,Ra’ 4~Ra’ 6彼此不鍵結,獨立為烴基時,較適合舉例下述一般式(a1-r2-4)所示之基。
Figure 02_image007
[式(a1-r2-1)中,Ra’ 10表示一部分可被鹵素原子或含雜原子之基取代之直鏈狀或支鏈狀之碳原子數1~12之烷基。Ra’ 11表示與Ra’ 10所鍵結之碳原子共同形成脂肪族環式基的基。式(a1-r2-2)中,Ya為碳原子。Xa為與Ya共同形成環狀之烴基的基。此環狀之烴基所具有之氫原子之一部分或全部亦可被取代。Ra 101~Ra 103各自獨立,為氫原子、碳原子數1~10之1價之鏈狀飽和烴基或碳原子數3~20之1價之脂肪族環狀飽和烴基。此鏈狀飽和烴基及脂肪族環狀飽和烴基所具有之氫原子之一部分或全部亦可被取代。亦可Ra 101~Ra 103之2個以上相互鍵結形成環狀結構。式(a1-r2-3)中,Yaa為碳原子。Xaa為與Yaa共同形成脂肪族環式基的基。Ra 104為可具有取代基之芳香族烴基。式(a1-r2-4)中,Ra’ 12及Ra’ 13各自獨立,為碳原子數1~10之1價之鏈狀飽和烴基或氫原子。此鏈狀飽和烴基所具有之氫原子之一部分或全部亦可被取代。Ra’ 14為可具有取代基之烴基。*表示鍵結處]。
上述式(a1-r2-1)中,Ra’ 10為一部分可被鹵素原子或含雜原子之基取代之直鏈狀或支鏈狀之碳原子數1~12之烷基。
作為Ra’ 10中之直鏈狀之烷基,為碳原子數1~12,以碳原子數1~10較佳,碳原子數1~5特佳。 作為Ra’ 10中之支鏈狀之烷基,可舉例與前述Ra’ 3相同者。
Ra’ 10中之烷基,一部分可被鹵素原子或含雜原子之基取代。例如,構成烷基之氫原子的一部分,可被鹵素原子或含雜原子之基取代。又,構成烷基之碳原子(亞甲基等)的一部分,可被含雜原子之基取代。 作為此處所謂之雜原子,可舉例氧原子、硫原子、氮原子。作為含雜原子之基,可舉例(-O-)、-C(=O)-O-、-O-C(=O)-、-C(=O)-、-O-C(=O)-O-、-C(=O)-NH-、-NH-、  -S-、-S(=O) 2-、-S(=O) 2-O-等。
式(a1-r2-1)中,Ra’ 11(與Ra’ 10所鍵結之碳原子共同形成之脂肪族環式基),以作為式(a1-r-1)中之Ra’ 3之單環式基或多環式基之脂肪族烴基(脂環式烴基)所舉出之基較佳。其中,以單環式之脂環式烴基較佳,具體而言,以環戊基、環己基更佳,環戊基進而佳。
式(a1-r2-2)中,作為Xa與Ya共同形成之環狀之烴基,可舉例自前述式(a1-r-1)中之Ra’ 3中之環狀之1價烴基(脂肪族烴基)去除1個以上之氫原子而成之基。 Xa與Ya共同形成之環狀之烴基,可具有取代基。作為此取代基,上述可舉例與Ra’ 3中之環狀之烴基可具有的取代基相同者。 式(a1-r2-2)中,作為Ra 101~Ra 103中之碳原子數1~10之1價之鏈狀飽和烴基,可舉例例如甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基、癸基等。 作為Ra 101~Ra 103中之碳原子數3~20之1價之脂肪族環狀飽和烴基,可舉例例如環丙基、環丁基、環戊基、環己基、環庚基、環辛基、環癸基、環十二烷基等之單環式脂肪族飽和烴基;雙環[2.2.2]辛基、三環[5.2.1.02,6]癸基、三環[3.3.1.13,7]癸基、四環[6.2.1.13,6.02,7]十二基、金剛烷基等之多環式脂肪族飽和烴基等。 Ra 101~Ra 103之中,由合成容易性之觀點來看,以氫原子、碳原子數1~10之1價之鏈狀飽和烴基較佳,其中,以氫原子、甲基、乙基更佳,氫原子特佳。
作為上述Ra 101~Ra 103所示之鏈狀飽和烴基或脂肪族環狀飽和烴基所具有的取代基,可舉例例如與上述之Ra x5相同之基。
作為藉由Ra 101~Ra 103之2個以上相互鍵結形成環狀結構所生之含碳-碳雙鍵之基,可舉例例如環戊烯基、環己烯基、甲基環戊烯基、甲基環己烯基、亞環戊基乙烯基、環亞己基乙烯基等。此等之中,由合成容易性之觀點來看,以環戊烯基、環己烯基、亞環戊基乙烯基較佳。
式(a1-r2-3)中,Xaa與Yaa共同形成之脂肪族環式基,以作為式(a1-r-1)中之Ra’ 3之單環式基或多環式基之脂肪族烴基所舉出之基較佳。 式(a1-r2-3)中,作為Ra 104中之芳香族烴基,可舉例自碳原子數5~30之芳香族烴環去除1個以上之氫原子而成之基。其中,Ra 104,以自碳原子數6~15之芳香族烴環去除1個以上之氫原子而成之基較佳,自苯、萘、蒽或菲去除1個以上之氫原子而成之基更佳,自苯、萘或蒽去除1個以上之氫原子而成之基進而佳,自苯或萘去除1個以上之氫原子而成之基特佳,自苯去除1個以上之氫原子而成之基最佳。
作為式(a1-r2-3)中之Ra 104可具有的取代基,可舉例例如甲基、乙基、丙基、羥基、羧基、鹵素原子、烷氧基(甲氧基、乙氧基、丙氧基、丁氧基等)、烷基氧基羰基等。
式(a1-r2-4)中,Ra’ 12及Ra’ 13各自獨立,為碳原子數1~10之1價之鏈狀飽和烴基或氫原子。作為Ra’ 12及Ra’ 13中之碳原子數1~10之1價之鏈狀飽和烴基,可舉例與上述之Ra 101~Ra 103中之碳原子數1~10之1價之鏈狀飽和烴基相同者。此鏈狀飽和烴基所具有之氫原子之一部分或全部亦可被取代。 Ra’ 12及Ra’ 13之中,以氫原子、碳原子數1~5之烷基較佳,碳原子數1~5之烷基更佳,甲基、乙基進而佳,甲基特佳。 上述Ra’ 12及Ra’ 13所示之鏈狀飽和烴基被取代時,作為其取代基,可舉例例如與上述之Ra x5相同之基。
式(a1-r2-4)中,Ra’ 14為可具有取代基之烴基。作為Ra’ 14中之烴基,可舉例直鏈狀或支鏈狀之烷基,或環狀之烴基。
Ra’ 14中之直鏈狀之烷基,以碳原子數為1~5較佳,1~4更佳,1或2進而佳。具體而言,可舉例甲基、乙基、n-丙基、n-丁基、n-戊基等。此等之中,以甲基、乙基或n-丁基較佳,甲基或乙基更佳。
Ra’ 14中之支鏈狀之烷基,以碳原子數為3~10較佳,3~5更佳。具體而言,可舉例異丙基、異丁基、三級丁基、異戊基、新戊基、1,1-二乙基丙基、2,2-二甲基丁基等,以異丙基較佳。
Ra’ 14成為環狀之烴基時,該烴基可為脂肪族烴基亦可為芳香族烴基,又,可為多環式基亦可為單環式基。 作為單環式基之脂肪族烴基,以自單環烷烴去除1個氫原子而成之基較佳。作為該單環烷烴,以碳原子數3~6者較佳,具體而言可舉例環戊烷、環己烷等。 作為多環式基之脂肪族烴基,以自多環烷烴去除1個氫原子而成之基較佳,作為該多環烷烴,以碳原子數7~12者較佳,具體而言可舉例金剛烷、降莰烷、異莰烷、三環癸烷、四環十二烷等。
作為Ra’ 14中之芳香族烴基,可舉例與Ra 104中之芳香族烴基相同者。其中,Ra’ 14以自碳原子數6~15之芳香族烴環去除1個以上之氫原子而成之基較佳,自苯、萘、蒽或菲去除1個以上之氫原子而成之基更佳,自苯、萘或蒽去除1個以上之氫原子而成之基進而佳,自萘或蒽去除1個以上之氫原子而成之基特佳,自萘去除1個以上之氫原子而成之基最佳。 作為Ra’ 14可具有的取代基,可舉例與Ra 104可具有的取代基相同者。
式(a1-r2-4)中之Ra’ 14為萘基時,與前述式(a1-r2-4)中之第3級碳原子鍵結的位置,可為萘基之1位或2位之任一者。 式(a1-r2-4)中之Ra’ 14為蒽基時,與前述式(a1-r2-4)中之第3級碳原子鍵結的位置,可為蒽基之1位、2位或9位之任一者。
以下舉出前述式(a1-r2-1)所示之基的具體例。
Figure 02_image009
Figure 02_image011
Figure 02_image013
以下舉出前述式(a1-r2-2)所示之基的具體例。
Figure 02_image015
Figure 02_image017
Figure 02_image019
以下舉出前述式(a1-r2-3)所示之基的具體例。
Figure 02_image021
以下舉出前述式(a1-r2-4)所示之基的具體例。
Figure 02_image023
第3級烷基氧基羰基酸解離性基: 作為前述極性基中保護羥基之酸解離性基,可舉例例如下述一般式(a1-r-3)所示之酸解離性基(以下為求方便有時稱為「第3級烷基氧基羰基酸解離性基」)。
Figure 02_image025
[式中,Ra’ 7~Ra’ 9分別為烷基]。
式(a1-r-3)中,Ra’ 7~Ra’ 9分別為碳原子數1~5之烷基較佳,碳原子數1~3之烷基更佳。 又,各烷基之合計之碳原子數,以3~7較佳,碳原子數3~5更佳,碳原子數3~4最佳。
作為結構單元(a1),可舉例自鍵結於α位之碳原子的氫原子可被取代基取代之丙烯酸酯衍生之結構單元、自丙烯醯胺衍生之結構單元、自羥基苯乙烯或羥基苯乙烯衍生物衍生之結構單元的羥基中之氫原子之至少一部分藉由包含前述酸分解性基之取代基被保護的結構單元、自乙烯基苯甲酸或乙烯基苯甲酸衍生物衍生之結構單元的-C(=O)-OH中之氫原子之至少一部分藉由包含前述酸分解性基之取代基被保護的結構單元等。
作為結構單元(a1),在上述之中,以自鍵結於α位之碳原子的氫原子可被取代基取代之丙烯酸酯衍生之結構單元較佳。 作為該結構單元(a1)之較佳的具體例,可舉例下述一般式(a1-1)或(a1-2)所示之結構單元。
Figure 02_image027
[式中,R為氫原子、碳原子數1~5之烷基或碳原子數1~5之鹵化烷基。Va 1為可具有醚鍵之2價烴基。n a1為0~2之整數。Ra 1為上述一般式(a1-r-1)或(a1-r-2)所示之酸解離性基。Wa 1為n a2+1價烴基,n a2為1~3之整數,Ra 2為上述一般式(a1-r-1)或(a1-r-3)所示之酸解離性基]。
前述式(a1-1)中,R之碳原子數1~5之烷基,以碳原子數1~5之直鏈狀或支鏈狀之烷基較佳,具體而言,可舉例甲基、乙基、丙基、異丙基、n-丁基、異丁基、三級丁基、戊基、異戊基、新戊基等。碳原子數1~5之鹵化烷基,為前述碳原子數1~5之烷基之氫原子之一部分或全部被鹵素原子取代而成之基。作為該鹵素原子,特別以氟原子較佳。 作為R,以氫原子、碳原子數1~5之烷基或碳原子數1~5之氟化烷基較佳,由工業上之取得容易度來看,以氫原子或甲基最佳。
前述式(a1-1)中,Va 1中之2價烴基,可為脂肪族烴基,亦可為芳香族烴基。
作為Va 1中之2價烴基之脂肪族烴基,可為飽和,亦可為不飽和,通常以飽和較佳。 作為該脂肪族烴基,更具體而言,可舉例直鏈狀或支鏈狀之脂肪族烴基,或於結構中包含環之脂肪族烴基等。
前述直鏈狀之脂肪族烴基,以碳原子數為1~10較佳,碳原子數1~6更佳,碳原子數1~4進而佳,碳原子數1~3最佳。 作為直鏈狀之脂肪族烴基,以直鏈狀之伸烷基較佳,具體而言,可舉例亞甲基[-CH 2-]、伸乙基[-(CH 2) 2-]、三亞甲基[-(CH 2) 3-]、四亞甲基[-(CH 2) 4-]、五亞甲基[-(CH 2) 5-]等。 前述支鏈狀之脂肪族烴基,以碳原子數為2~10較佳,碳原子數3~6更佳,碳原子數3或4進而佳,碳原子數3最佳。 作為支鏈狀之脂肪族烴基,以支鏈狀之伸烷基較佳,具體而言,可舉例-CH(CH 3)-、-CH(CH 2CH 3)-、 -C(CH 3) 2-、-C(CH 3)(CH 2CH 3)-、-C(CH 3)(CH 2CH 2CH 3)-、 -C(CH 2CH 3) 2-等之烷基亞甲基;-CH(CH 3)CH 2-、 -CH(CH 3)CH(CH 3)-、-C(CH 3) 2CH 2-、-CH(CH 2CH 3)CH 2-、 -C(CH 2CH 3) 2-CH 2-等之烷基伸乙基;-CH(CH 3)CH 2CH 2-、 -CH 2CH(CH 3)CH 2-等之烷基三亞甲基; -CH(CH 3)CH 2CH 2CH 2-、-CH 2CH(CH 3)CH 2CH 2-等之烷基四亞甲基等之烷基伸烷基等。作為烷基伸烷基中之烷基,以碳原子數1~5之直鏈狀之烷基較佳。
作為前述於結構中包含環之脂肪族烴基,可舉例脂環式烴基(自脂肪族烴環去除2個氫原子而成之基)、脂環式烴基鍵結於直鏈狀或支鏈狀之脂肪族烴基之末端而成之基、脂環式烴基存在於直鏈狀或支鏈狀之脂肪族烴基之中間而成之基等。作為前述直鏈狀或支鏈狀之脂肪族烴基,可舉例與前述直鏈狀之脂肪族烴基或前述支鏈狀之脂肪族烴基相同者。 前述脂環式烴基,以碳原子數為3~20較佳,碳原子數3~12更佳。 前述脂環式烴基,可為多環式,亦可為單環式。作為單環式之脂環式烴基,以自單環烷烴去除2個氫原子而成之基較佳。作為該單環烷烴以碳原子數3~6者較佳,具體而言可舉例環戊烷、環己烷等。作為多環式之脂環式烴基,以自多環烷烴去除2個氫原子而成之基較佳,作為該多環烷烴以碳原子數7~12者較佳,具體而言可舉例金剛烷、降莰烷、異莰烷、三環癸烷、四環十二烷等。
作為Va 1中之2價烴基之芳香族烴基,為具有芳香環之烴基。 該芳香族烴基,以碳原子數為3~30較佳,5~30更佳,5~20進而佳,6~15特佳,6~12最佳。惟,該碳原子數中,係定為不含取代基中之碳原子數者。 作為芳香族烴基所具有的芳香環具體而言,可舉例苯、聯苯、茀、萘、蒽、菲等之芳香族烴環;構成前述芳香族烴環之碳原子的一部分被雜原子取代之芳香族雜環等。作為芳香族雜環中之雜原子,可舉例氧原子、硫原子、氮原子等。 作為該芳香族烴基具體而言,可舉例自前述芳香族烴環去除2個氫原子而成之基(伸芳基);自前述芳香族烴環去除1個氫原子而成之基(芳基)的1個氫原子被伸烷基取代而成之基(例如,自苄基、苯乙基、1-萘基甲基、2-萘基甲基、1-萘基乙基、2-萘基乙基等之芳基烷基中之芳基進一步去除1個氫原子而成之基)等。前述伸烷基(芳基烷基中之烷基鏈)之碳原子數為1~4較佳,1~2更佳,1特佳。
前述式(a1-1)中,Ra 1為上述式(a1-r-1)或(a1-r-2)所示之酸解離性基。
前述式(a1-2)中,Wa 1中之n a2+1價烴基,可為脂肪族烴基,亦可為芳香族烴基。該脂肪族烴基,意指不具芳香族性之烴基,可為飽和,亦可為不飽和,通常以飽和較佳。作為前述脂肪族烴基,可舉例直鏈狀或支鏈狀之脂肪族烴基、於結構中包含環之脂肪族烴基,或是組合直鏈狀或支鏈狀之脂肪族烴基與於結構中包含環之脂肪族烴基而成之基。 前述n a2+1價,以2~4價較佳,2或3價更佳。
前述式(a1-2)中,Ra 2為上述一般式(a1-r-1)或(a1-r-3)所示之酸解離性基。
以下顯示前述式(a1-1)所示之結構單元的具體例。以下之各式中,R α表示氫原子、甲基或三氟甲基。
Figure 02_image029
Figure 02_image031
Figure 02_image033
Figure 02_image035
Figure 02_image037
Figure 02_image039
Figure 02_image041
Figure 02_image043
(A1)成分所具有的結構單元(a1),可為1種亦可為2種以上。 作為結構單元(a1),由更容易提高利用電子束或EUV之微影中的特性(感度、形狀等)來看,以前述式(a1-1)所示之結構單元更佳。 此其中,作為結構單元(a1),以包含下述一般式(a1-1-1)所示之結構單元者特佳。
Figure 02_image045
[式中,Ra 1”為一般式(a1-r2-1)、(a1-r2-3)或(a1-r2-4)所示之酸解離性基]。
前述式(a1-1-1)中,R、Va 1及n a1,與前述式(a1-1)中之R、Va 1及n a1相同。 關於一般式(a1-r2-1)、(a1-r2-3)或(a1-r2-4)所示之酸解離性基的說明,如上述。其中,由適合在EB用或EUV用中提高反應性來看,以選擇酸解離性基為環式基者較佳。
前述式(a1-1-1)中,Ra 1”在上述之中,以一般式(a1-r2-1)所示之酸解離性基較佳。
(A1)成分中之結構單元(a1)的比例,相對於構成該(A1)成分之全結構單元的合計(100莫耳%)而言,以5~80莫耳%較佳,10~75莫耳%更佳,30~70莫耳%進而佳,40~70莫耳%特佳。 藉由將結構單元(a1)之比例定為前述較佳的範圍的下限值以上,感度、解像性、粗糙度改善等之微影特性提升。另一方面,若為前述較佳的範圍之上限值以下,則可取得與其他結構單元之平衡,各種微影特性成為良好。
≪其他結構單元≫ (A1)成分,亦可在上述結構單元(a1)之外,視需要具有其他結構單元。 作為其他結構單元,可舉例例如包含含有內酯之環式基、含有-SO 2-之環式基或含有碳酸酯之環式基的結構單元(a2);包含含有極性基之脂肪族烴基的結構單元(a3);包含酸非解離性之脂肪族環式基之結構單元(a4);自苯乙烯或苯乙烯衍生物衍生之結構單元(st);自羥基苯乙烯或羥基苯乙烯衍生物衍生之結構單元等。
關於結構單元(a2): (A1)成分,在上述結構單元(a1)之外,進而,亦可具有包含含有內酯之環式基、含有-SO 2-之環式基或含有碳酸酯之環式基的結構單元(a2)(惟,將符合結構單元(a1)者除外)。 結構單元(a2)之含有內酯之環式基、含有-SO 2-之環式基或含有碳酸酯之環式基,將(A1)成分使用於阻劑膜之形成時,在提高阻劑膜之對基板的密著性上為有效者。又,藉由具有結構單元(a2),藉由例如適當調整酸擴散長、提高阻劑膜之對基板的密著性、適當調整顯影時之溶解性等之效果,微影特性等成為良好。
所謂「含有內酯之環式基」,表示其環骨架中含有含-O-C(=O)-之環(內酯環) 的環式基。將內酯環作為第一個環來計數,僅內酯環時稱為單環式基,進而具有其他環結構時,不論其結構稱為多環式基。含有內酯之環式基,可為單環式基,亦可為多環式基。 結構單元(a2)中之含有內酯之環式基,可無特別限定地使用任意者。具體而言,可舉例下述一般式(a2-r-1)~(a2-r-7)所分別表示之基。
Figure 02_image047
[式中,Ra’ 21各自獨立地為氫原子、烷基、烷氧基、鹵素原子、鹵化烷基、羥基、-COOR”、-OC(=O)R”、羥基烷基或氰基;R”為氫原子、烷基、含有內酯之環式基、含有碳酸酯之環式基,或含有-SO 2-之環式基;A”為可含有氧原子(-O-)或硫原子(-S-)之碳原子數1~5之伸烷基、氧原子或硫原子、n’為0~2之整數,m’為0或1]。
前述一般式(a2-r-1)~(a2-r-7)中,作為Ra’ 21中之烷基,以碳原子數1~6之烷基較佳。該烷基,以直鏈狀或支鏈狀較佳。具體而言,可舉例甲基、乙基、丙基、異丙基、n-丁基、異丁基、三級丁基、戊基、異戊基、新戊基、己基等。此等之中,以甲基或乙基較佳,甲基特佳。 作為Ra’ 21中之烷氧基,以碳原子數1~6之烷氧基較佳。該烷氧基,以直鏈狀或支鏈狀較佳。具體而言,可舉例作為前述Ra’ 21中之烷基所舉出之烷基與氧原子(-O-)連結而成之基。 作為Ra’ 21中之鹵素原子,以氟原子較佳。 作為Ra’ 21中之鹵化烷基,可舉例前述Ra’ 21中之烷基之氫原子之一部分或全部被前述鹵素原子取代而成之基。作為該鹵化烷基,以氟化烷基較佳,特別以全氟烷基較佳。
Ra’ 21中之-COOR”、-OC(=O)R”中,R”皆為氫原子、烷基、含有內酯之環式基、含有碳酸酯之環式基,或含有-SO 2-之環式基。 作為R”中之烷基,可為直鏈狀、支鏈狀、環狀之任一者,以碳原子數為1~15較佳。 R”為直鏈狀或支鏈狀之烷基時,以碳原子數1~10較佳,碳原子數1~5進而佳,甲基或乙基特佳。 R”為環狀之烷基時,以碳原子數3~15較佳,碳原子數4~12進而佳,碳原子數5~10最佳。具體而言,可例示可被氟原子或氟化烷基取代,亦可不被取代之自單環烷烴去除1個以上之氫原子而成之基;自雙環烷烴、三環烷烴、四環烷烴等之多環烷烴去除1個以上之氫原子而成之基等。更具體而言,可舉例自環戊烷、環己烷等之單環烷烴去除1個以上之氫原子而成之基;自金剛烷、降莰烷、異莰烷、三環癸烷、四環十二烷等之多環烷烴去除1個以上之氫原子而成之基等。 作為R”中之含有內酯之環式基,可與力與前述一般式(a2-r-1)~(a2-r-7)所分別表示之基相同者。 作為R”中之含有碳酸酯之環式基,與後述之含有碳酸酯之環式基相同,具體而言可舉例一般式(ax3-r-1)~(ax3-r-3)所分別表示之基。 作為R”中之含有-SO 2-之環式基,與後述之含有-SO 2-之環式基相同,具體而言可舉例一般式(a5-r-1)~(a5-r-4)所分別表示之基。 作為Ra’ 21中之羥基烷基,以碳原子數為1~6者較佳,具體而言,可舉例前述Ra’ 21中之烷基之氫原子的至少1個被羥基取代而成之基。
作為Ra’ 21,在上述之中,以各自獨立地為氫原子或氰基較佳。
前述一般式(a2-r-2)、(a2-r-3)、(a2-r-5)中,作為A”中之碳原子數1~5之伸烷基,以直鏈狀或支鏈狀之伸烷基較佳,可舉例亞甲基、伸乙基、n-伸丙基、伸異丙基等。該伸烷基含有氧原子或硫原子時,作為其具體例,可舉例前述伸烷基之末端或碳原子間存在-O-或-S-之基,可舉例例如-O-CH 2-、-CH 2-O-CH 2-、-S-CH 2-、-CH 2-S-CH 2-等。作為A”,以碳原子數1~5之伸烷基或-O-較佳,碳原子數1~5之伸烷基更佳,亞甲基最佳。
於下述舉出一般式(a2-r-1)~(a2-r-7)所分別表示之基的具體例。
Figure 02_image049
Figure 02_image051
所謂「含有-SO 2-之環式基」,係表示其環骨架中含有含-SO 2-之環的環式基,具體而言,為-SO 2-中之硫原子(S)形成環式基之環骨架的一部分的環式基。將其環骨架中含有-SO 2-之環作為第一個環來計數,僅該環時稱為單環式基,進而具有其他環結構時,不論其結構稱為多環式基。含有-SO 2-之環式基,可為單環式基,亦可為多環式基。 含有-SO 2-之環式基,特別以其環骨架中含有-O-SO 2-之環式基,即含有-O-SO 2-中之-O-S-形成環骨架之一部分的磺內酯(sultone)環的環式基較佳。 作為含有-SO 2-之環式基,更具體而言,可舉例下述一般式(a5-r-1)~(a5-r-4)所分別表示之基。
Figure 02_image053
[式中,Ra’ 51各自獨立地為氫原子、烷基、烷氧基、鹵素原子、鹵化烷基、羥基、-COOR”、-OC(=O)R”、羥基烷基或氰基;R”為氫原子、烷基、含有內酯之環式基、含有碳酸酯之環式基,或含有-SO 2-之環式基;A”為亦可含有氧原子或硫原子之碳原子數1~5之伸烷基、氧原子或硫原子,n’為0~2之整數]。
前述一般式(a5-r-1)~(a5-r-2)中,A”與前述一般式(a2-r-2)、(a2-r-3)、(a2-r-5)中之A”相同。 作為Ra’ 51中之烷基、烷氧基、鹵素原子、鹵化烷基、-COOR”、-OC(=O)R”、羥基烷基,可舉例分別與關於前述一般式(a2-r-1)~(a2-r-7)中之Ra’ 21之說明中所舉出者相同者。 於下述舉出一般式(a5-r-1)~(a5-r-4)所分別表示之基的具體例。式中之「Ac」表示乙醯基。
Figure 02_image055
Figure 02_image057
Figure 02_image059
所謂「含有碳酸酯之環式基」表示其環骨架中含有包含-O-C(=O)-O-之環(碳酸酯環)的環式基。將碳酸酯環作為第一個環來計數,僅碳酸酯環時稱為單環式基,進而具有其他環結構時,不論其結構稱為多環式基。含有碳酸酯之環式基可為單環式基,亦可為多環式基。 作為含有碳酸酯環之環式基,可無特別限定地使用任意者。具體而言,可舉例下述一般式(ax3-r-1)~(ax3-r-3)所分別表示之基。
Figure 02_image061
[式中,Ra’ x31各自獨立地為氫原子、烷基、烷氧基、鹵素原子、鹵化烷基、羥基、-COOR”、-OC(=O)R”、羥基烷基或氰基;R”為氫原子、烷基、含有內酯之環式基、含有碳酸酯之環式基,或含有-SO 2-之環式基;A”為亦可含有氧原子或硫原子之碳原子數1~5之伸烷基、氧原子或硫原子,p’為0~3之整數,q’為0或1]。
前述一般式(ax3-r-2)~(ax3-r-3)中,A”與前述一般式(a2-r-2)、(a2-r-3)、(a2-r-5)中之A”相同。 作為Ra’ 31中之烷基、烷氧基、鹵素原子、鹵化烷基、-COOR”、-OC(=O)R”、羥基烷基,可舉例分別與關於前述一般式(a2-r-1)~(a2-r-7)中之Ra’ 21之說明中所舉出者相同者。 於下述舉出一般式(ax3-r-1)~(ax3-r-3)所分別表示之基的具體例。
Figure 02_image063
作為結構單元(a2),其中,以自鍵結於α位之碳原子的氫原子可被取代基取代之丙烯酸酯衍生之結構單元較佳。 該結構單元(a2),以下述一般式(a2-1)所示之結構單元較佳。
Figure 02_image065
[式中,R為氫原子、碳原子數1~5之烷基或碳原子數1~5之鹵化烷基。Ya 21為單鍵或2價連結基。La 21為-O-、-COO-、-CON(R’)-、-OCO-、-CONHCO-或-CONHCS-,R’表示氫原子或甲基。惟La 21為-O-時,Ya 21不為-CO-。Ra 21為含有內酯之環式基、含有碳酸酯之環式基,或含有-SO 2-之環式基]。
前述式(a2-1)中,R與前述相同。作為R,以氫原子、碳原子數1~5之烷基或碳原子數1~5之氟化烷基較佳,由工業上之取得容易度來看,以氫原子或甲基特佳。
前述式(a2-1)中,作為Ya 21中之2價連結基雖無特別限定,但較適合舉例可具有取代基之2價烴基、包含雜原子之2價連結基等。
・可具有取代基之2價烴基: Ya 21為可具有取代基之2價烴基時,該烴基可為脂肪族烴基,亦可為芳香族烴基。
・・Ya 21中之脂肪族烴基 脂肪族烴基,意指不具芳香族性之烴基。該脂肪族烴基,可為飽和,亦可為不飽和,通常以飽和較佳。 作為前述脂肪族烴基,可舉例直鏈狀或支鏈狀之脂肪族烴基,或於結構中包含環之脂肪族烴基等。
・・・直鏈狀或支鏈狀之脂肪族烴基 該直鏈狀之脂肪族烴基,以碳原子數為1~10較佳,碳原子數1~6更佳,碳原子數1~4進而佳,碳原子數1~3最佳。 作為直鏈狀之脂肪族烴基,以直鏈狀之伸烷基較佳,具體而言,可舉例亞甲基[-CH 2-]、伸乙基[-(CH 2) 2-]、三亞甲基[-(CH 2) 3-]、四亞甲基[-(CH 2) 4-]、五亞甲基[-(CH 2) 5-]等。 該支鏈狀之脂肪族烴基,以碳原子數為2~10較佳,碳原子數3~6更佳,碳原子數3或4進而佳,碳原子數3最佳。 作為支鏈狀之脂肪族烴基,以支鏈狀之伸烷基較佳,具體而言,可舉例-CH(CH 3)-、-CH(CH 2CH 3)-、 -C(CH 3) 2-、-C(CH 3)(CH 2CH 3)-、-C(CH 3)(CH 2CH 2CH 3)-、 -C(CH 2CH 3) 2-等之烷基亞甲基;-CH(CH 3)CH 2-、 -CH(CH 3)CH(CH 3)-、-C(CH 3) 2CH 2-、-CH(CH 2CH 3)CH 2-、 -C(CH 2CH 3) 2-CH 2-等之烷基伸乙基;-CH(CH 3)CH 2CH 2-、 -CH 2CH(CH 3)CH 2-等之烷基三亞甲基; -CH(CH 3)CH 2CH 2CH 2-、-CH 2CH(CH 3)CH 2CH 2-等之烷基四亞甲基等之烷基伸烷基等。作為烷基伸烷基中之烷基,以碳原子數1~5之直鏈狀之烷基較佳。
前述直鏈狀或支鏈狀之脂肪族烴基,可具有取代基,亦可不具有。作為該取代基,可舉例氟原子、被氟原子取代之碳原子數1~5之氟化烷基、羰基等。
・・・於結構中包含環之脂肪族烴基 作為該於結構中包含環之脂肪族烴基,可舉例於環結構中可包含含雜原子之取代基的環狀之環狀之脂肪族烴基(自脂肪族烴環去除2個氫原子而成之基)、前述環狀之脂肪族烴基鍵結於直鏈狀或支鏈狀之脂肪族烴基的末端而成之基、前述環狀之脂肪族烴基存在於直鏈狀或支鏈狀之脂肪族烴基的中間而成之基等。作為前述直鏈狀或支鏈狀之脂肪族烴基可舉例與前述相同者。 環狀之脂肪族烴基,以碳原子數為3~20較佳,碳原子數3~12更佳。 環狀之脂肪族烴基,可為多環式基,亦可為單環式基。作為單環式之脂環式烴基,以自單環烷烴去除2個氫原子而成之基較佳。作為該單環烷烴,以碳原子數3~6者較佳,具體而言可舉例環戊烷、環己烷等。作為多環式之脂環式烴基,以自多環烷烴去除2個氫原子而成之基較佳,作為該多環烷烴,以碳原子數7~12者較佳,具體而言可舉例金剛烷、降莰烷、異莰烷、三環癸烷、四環十二烷等。
環狀之脂肪族烴基,可具有取代基,亦可不具有。作為該取代基,可舉例烷基、烷氧基、鹵素原子、鹵化烷基、羥基、羰基等。 關於作為前述取代基之烷基,以碳原子數1~5之烷基較佳,甲基、乙基、丙基、n-丁基、三級丁基更佳。 關於作為前述取代基之烷氧基,以碳原子數1~5之烷氧基較佳,甲氧基、乙氧基、n-丙氧基、iso-丙氧基、n-丁氧基、tert-丁氧基更佳,甲氧基、乙氧基進而佳。 關於作為前述取代基之鹵素原子,以氟原子較佳。 關於作為前述取代基之鹵化烷基,可舉例前述烷基之氫原子之一部分或全部被前述鹵素原子取代而成之基。 環狀之脂肪族烴基,構成其環結構之碳原子的一部分可被含雜原子之取代基取代。作為該含雜原子之取代基,以-O-、-C(=O)-O-、-S-、-S(=O) 2-、-S(=O) 2-O-較佳。
・・Ya 21中之芳香族烴基 該芳香族烴基為具有至少1個芳香環之烴基。 此芳香環,只要是具有4n+2個π電子之環狀共軛系便無特別限定,可為單環式,亦可為多環式。芳香環之碳原子數為5~30較佳,碳原子數5~20更佳,碳原子數6~15進而佳,碳原子數6~12特佳。惟,該碳原子數中,係定為不含取代基中之碳原子數者。 作為芳香環具體而言,可舉例苯、萘、蒽、菲等之芳香族烴環;構成前述芳香族烴環之碳原子的一部分被雜原子取代之芳香族雜環等。作為芳香族雜環中之雜原子,可舉例氧原子、硫原子、氮原子等。作為芳香族雜環具體而言,可舉例吡啶環、噻吩環等。 作為芳香族烴基具體而言,可舉例自前述芳香族烴環或芳香族雜環去除2個氫原子而成之基(伸芳基或伸雜芳基);自含2個以上之芳香環的芳香族化合物(例如聯苯、茀等)去除2個氫原子而成之基;自前述芳香族烴環或芳香族雜環去除1個氫原子而成之基(芳基或雜芳基)的1個氫原子被伸烷基取代而成之基(例如,自苄基、苯乙基、1-萘基甲基、2-萘基甲基、1-萘基乙基、2-萘基乙基等之芳基烷基中之芳基進一步去除1個氫原子而成之基)等。鍵結於前述芳基或雜芳基之伸烷基之碳原子數,為1~4較佳,碳原子數1~2更佳,碳原子數1特佳。
前述芳香族烴基,該芳香族烴基所具有的氫原子可被取代基取代。例如鍵結於該芳香族烴基中之芳香環的氫原子可被取代基取代。作為該取代基,可舉例例如烷基、烷氧基、鹵素原子、鹵化烷基、羥基等。 關於作為前述取代基之烷基,以碳原子數1~5之烷基較佳,甲基、乙基、丙基、n-丁基、三級丁基更佳。 關於作為前述取代基之烷氧基、鹵素原子及鹵化烷基,可舉例作為取代前述環狀之脂肪族烴基所具有的氫原子之取代基所例示者。
・包含雜原子之2價連結基: Ya 21為包含雜原子之2價連結基時,作為該連結基之較佳者,可舉例-O-、-C(=O)-O-、-O-C(=O)-、-C(=O)-、-O-C(=O)-O-、-C(=O)-NH-、-NH-、-NH-C(=NH)-(H可被烷基、醯基等之取代基取代)、-S-、-S(=O) 2-、-S(=O) 2-O-、一般式-Y 21-O-Y 22-、-Y 21-O-、-Y 21-C(=O)-O-、-C(=O)-O-Y 21-、-[Y 21-C(=O)-O] m”-Y 22-、-Y 21-O-C(=O)-Y 22-或-Y 21-S(=O) 2-O-Y 22-所示之基[式中,Y 21及Y 22各自獨立為可具有取代基之2價烴基,O為氧原子,m”為0~3之整數]等。 前述包含雜原子之2價連結為-C(=O)-NH-、-C(=O)-NH-C(=O)-、-NH-、-NH-C(=NH)- 時,其H可被烷基、醯基等之取代基取代。該取代基(烷基、醯基等),以碳原子數為1~10較佳,1~8進而佳,1~5特佳。 一般式-Y 21-O-Y 22-、-Y 21-O-、-Y 21-C(=O)-O-、     -C(=O)-O-Y 21-、-[Y 21-C(=O)-O] m”-Y 22-、-Y 21-O-C(=O)-Y 22-或-Y 21-S(=O) 2-O-Y 22-中,Y 21及Y 22各自獨立,為可具有取代基之2價烴基。作為該2價烴基,可舉例與作為前述Ya 21中之2價連結基之說明中所舉出(可具有取代基之2價烴基)相同者。 作為Y 21,以直鏈狀之脂肪族烴基較佳,直鏈狀之伸烷基更佳,碳原子數1~5之直鏈狀之伸烷基進而佳,亞甲基或伸乙基特佳。 作為Y 22,以直鏈狀或支鏈狀之脂肪族烴基較佳,亞甲基、伸乙基或烷基亞甲基更佳。該烷基亞甲基中之烷基,以碳原子數1~5之直鏈狀之烷基較佳,碳原子數1~3之直鏈狀之烷基更佳,甲基最佳。 式-[Y 21-C(=O)-O] m”-Y 22-所示之基中,m”為0~3之整數,以0~2之整數較佳,0或1更佳,1特佳。亦即,作為式-[Y 21-C(=O)-O] m”-Y 22-所示之基,以式-Y 21-C(=O)-O-Y 22-所示之基特佳。其中,以式-(CH 2) a’-C(=O)-O-(CH 2) b’-所示之基較佳。該式中,a’為1~10之整數,以1~8之整數較佳,1~5之整數更佳,1或2進而佳,1最佳。b’為1~10之整數,以1~8之整數較佳,1~5之整數更佳,1或2進而佳,1最佳。
上述之中,作為Ya 21,以單鍵、酯鍵     [-C(=O)-O-]、醚鍵(-O-)、直鏈狀或支鏈狀之伸烷基,或此等之組合較佳。
前述式(a2-1)中,Ra 21為含有內酯之環式基、含有-SO 2-之環式基或含有碳酸酯之環式基。 作為Ra 21中之含有內酯之環式基、含有-SO 2-之環式基、含有碳酸酯之環式基,較適合舉例前述一般式(a2-r-1)~(a2-r-7)所分別表示之基、一般式(a5-r-1)~(a5-r-4)所分別表示之基、一般式(ax3-r-1)~(ax3-r-3)所分別表示之基。 其中,以含有內酯之環式基或含有-SO 2-之環式基較佳,前述一般式(a2-r-1)、(a2-r-2)、(a2-r-6)或(a5-r-1)所分別表示之基更佳,前述一般式(a2-r-2)或(a5-r-1)所分別表示之基進而佳。具體而言,以前述化學式(r-lc-1-1)~(r-lc-1-7)、(r-lc-2-1)~(r-lc-2-18)、(r-lc-6-1)、(r-sl-1-1)、(r-sl-1-18)所分別表示之任一者之基較佳,前述化學式(r-lc-2-1)~(r-lc-2-18)、(r-sl-1-1)所分別表示之任一者之基更佳,前述化學式(r-lc-2-1)、(r-lc-2-12)、(r-sl-1-1)所分別表示之任一者之基進而佳。
(A1)成分所具有的結構單元(a2),可為1種亦可為2種以上。 (A1)成分具有結構單元(a2)時,結構單元(a2)之比例,相對於構成該(A1)成分之全結構單元的合計(100莫耳%)而言,以5~60莫耳%較佳,10~60莫耳%更佳,20~60莫耳%進而佳,30~60莫耳%特佳。 若將結構單元(a2)之比例定為較佳的下限值以上,則藉由前述效果,可充分獲得使其含有結構單元(a2)所致之效果,若為上限值以下,則可取得與其他結構單元之平衡,各種微影特性成為良好。
關於結構單元(a3): (A1)成分亦可為在結構單元(a1)之外,進而具有包含含有極性基之脂肪族烴基的結構單元(a3)(惟,將符合結構單元(a1)或結構單元(a2)者除外)者。藉由(A1)成分具有結構單元(a3),(A)成分之親水性提高,有助於解像性之提升。又,可適當地調整酸擴散長。
作為極性基,可舉例羥基、氰基、羧基、烷基之氫原子之一部分被氟原子取而成之羥基烷基等,特別以羥基較佳。 作為脂肪族烴基,可舉例碳原子數1~10之直鏈狀或支鏈狀之烴基(較佳為伸烷基),或環狀之脂肪族烴基(環式基)。作為該環式基,可為單環式基亦可為多環式基,例如ArF準分子雷射用阻劑組成物用之樹脂中,可自多數提案者之中適當地選擇使用。
該環式基為單環式基時,以碳原子數為3~10更佳。其中,以自包含含有羥基、氰基、羧基,或烷基之氫原子之一部分被氟原子取而成之羥基烷基的脂肪族單環式基之丙烯酸酯衍生之結構單元更佳。作為該單環式基,可例示自單環烷烴去除2個以上之氫原子而成之基。具體而言,可舉例自環戊烷、環己烷、環辛烷等之單環烷烴去除2個以上之氫原子而成之基等。此等之單環式基之中,以自環戊烷去除2個以上之氫原子而成之基、自環己烷去除2個以上之氫原子而成之基在工業上較佳。
該環式基為多環式基時,以該多環式基之碳原子數為7~30更佳。其中,以自包含含有羥基、氰基、羧基,或烷基之氫原子之一部分被氟原子取而成之羥基烷基的脂肪族多環式基之丙烯酸酯衍生之結構單元更佳。作為該多環式基,可例示自雙環烷烴、三環烷烴、四環烷烴等去除2個以上之氫原子而成之基等。具體而言,可舉例自金剛烷、降莰烷、異莰烷、三環癸烷、四環十二烷等之多環烷烴去除2個以上之氫原子而成之基等。此等之多環式基之中,以自金剛烷去除2個以上之氫原子而成之基、自降莰烷去除2個以上之氫原子而成之基、自四環十二烷去除2個以上之氫原子而成之基在工業上較佳。
作為結構單元(a3),只要是包含含有極性基之脂肪族烴基者便可無特別限定地使用任意者。 作為結構單元(a3),以自鍵結於α位之碳原子的氫原子可被取代基取代之丙烯酸酯衍生之結構單元且包含含有極性基之脂肪族烴基的結構單元較佳。 作為結構單元(a3),含有極性基之脂肪族烴基中之烴基為碳原子數1~10之直鏈狀或支鏈狀之烴基時,以自丙烯酸之羥基乙基酯衍生之結構單元較佳。 又,作為結構單元(a3),含有極性基之脂肪族烴基中之該烴基為多環式基時,作為較佳者可舉例下述式(a3-1)所示之結構單元、式(a3-2)所示之結構單元、式(a3-3)所示之結構單元;為單環式基時,作為較佳者可舉例式(a3-4)所示之結構單元。
Figure 02_image067
[式中,R與前述相同,j為1~3之整數,k為1~3之整數,t’為1~3之整數,l為0~5之整數,s為1~3之整數]。
式(a3-1)中,j為1或2較佳,1進而佳。j為2時,以羥基鍵結於金剛烷基之3位與5位者較佳。j為1時,以羥基鍵結於金剛烷基之3位者較佳。 j為1較佳,羥基鍵結於金剛烷基之3位者特佳。
式(a3-2)中,k為1較佳。氰基鍵結於降莰基之5位或6位較佳。
式(a3-3)中,t’為1較佳。l為1較佳。s為1較佳。此等以2-降莰基或3-降莰基鍵結於丙烯酸之羧基末端較佳。氟化烷基醇鍵結於降莰基之5或6位較佳較佳。
式(a3-4)中,t’為1或2較佳。l為0或1較佳。s為1較佳。氟化烷基醇鍵結於環己基之3或5位較佳。
(A1)成分所具有的結構單元(a3),可為1種亦可為2種以上。 (A1)成分具有結構單元(a3)時,結構單元(a3)之比例相對於構成該(A1)成分之全結構單元的合計(100莫耳%)而言為1~30莫耳%較佳,2~25莫耳%更佳,5~20莫耳%進而佳。 藉由將結構單元(a3)之比例定為較佳的下限值以上,藉由前述效果,可充分獲得使其含有結構單元(a3)所致之效果,若為較佳的上限值以下,則可取得與其他結構單元之平衡,各種微影特性成為良好。
關於結構單元(a4): (A1)成分在結構單元(a1)之外,進而,亦可具有包含酸非解離性之脂肪族環式基的結構單元(a4)。 藉由(A1)成分具有結構單元(a4),形成之阻劑圖型的乾蝕刻耐性提升。又,(A)成分之疏水性提高。疏水性之提升,特別是溶劑顯影流程之情形中,有助於解像性、阻劑圖型形狀等之提升。 結構單元(a4)中之「酸非解離性環式基」,藉由曝光而該阻劑組成物中產生酸時(例如,自藉由曝光而產生酸之結構單元或(B)成分產生酸時),即使該酸作用卻不解離而直接殘留於該結構單元中的環式基。
作為結構單元(a4),例如以包含酸非解離性之脂肪族環式基的丙烯酸酯衍生之結構單元等較佳。該環式基,可使用過去已知作為使用於ArF準分子雷射用、KrF準分子雷射用(較佳為ArF準分子雷射用)等之阻劑組成物的樹脂成分者的多數者。 該環式基,由工業上容易取得等之點來看,特別以選自三環癸基、金剛烷基、四環十二烷基、異莰基、降莰基中之至少1種較佳。此等之多環式基,亦可具有碳原子數1~5之直鏈狀或支鏈狀之烷基作為取代基。 作為結構單元(a4),具體而言,下可例示述一般式(a4-1)~(a4-7)所分別表示之結構單元。
Figure 02_image069
[式中,R α與前述相同]。
(A1)成分所具有的結構單元(a4),可為1種亦可為2種以上。 (A1)成分具有結構單元(a4)時,結構單元(a4)之比例,相對於構成該(A1)成分之全結構單元的合計(100莫耳%)而言,以1~40莫耳%較佳,5~20莫耳%更佳。 藉由將結構單元(a4)之比例定為較佳的下限值以上,可充分獲得使其含有結構單元(a4)所致之效果,另一方面,藉由定為較佳的上限值以下,容易取得與其他結構單元之平衡。
關於結構單元(st): 結構單元(st),為自苯乙烯或苯乙烯衍生物衍生之結構單元。所謂「自苯乙烯衍生之結構單元」,意指苯乙烯之乙烯性雙鍵開裂而構成的結構單元。所謂「自苯乙烯衍生物衍生之結構單元」,意指苯乙烯衍生物之乙烯性雙鍵開裂而構成的結構單元(惟,將符合結構單元(a10)者除外)。
所謂「苯乙烯衍生物」,意指苯乙烯之至少一部分之氫原子被取代基取代而成之化合物。作為苯乙烯衍生物,可舉例例如苯乙烯之α位的氫原子被取代基取代而成者、苯乙烯之苯環之1個以上的氫原子被取代基取代而成者、苯乙烯之α位的氫原子及苯環之1個以上的氫原子被取代基取代而成者等。
作為取代苯乙烯之α位之氫原子的取代基,可舉例碳原子數1~5之烷基,或碳原子數1~5之鹵化烷基。 作為前述碳原子數1~5之烷基,以碳原子數1~5之直鏈狀或支鏈狀之烷基較佳,具體而言,可舉例甲基、乙基、丙基、異丙基、n-丁基、異丁基、三級丁基、戊基、異戊基、新戊基等。 前述碳原子數1~5之鹵化烷基,為前述碳原子數1~5之烷基之氫原子之一部分或全部被鹵素原子取代而成之基。作為該鹵素原子,特別以氟原子較佳。 作為取代苯乙烯之α位之氫原子的取代基,以碳原子數1~5之烷基或碳原子數1~5之氟化烷基較佳,碳原子數1~3之烷基或碳原子數1~3之氟化烷基更佳,由工業上之取得容易度來看,甲基進而佳。
作為取代苯乙烯之苯環之氫原子的取代基,可舉例例如烷基、烷氧基、鹵素原子、鹵化烷基等。 關於作為前述取代基之烷基,以碳原子數1~5之烷基較佳,甲基、乙基、丙基、n-丁基、三級丁基更佳。 關於作為前述取代基之烷氧基,以碳原子數1~5之烷氧基較佳,甲氧基、乙氧基、n-丙氧基、iso-丙氧基、n-丁氧基、tert-丁氧基更佳,甲氧基、乙氧基進而佳。 關於作為前述取代基之鹵素原子,以氟原子較佳。 關於作為前述取代基之鹵化烷基,可舉例前述烷基之氫原子之一部分或全部被前述鹵素原子取代而成之基。 作為取代苯乙烯之苯環之氫原子的取代基,以碳原子數1~5之烷基較佳,甲基或乙基更佳,甲基進而佳。
作為結構單元(st),以自苯乙烯衍生之結構單元,或自苯乙烯之α位之氫原子被碳原子數1~5之烷基或碳原子數1~5之鹵化烷基取代而成之苯乙烯衍生物衍生之結構單元較佳,自苯乙烯衍生之結構單元,或自苯乙烯之α位之氫原子被甲基取代而成之苯乙烯衍生物衍生之結構單元更佳,自苯乙烯衍生之結構單元進而佳。
(A1)成分所具有的結構單元(st),可為1種亦可為2種以上。 (A1)成分具有結構單元(st)時,結構單元(st)之比例,相對於構成該(A1)成分之全結構單元的合計(100莫耳%)而言,以1~30莫耳%較佳,3~20莫耳%更佳。
阻劑組成物所含有之(A1)成分,可單獨使用1種,亦可併用2種以上。 本實施形態之阻劑組成物中,(A1)成分可舉例具有結構單元(a1)之重複結構的高分子化合物,較佳為可舉例具有結構單元(a1)與結構單元(a2)之重複結構的高分子化合物。 作為(A1)成分,上述之中,較適合舉例含有結構單元(a1)與結構單元(a2)之重複結構的高分子化合物;含有結構單元(a1)與結構單元(a2)與結構單元(a3)之重複結構的高分子化合物。
具有結構單元(a1)與結構單元(a2)之重複結構的高分子化合物中,結構單元(a1)之比例,相對於構成該高分子化合物之全結構單元之合計(100莫耳%)而言,以10~90莫耳%較佳,20~80莫耳%更佳,30~70莫耳%進而佳,40~70莫耳%特佳。 又,該高分子化合物中之結構單元(a2)之比例,相對於構成該高分子化合物之全結構單元之合計(100莫耳%)而言,以10~90莫耳%較佳,20~80莫耳%更佳,30~70莫耳%進而佳,30~60莫耳%特佳。
具有結構單元(a1)與結構單元(a2)與結構單元(a3)之重複結構的高分子化合物中,結構單元(a1)之比例,相對於構成該高分子化合物之全結構單元之合計(100莫耳%)而言,以20~80莫耳%較佳,30~70莫耳%更佳,40~60莫耳%進而佳,45~55莫耳%特佳。 又,該高分子化合物中之結構單元(a2)之比例,相對於構成該高分子化合物之全結構單元之合計(100莫耳%)而言,以10~70莫耳%較佳,20~60莫耳%更佳,30~50莫耳%進而佳,35~45莫耳%特佳。 又,該高分子化合物中之結構單元(a3)之比例,相對於構成該高分子化合物之全結構單元之合計(100莫耳%)而言,以1~30莫耳%較佳,5~25莫耳%更佳,5~20莫耳%進而佳,5~15莫耳%特佳。
該高分子化合物中之結構單元(a1)與結構單元(a2)之莫耳比(結構單元(a1):結構單元(a2)),以2:8~8:2較佳,3:7~7:3更佳,4:6~6:4進而佳。
該(A1)成分,可藉由將衍生各結構單元之單體溶解於聚合溶劑,於此加入例如偶氮雙異丁腈(AIBN)、偶氮雙異丁酸二甲基(例如V-601等)等之自由基聚合起始劑進行聚合來製造。 或是,該(A1)成分,可藉由將衍生結構單元(a1)之單體與視需要衍生結構單元(a1)以外的結構單元(例如,結構單元(a2))之單體溶解於聚合溶劑,於此之中加入如上述之自由基聚合起始劑進行聚合,之後,進行脫保護反應來製造。 此外,聚合時,例如,亦可藉由併用使用如HS-CH 2-CH 2-CH 2-C(CF 3) 2-OH之鏈轉移劑,於末端導入-C(CF 3) 2-OH基。如此,導入有烷基之氫原子之一部分被氟原子取代而成之羥基烷基的共聚物,對於顯影缺陷之減低或LER(線邊緣粗糙度:線側壁之不均勻的凹凸)之低減為有效。
(A1)成分之重量平均分子量(Mw)(依據凝膠滲透色層分析(GPC)之聚苯乙烯換算基準)並無特別限定,以1000~50000較佳,2000~30000更佳,3000~20000進而佳。 (A1)成分之Mw若為此範圍之較佳的上限值以下,則對於作為阻劑使用有充分之對阻劑溶劑的溶解性,若為此範圍之較佳的下限值以上,則耐乾蝕刻性或阻劑圖型剖面形狀為良好。 (A1)成分之分散度(Mw/Mn)無特別限定,以1.0~4.0較佳,1.0~3.0更佳,1.0~2.0特佳。此外,Mn表示數平均分子量。
・關於(A2)成分 本實施形態之阻劑組成物,作為(A)成分,亦可併用不符合前述(A1)成分之藉由酸之作用而對顯影液之溶解性改變之基材成分(以下稱為「(A2)成分」)。 作為(A2)成分無特別限定,自過去已知作為化學增強性阻劑組成物用之基材成分的多數者中任意地選擇使用即可。 (A2)成分可單獨使用高分子化合物或低分子化合物之1種,亦可組合2種以上使用。
(A)成分中之(A1)成分之比例,相對於(A)成分之總質量而言,以25質量%以上較佳,50質量%以上更佳,75質量%以上進而佳,亦可為100質量%。該比例若為25質量%以上,則變得容易形成高感度化或解像性、粗糙度改善等之各種微影特性優異的阻劑圖型。
本實施形態之阻劑組成物中,(A)成分之含量,視欲形成之阻劑膜厚等來調整即可。
<酸產生劑成分(B)> 本實施形態之阻劑組成物,在(A)成分之外,進而,含有藉由曝光而產生酸之酸產生劑成分(B)。 作為(B)成分無特別限定,可使用至今作為化學增強性阻劑組成物用之酸產生劑被提案者。 作為如此之酸產生劑,可舉例錪鹽或鋶鹽等之鎓鹽系酸產生劑、肟磺酸酯系酸產生劑;雙烷基或雙芳基磺醯基重氮甲烷類、聚(雙磺醯基)重氮甲烷類等之重氮甲烷系酸產生劑;硝基苄基磺酸酯系酸產生劑、亞胺基磺酸酯系酸產生劑、二碸系酸產生等多種者。
作為鎓鹽系酸產生劑,可舉例例如下述一般式(b-1)所示之化合物(以下亦稱為「(b-1)成分」)、一般式(b-2)所示之化合物(以下亦稱為「(b-2)成分」)或一般式(b-3)所示之化合物(以下亦稱為「(b-3)成分」)。
Figure 02_image071
[式中,R 101及R 104~R 108各自獨立,為可具有取代基之環式基、可具有取代基之鏈狀之烷基,或可具有取代基之鏈狀之烯基。R 104與R 1055亦可彼此鍵結形成環結構。R 102為碳原子數1~5之氟化烷基或氟原子。Y 101為含有氧原子之2價連結基或單鍵。V 101~V 103各自獨立,為單鍵、伸烷基或氟化伸烷基。L 101~L 102各自獨立,為單鍵或氧原子。L 103~L 105各自獨立,為單鍵、-CO-或-SO 2-。m為1以上之整數,M m+為m價之鎓陽離子]。
{陰離子部} ・(b-1)成分中之陰離子 式(b-1)中,R 101為可具有取代基之環式基、可具有取代基之鏈狀之烷基,或可具有取代基之鏈狀之烯基。
可具有取代基之環式基: 該環式基,以環狀之烴基較佳,該環狀之烴基,可為芳香族烴基,亦可為脂肪族烴基。脂肪族烴基,意指不具芳香族性之烴基。又,脂肪族烴基,可為飽和,亦可為不飽和,通常以飽和較佳。
R 101中之芳香族烴基,為具有芳香環之烴基。該芳香族烴基之碳原子數為3~30較佳,5~30更佳,5~20進而佳,6~15特佳,6~10最佳。惟,該碳原子數中,係定為不含取代基中之碳原子數者。 R 101中之芳香族烴基所具有的作為芳香環具體而言,可舉例苯、茀、萘、蒽、菲、聯苯,或構成此等之芳香環之碳原子的一部分被雜原子取代之芳香族雜環等。作為芳香族雜環中之雜原子,可舉例氧原子、硫原子、氮原子等。 作為R 101中之芳香族烴基具體而言,可舉例自前述芳香環去除1個氫原子而成之基(芳基:例如,苯基、萘基等)、前述芳香環的1個氫原子被伸烷基取代而成之基(例如,苄基、苯乙基、1-萘基甲基、2-萘基甲基、1-萘基乙基、2-萘基乙基等之芳基烷基等)等。前述伸烷基(芳基烷基中之烷基鏈)之碳原子數為1~4較佳,1~2更佳,1特佳。
R 101中之環狀之脂肪族烴基,可舉例於結構中包含環之脂肪族烴基。 作為此於結構中包含環之脂肪族烴基,可舉例脂環式烴基(自脂肪族烴環去除1個氫原子而成之基)、脂環式烴基鍵結於直鏈狀或支鏈狀之脂肪族烴基之末端而成之基、脂環式烴基存在於直鏈狀或支鏈狀之脂肪族烴基之中間而成之基等。 前述脂環式烴基,以碳原子數為3~20較佳,3~12更佳。 前述脂環式烴基,可為多環式基,亦可為單環式基。作為單環式之脂環式烴基,以自單環烷烴去除1個以上之氫原子而成之基較佳。作為該單環烷烴,以碳原子數3~6者較佳,具體而言可舉例環戊烷、環己烷等。作為多環式之脂環式烴基,以自多環烷烴去除1個以上之氫原子而成之基較佳,作為該多環烷烴,以碳原子數7~30者較佳。其中,作為該多環烷烴,以金剛烷、具有降莰烷、異莰烷、三環癸烷、四環十二烷等之交聯環系之多環式骨架的多環烷烴;含有具有類固醇骨架之環式基等之縮合環系之多環式骨架的多環烷烴更佳。
其中,作為R 101中之環狀之脂肪族烴基,以自單環烷烴或多環烷烴去除1個以上之氫原子而成之基較佳,自多環烷烴去除1個氫原子而成之基更佳,金剛烷基、降莰基進而佳,金剛烷基特佳。
可鍵結於脂環式烴基之直鏈狀之脂肪族烴基,以碳原子數為1~10較佳,1~6更佳,1~4進而佳,1~3最佳。作為直鏈狀之脂肪族烴基,以直鏈狀之伸烷基較佳,具體而言,可舉例亞甲基[-CH 2-]、伸乙基[-(CH 2) 2-]、三亞甲基[-(CH 2) 3-]、四亞甲基[-(CH 2) 4-]、五亞甲基[-(CH 2) 5-]等。 可鍵結於脂環式烴基之支鏈狀之脂肪族烴基,以碳原子數為2~10較佳,3~6更佳,3或4進而佳,3最佳。作為支鏈狀之脂肪族烴基,以支鏈狀之伸烷基較佳,具體而言,-CH(CH 3)-、-CH(CH 2CH 3)-、-C(CH 3) 2-、-C(CH 3) (CH 2CH 3)-、-C(CH 3)(CH 2CH 2CH 3)-、-C(CH 2CH 3) 2-等之烷基亞甲基;-CH(CH 3)CH 2-、-CH(CH 3)CH(CH 3)-、      -C(CH 3) 2CH 2-、-CH(CH 2CH 3)CH 2-、-C(CH 2CH 3) 2-CH 2-等之烷基伸乙基;-CH(CH 3)CH 2CH 2-、-CH 2CH(CH 3)CH 2-等之烷基三亞甲基;-CH(CH 3)CH 2CH 2CH 2-、-CH 2CH(CH 3) CH 2CH 2-等之烷基四亞甲基等之烷基伸烷基等。作為烷基伸烷基中之烷基,以碳原子數1~5之直鏈狀之烷基較佳。
又,R 101中之環狀之烴基,亦可如雜環等包含雜原子。具體而言,可舉例前述一般式(a2-r-1)~(a2-r-7)所分別表示之含有內酯之環式基、前述一般式(a5-r-1)~(a5-r-4)所分別表示之含有-SO 2-之環式基、其他下述化學式(r-hr-1)~(r-hr-16)所分別表示之雜環式基。式中*表示鍵結於式(b-1)中之Y 101的鍵結處。
Figure 02_image073
作為R 101之環式基中之取代基,可舉例例如烷基、烷氧基、鹵素原子、鹵化烷基、羥基、羰基、硝基等。 關於作為取代基之烷基,以碳原子數1~5之烷基較佳,甲基、乙基、丙基、n-丁基、三級丁基最佳。 關於作為取代基之烷氧基,以碳原子數1~5之烷氧基較佳,甲氧基、乙氧基、n-丙氧基、iso-丙氧基、n-丁氧基、tert-丁氧基更佳,甲氧基、乙氧基最佳。 關於作為取代基之鹵素原子,可舉例氟原子、氯原子、溴原子、碘原子等,以氟原子較佳。 關於作為取代基之鹵化烷基,可舉例碳原子數1~5之烷基,例如甲基、乙基、丙基、n-丁基、三級丁基等之氫原子之一部分或全部被前述鹵素原子取代而成之基。 作為取代基之羰基,為取代構成環狀之烴基之亞甲基(-CH 2-)的基。
R 101中之環狀之烴基,亦可為包含脂肪族烴環與芳香環縮合而成之縮合環的縮合環式基。作為前述縮合環,可舉例例如於具有交聯環系之多環式骨架的多環烷烴上縮合有1個以上之芳香環而成者。作為前述交聯環系多環烷烴的具體例,可舉例雙環[2.2.1]庚烷(降莰烷)、雙環[2.2.2]辛烷等之雙環烷烴。作為前述縮合環式,以包含於雙環烷烴上縮合有2個或3個芳香環而成之縮合環的基較佳,包含於雙環[2.2.2]辛烷上縮合有2個或3個芳香環而成之縮合環的基更佳。作為R 101中之縮合環式基的具體例,可舉例下述式(r-br-1)~(r-br-2)所示。式中*表示鍵結於式(b-1)中之Y 101的鍵結處。
Figure 02_image075
作為R 101中之縮合環式基可具有的取代基,可舉例例如烷基、烷氧基、鹵素原子、鹵化烷基、羥基、羰基、硝基、芳香族烴基、脂環式烴基等。 關於作為前述縮合環式基之取代基之烷基、烷氧基、鹵素原子、鹵化烷基,可舉例與作為上述R 101中之環式基之取代基所舉出者相同者。 關於作為前述縮合環式基之取代基之芳香族烴基,可舉例自芳香環去除1個氫原子而成之基(芳基:例如,苯基、萘基等)、前述芳香環的1個氫原子被伸烷基取代而成之基(例如,苄基、苯乙基、1-萘基甲基、2-萘基甲基、1-萘基乙基、2-萘基乙基等之芳基烷基等)、上述式(r-hr-1)~(r-hr-6)所分別表示之雜環式基等。 關於作為前述縮合環式基之取代基之脂環式烴基,可舉例自環戊烷、環己烷等之單環烷烴去除1個氫原子而成之基;自金剛烷、降莰烷、異莰烷、三環癸烷、四環十二烷等之多環烷烴去除1個氫原子而成之基;前述一般式(a2-r-1)~(a2-r-7)所分別表示之含有內酯之環式基;前述一般式(a5-r-1)~(a5-r-4)所分別表示之含有-SO 2-之環式基;前述式(r-hr-7)~(r-hr-16)所分別表示之雜環式基等。
可具有取代基之鏈狀之烷基: 作為R 101之鏈狀之烷基,可為直鏈狀或支鏈狀之任一者。 作為直鏈狀之烷基,以碳原子數為1~20較佳,1~15更佳,1~10最佳。 作為支鏈狀之烷基,以碳原子數為3~20較佳,3~15更佳,3~10最佳。具體而言,可舉例例如1-甲基乙基、1-甲基丙基、2-甲基丙基、1-甲基丁基、2-甲基丁基、3-甲基丁基、1-乙基丁基、2-乙基丁基、1-甲基戊基、2-甲基戊基、3-甲基戊基、4-甲基戊基等。
可具有取代基之鏈狀之烯基: 作為R 101之鏈狀之烯基,可為直鏈狀或支鏈狀之任一者,以碳原子數為2~10較佳,2~5更佳,2~4進而佳,3特佳。作為直鏈狀之烯基,可舉例例如乙烯基、丙烯基(烯丙基)、丁炔基等。作為支鏈狀之烯基,可舉例例如1-甲基乙烯基、2-甲基乙烯基、1-甲基丙烯基、2-甲基丙烯基等。 作為鏈狀之烯基,上述之中,以直鏈狀之烯基較佳,乙烯基、丙烯基更佳,乙烯基特佳。
作為R 101之鏈狀之烷基或烯基中之取代基,可舉例例如烷氧基、鹵素原子、鹵化烷基、羥基、羰基、硝基、胺基、上述R 101中之環式基等。
上述之中,R 101,以可具有取代基之環式基較佳,可具有取代基之環狀之烴基更佳。作為環狀之烴基,更具體而言,以自苯基、萘基、多環烷烴去除1個以上之氫原子而成之基;前述一般式(a2-r-1)~(a2-r-7)所分別表示之含有內酯之環式基;前述一般式(a5-r-1)~(a5-r-4)所分別表示之含有-SO 2-之環式基較佳,自多環烷烴去除1個以上之氫原子而成之基或前述一般式(a5-r-1)~(a5-r-4)所分別表示之含有-SO 2-之環式基更佳,金剛烷基或前述一般式(a5-r-1)所示之含有-SO 2-之環式基進而佳。
該環狀之烴基具有取代基時,該取代基以羥基較佳。
式(b-1)中,Y 101為單鍵或含有氧原子之2價連結基。 Y 101為含有氧原子之2價連結基時,該Y 101亦可含有氧原子以外的原子。作為氧原子以外的原子,可舉例例如碳原子、氫原子、硫原子、氮原子等。 作為含有氧原子之2價連結基,可舉例例如氧原子(醚鍵:-O-)、酯鍵(-C(=O)-O-)、氧基羰基(-O-C(=O)-)、醯胺鍵(-C(=O)-NH-)、羰基(-C(=O)-)、碳酸酯鍵(-O-C(=O)-O-)等之非烴系之含有氧原子之連結基;該非烴系之含有氧原子之連結基與伸烷基之組合等。於此組合亦可進一步連結有磺醯基(-SO 2-)。作為該含有氧原子之2價連結基,可舉例例如下述一般式(y-al-1)~(y-al-7)所分別表示之連結基。此外,下述一般式(y-al-1)~(y-al-7)中,與上述式(b-1)中之R 101鍵結者,為下述一般式(y-al-1)~(y-al-7)中之V’ 101
Figure 02_image077
[式中,V’ 101為單鍵或碳原子數1~5之伸烷基,V’ 102為碳原子數1~30之2價飽和烴基]。
V’ 102中之2價飽和烴基,以碳原子數1~30之伸烷基較佳,碳原子數1~10之伸烷基更佳,碳原子數1~5之伸烷基進而佳。
作為V’ 101及V’ 102中之伸烷基,可為直鏈狀之伸烷基亦可為支鏈狀之伸烷基,以直鏈狀之伸烷基較佳。 作為V’ 101及V’ 102中之伸烷基,具體而言,可舉例亞甲基[-CH 2-];-CH(CH 3)-、-CH(CH 2CH 3)-、-C(CH 3) 2-、-C(CH 3)(CH 2CH 3)-、-C(CH 3)(CH 2CH 2CH 3)-、-C(CH 2CH 3) 2-等之烷基亞甲基;伸乙基[-CH 2CH 2-];-CH(CH 3)CH 2-、-CH(CH 3)CH(CH 3)-、-C(CH 3) 2CH 2-、-CH(CH 2CH 3)CH 2-等之烷基伸乙基;三亞甲基(n-伸丙基)[-CH 2CH 2CH 2-];-CH(CH 3)CH 2CH 2-、-CH 2CH(CH 3)CH 2-等之烷基三亞甲基;四亞甲基[-CH 2CH 2CH 2CH 2-];-CH(CH 3)CH 2CH 2CH 2-、-CH 2CH(CH 3)CH 2CH 2-等之烷基四亞甲基;五亞甲基[-CH 2CH 2CH 2CH 2CH 2-]等。 又,V’ 101或V’ 102中之前述伸烷基中之一部的亞甲基,亦可被碳原子數5~10之2價脂肪族環式基取代。該脂肪族環式基,以自前述式(a1-r-1)中之Ra’ 3之環狀之脂肪族烴基(單環式之脂肪族烴基、多環式之脂肪族烴基)進一步去除1個氫原子而成之2價基較佳,環伸己基、1,5-伸金剛烷基或2,6-伸金剛烷基更佳。
作為Y 101,以含有酯鍵之2價連結基或含有醚鍵之2價連結基較佳,上述式(y-al-1)~(y-al-5)所分別表示之連結基更佳。
式(b-1)中,V 101為單鍵、伸烷基或氟化伸烷基。V 101中之伸烷基、氟化伸烷基,以碳原子數1~4較佳。作為V 101中之氟化伸烷基,可舉例V 101中之伸烷基之氫原子之一部分或全部被氟原子取代而成之基。其中,V 101以單鍵或碳原子數1~4之氟化伸烷基較佳。
式(b-1)中,R 102為氟原子或碳原子數1~5之氟化烷基。R 102以氟原子或碳原子數1~5之全氟烷基較佳,氟原子更佳。
作為前述式(b-1)所示之陰離子部的具體例,例如Y 101為單鍵時,可舉例三氟甲磺酸酯陰離子或全氟丁烷磺酸酯陰離子等之氟化烷基磺酸酯陰離子;Y 101為含有氧原子之2價連結基時,可舉例下述式(an-1)~(an-3)之任一者所示之陰離子。
Figure 02_image079
[式中,R” 101為可具有取代基之脂肪族環式基、上述化學式(r-hr-1)~(r-hr-6)所分別表示之1價之雜環式基、前述式(r-br-1)又(r-br-2)所示之縮合環式基,或可具有取代基之鏈狀之烷基。R” 102為可具有取代基之脂肪族環式基、前述式(r-br-1)又(r-br-2)所示之縮合環式基、前述一般式(a2-r-1)、(a2-r-3)~(a2-r-7)所分別表示之含有內酯之環式基,或前述一般式(a5-r-1)~(a5-r-4)所分別表示之含有  -SO 2-之環式基。R” 103為可具有取代基之芳香族環式基、可具有取代基之脂肪族環式基,或可具有取代基之鏈狀之烯基。V” 101為單鍵、碳原子數1~4之伸烷基,或碳原子數1~4之氟化伸烷基。R 102為氟原子或碳原子數1~5之氟化烷基。v”各自獨立地為0~3之整數,q”各自獨立地為0~20之整數,n”為0或1]。
R” 101、R” 102及R” 103之可具有取代基之脂肪族環式基,以作為前述式(b-1)中之R 101中之環狀之脂肪族烴基所例示之基較佳。作為前述取代基,可舉例與可取代前述式(b-1)中之R 101中之環狀之脂肪族烴基的取代基相同者。
R” 103中之可具有取代基之芳香族環式基,以作為前述式(b-1)中之R 101中之環狀之烴基中之芳香族烴基所例示之基較佳。作為前述取代基,可舉例與可取代前述式(b-1)中之R 101中之該芳香族烴基的取代基相同者。
R” 101中之可具有取代基之鏈狀之烷基,以作為前述式(b-1)中之R 101中之鏈狀之烷基所例示之基較佳。 R” 103中之可具有取代基之鏈狀之烯基,以作為前述式(b-1)中之R 101中之鏈狀之烯基所例示之基較佳。
・(b-2)成分中之陰離子 式(b-2)中,R 104、R 105各自獨立,為可具有取代基之環式基、可具有取代基之鏈狀之烷基,或可具有取代基之鏈狀之烯基,分別可舉例與式(b-1)中之R 101相同者。惟,R 104、R 105亦可彼此鍵結形成環。 R 104、R 105,以可具有取代基之鏈狀之烷基較佳,直鏈狀或支鏈狀之烷基,或直鏈狀或支鏈狀之氟化烷基更佳。 該鏈狀之烷基之碳原子數,以1~10較佳,更佳為碳原子數1~7,進而佳為碳原子數1~3。R 104、R 105之鏈狀之烷基之碳原子數,在上述碳原子數之範圍內,由對阻劑用溶劑之溶解性亦良好等之理由來看,為越小越好。又,R 104、R 105之鏈狀之烷基中,被氟原子取代之氫原子的數越多,酸之強度變強,又,對250nm以下之高能量光或電子束之透明性提升故較佳。前述鏈狀之烷基中之氟原子之比例,即氟化率,較佳為70~100%,進而佳為90~100%,最佳為所有氫原子被氟原子取代而成之全氟烷基。 式(b-2)中,V 102、V 103各自獨立,為單鍵、伸烷基,或氟化伸烷基,分別可舉例與式(b-1)中之V 101相同者。 式(b-2)中,L 101、L 102各自獨立地為單鍵或氧原子。
・(b-3)成分中之陰離子 式(b-3)中,R 106~R 108各自獨立,為可具有取代基之環式基、可具有取代基之鏈狀之烷基,或可具有取代基之鏈狀之烯基,分別可舉例與式(b-1)中之R 101相同者。 式(b-3)中,L 103~L 105各自獨立,為單鍵、-CO-或-SO 2-。
上述之中,作為(B)成分之陰離子部,以(b-1)成分中之陰離子較佳。此其中,以上述一般式(an-1)~(an-3)之任一者所示之陰離子更佳,一般式(an-1)或(an-2)之任一者所示之陰離子進而佳,一般式(an-2)所示之陰離子特佳。
{陽離子部} 前述之式(b-1)、式(b-2)、式(b-3)中,M m+表示m價之鎓陽離子。此其中,以鋶陽離子、錪陽離子較佳。 m為1以上之整數。
作為較佳的陽離子部((M m+) 1/m),可舉例下述一般式(ca-1)~(ca-5)所分別表示之有機陽離子。
Figure 02_image081
[式中,R 201~R 207,及R 211~R 212各自獨立地表示可具有取代基之芳基、烷基或烯基。R 201~R 203、R 206~R 207、R 211~R 212亦可彼此鍵結與式中之硫原子共同形成環。R 208~R 209各自獨立地表示氫原子或碳原子數1~5之烷基。R 210為可具有取代基之芳基、可具有取代基之烷基、可具有取代基之烯基,或可具有取代基之含有-SO 2-之環式基。L 201表示-C(=O)-或-C(=O)-O-。Y 201各自獨立,表示伸芳基、伸烷基或伸烯基。x為1或2。W 201表示(x+1)價連結基]。
作為上述一般式(ca-1)~(ca-5)中,R 201~R 207及R 211~R 212中之芳基,可舉例碳原子數6~20之無取代之芳基,以苯基、萘基較佳。 作為R 201~R 207及R 211~R 212中之烷基,為鏈狀或環狀之烷基,以碳原子數1~30者較佳。 作為R 201~R 207及R 211~R 212中之烯基,以碳原子數為2~10較佳。 作為R 201~R 207及R 210~R 212可具有的取代基,可舉例例如烷基、鹵素原子、鹵化烷基、羰基、氰基、胺基、芳基、下述一般式(ca-r-1)~(ca-r-7)所分別表示之基。
Figure 02_image083
[式中,R’ 201各自獨立,為氫原子、可具有取代基之環式基、可具有取代基之鏈狀之烷基,或可具有取代基之鏈狀之烯基]。
可具有取代基之環式基: 該環式基以環狀之烴基較佳,該環狀之烴基,可為芳香族烴基,亦可為脂肪族烴基。脂肪族烴基,意指不具芳香族性之烴基。又,脂肪族烴基,可為飽和,亦可為不飽和,通常以飽和較佳。
R’ 201中之芳香族烴基為具有芳香環之烴基。該芳香族烴基之碳原子數以3~30較佳,碳原子數5~30更佳,碳原子數5~20進而佳,碳原子數6~15特佳,碳原子數6~10最佳。惟,該碳原子數中,係定為不含取代基中之碳原子數者。 R’ 201中之芳香族烴基所具有的作為芳香環具體而言,可舉例苯、茀、萘、蒽、菲、聯苯,或構成此等之芳香環之碳原子的一部分被雜原子取代之芳香族雜環等。作為芳香族雜環中之雜原子,可舉例氧原子、硫原子、氮原子等。 作為R’ 201中之芳香族烴基具體而言,可舉例自前述芳香環去除1個氫原子而成之基(芳基:例如苯基、萘基等)、前述芳香環的1個氫原子被伸烷基取代而成之基(例如苄基、苯乙基、1-萘基甲基、2-萘基甲基、1-萘基乙基、2-萘基乙基等之芳基烷基等)等。前述伸烷基(芳基烷基中之烷基鏈)之碳原子數為1~4較佳,碳原子數1~2更佳,碳原子數1特佳。
R’ 201中之環狀之脂肪族烴基,可舉例於結構中包含環之脂肪族烴基。 作為此於結構中包含環之脂肪族烴基,可舉例脂環式烴基(自脂肪族烴環去除1個氫原子而成之基)、脂環式烴基鍵結於直鏈狀或支鏈狀之脂肪族烴基之末端而成之基、脂環式烴基存在於直鏈狀或支鏈狀之脂肪族烴基之中間而成之基等。 前述脂環式烴基,以碳原子數為3~20較佳,3~12更佳。 前述脂環式烴基,可為多環式基,亦可為單環式基。作為單環式之脂環式烴基,以自單環烷烴去除1個以上之氫原子而成之基較佳。作為該單環烷烴,以碳原子數3~6者較佳,具體而言可舉例環戊烷、環己烷等。作為多環式之脂環式烴基,以自多環烷烴去除1個以上之氫原子而成之基較佳,作為該多環烷烴,以碳原子數7~30者較佳。其中,作為該多環烷烴,金剛烷、具有降莰烷、異莰烷、三環癸烷、四環十二烷等之交聯環系之多環式骨架的多環烷烴;含有具有類固醇骨架之環式基等之縮合環系之多環式骨架的多環烷烴更佳。
其中,作為R’ 201中之環狀之脂肪族烴基,以自單環烷烴或多環烷烴去除1個以上之氫原子而成之基較佳,多環烷烴去除1個氫原子而成之基更佳,金剛烷基、降莰基特佳,金剛烷基最佳。
可鍵結於脂環式烴基之直鏈狀或支鏈狀之脂肪族烴基,以碳原子數為1~10較佳,碳原子數1~6更佳,碳原子數1~4進而佳,碳原子數1~3特佳。 作為直鏈狀之脂肪族烴基,以直鏈狀之伸烷基較佳,具體而言,可舉例]亞甲基[-CH 2-]、伸乙基[-(CH 2) 2-]、三亞甲基[-(CH 2) 3-]、四亞甲基[-(CH 2) 4-]、五亞甲基[-(CH 2) 5-]等。 作為支鏈狀之脂肪族烴基,以支鏈狀之伸烷基較佳,具體而言,可舉例-CH(CH 3)-、-CH(CH 2CH 3)-、 -C(CH 3) 2-、-C(CH 3)(CH 2CH 3)-、-C(CH 3)(CH 2CH 2CH 3)-、 -C(CH 2CH 3) 2-等之烷基亞甲基;-CH(CH 3)CH 2-、 -CH(CH 3)CH(CH 3)-、-C(CH 3) 2CH 2-、-CH(CH 2CH 3)CH 2-、 -C(CH 2CH 3) 2-CH 2-等之烷基伸乙基;-CH(CH 3)CH 2CH 2-、 -CH 2CH(CH 3)CH 2-等之烷基三亞甲基; -CH(CH 3)CH 2CH 2CH 2-、-CH 2CH(CH 3)CH 2CH 2-等之烷基四亞甲基等之烷基伸烷基等。作為烷基伸烷基中之烷基,以碳原子數1~5之直鏈狀之烷基較佳。
又,R’ 201中之環狀之烴基,亦可如雜環等包含雜原子。具體而言,可舉例前述一般式(a2-r-1)~(a2-r-7)所分別表示之含有內酯之環式基、前述一般式(a5-r-1)~(a5-r-4)所分別表示之含有-SO 2-之環式基、其他上述化學式(r-hr-1)~(r-hr-16)所分別表示之雜環式基。
作為R’ 201之環式基中之取代基,可舉例例如烷基、烷氧基、鹵素原子、鹵化烷基、羥基、羰基、硝基等。 關於作為取代基之烷基,以碳原子數1~5之烷基較佳,甲基、乙基、丙基、n-丁基、三級丁基最佳。 關於作為取代基之烷氧基,以碳原子數1~5之烷氧基較佳,甲氧基、乙氧基、n-丙氧基、iso-丙氧基、n-丁氧基、tert-丁氧基更佳,甲氧基、乙氧基最佳。 關於作為取代基之鹵素原子,以氟原子較佳。 關於作為取代基之鹵化烷基,可舉例碳原子數1~5之烷基,例如甲基、乙基、丙基、n-丁基、三級丁基等之氫原子之一部分或全部被前述鹵素原子取代而成之基。 作為取代基之羰基,為取代構成環狀之烴基之亞甲基(-CH 2-)的基。
可具有取代基之鏈狀之烷基: 作為R’ 201之鏈狀之烷基,可為直鏈狀或支鏈狀之任一者。 作為直鏈狀之烷基,以碳原子數為1~20較佳,碳原子數1~15更佳,碳原子數1~10最佳。 作為支鏈狀之烷基,以碳原子數為3~20較佳,碳原子數3~15更佳,碳原子數3~10最佳。具體而言,可舉例例如1-甲基乙基、1-甲基丙基、2-甲基丙基、1-甲基丁基、2-甲基丁基、3-甲基丁基、1-乙基丁基、2-乙基丁基、1-甲基戊基、2-甲基戊基、3-甲基戊基、4-甲基戊基等。
可具有取代基之鏈狀之烯基: 作為R’ 201之鏈狀之烯基,可為直鏈狀或支鏈狀之任一者,以碳原子為2~10較佳,碳原子數2~5更佳,碳原子數2~4進而佳,碳原子數3特佳。作為直鏈狀之烯基,可舉例例如乙烯基、丙烯基(烯丙基)、丁炔基等。作為支鏈狀之烯基,可舉例例如1-甲基乙烯基、2-甲基乙烯基、1-甲基丙烯基、2-甲基丙烯基等。 作為鏈狀之烯基,上述之中,以直鏈狀之烯基較佳,乙烯基、丙烯基更佳,乙烯基特佳。
作為R’ 201之鏈狀之烷基或烯基中之取代基,可舉例例如烷氧基、鹵素原子、鹵化烷基、羥基、羰基、硝基、胺基、上述R’ 201中之環式基等。
R’ 201之可具有取代基之環式基、可具有取代基之鏈狀之烷基,或可具有取代基之鏈狀之烯基,在上述者之外,作為可具有取代基之環式基或可具有取代基之鏈狀之烷基,亦可舉例與上述式(a1-r-2)所示之酸解離性基相同者。
其中,R’ 201,以可具有取代基之環式基較佳,可具有取代基之環狀之烴基更佳。更具體而言,例如,以自苯基、萘基、多環烷烴去除1個以上之氫原子而成之基;前述一般式(a2-r-1)~(a2-r-7)所分別表示之含有內酯之環式基;前述一般式(a5-r-1)~(a5-r-4)所分別表示之含有-SO 2-之環式基等較佳。
上述一般式(ca-1)~(ca-5)中,R 201~R 203、R 206~R 207、R 211~R 212,相互鍵結與式中之硫原子共同形成環時,亦可介隔硫原子、氧原子、氮原子等之雜原子,或羰基、-SO-、-SO 2-、-SO 3-、-COO-、-CONH-或-N(R N)-(該R N為碳原子數1~5之烷基)等之官能基來鍵結。作為形成之環,式中之於其環骨架中含有1個硫原子的環,包含硫原子,以3~10員環較佳,5~7員環特佳。作為形成之環的具體例,可舉例例如噻吩環、噻唑環、苯并噻吩環、二苯并噻吩環、9H-噻噸環、噻吨酮環、噻蒽環、吩
Figure 110144337-A0304-1
噻環、四氫噻吩鎓環、四氫噻喃鎓(thiopyranium)環等。
R 208~R 209各自獨立,表示氫原子或碳原子數1~5之烷基,以氫原子或碳原子數1~3之烷基較佳,為烷基時,亦可相互鍵結形成環。
R 210為可具有取代基之芳基、可具有取代基之烷基、可具有取代基之烯基,或可具有取代基之含有  -SO 2-之環式基。 作為R 210中之芳基,可舉例碳原子數6~20之無取代之芳基,以苯基、萘基較佳。 作為R 210中之烷基,為鏈狀或環狀之烷基,以碳原子數1~30者較佳。 作為R 210中之烯基,以碳原子數為2~10較佳。 作為R 210中之可具有取代基之含有-SO 2-之環式基,以「含有-SO 2-之多環式基」較佳,上述一般式(a5-r-1)所示之基更佳。
Y 201各自獨立,表示伸芳基、伸烷基或伸烯基。 Y 201中之伸芳基,可舉例自作為上述式(b-1)中之R 101中之芳香族烴基所例示之芳基去除1個氫原子而成之基。 Y 201中之伸烷基、伸烯基,可舉例自作為上述式(b-1)中之R 101中之鏈狀之烷基、鏈狀之烯基所例示之基去除1個氫原子而成之基。
前述式(ca-4)中,x為1或2。 W 201為(x+1)價,即2價或3價連結基。 作為W 201中之2價連結基,以可具有取代基之2價烴基較佳,可例示與上述一般式(a2-1)中之Ya 21相同之可具有取代基之2價烴基。W 201中之2價連結基,可為直鏈狀、支鏈狀、環狀之任一者,以環狀較佳。其中,以於伸芳基之兩端組合2個羰基而成之基較佳。作為伸芳基,可舉例伸苯基、伸萘基等,以伸苯基特佳。 作為W 201中之3價連結基,可舉例自前述W 201中之2價連結基去除1個氫原子而成之基、於前述2價連結基進一步鍵結有前述2價連結基而成之基等。作為W 201中之3價連結基,以於伸芳基鍵結2個羰基而成之基較佳。
作為前述式(ca-1)所示之較合適的陽離子具體而言,可舉例下述化學式(ca-1-1)~(ca-1-70)所分別表示之陽離子。
Figure 02_image085
Figure 02_image087
Figure 02_image089
[式中,g1、g2、g3表示重複數,g1為1~5之整數,g2為0~20之整數,g3為0~20之整數]。
Figure 02_image091
Figure 02_image093
Figure 02_image095
[式中,R” 201為氫原子或取代基,作為該取代基與作為前述R 201~R 207及R 210~R 212可具有的取代基所舉出者相同]。
作為前述式(ca-2)所示之較合適的陽離子具體而言,可舉例二苯基錪鎓陽離子、雙(4-三級丁基苯基)錪鎓陽離子等。
前述式(ca-3)所示之較合適的陽離子具體而言,可舉例下述式(ca-3-1)~(ca-3-6)所分別表示之陽離子。
Figure 02_image097
作為前述式(ca-4)所示之較合適的陽離子具體而言,可舉例下述式(ca-4-1)~(ca-4-2)所分別表示之陽離子。
Figure 02_image099
作為前述式(ca-5)所示之較合適的陽離子具體而言,可舉例下述一般式(ca-5-1)~(ca-5-3)所分別表示之陽離子。
Figure 02_image101
上述之中,陽離子部((M m+) 1/m),以一般式(ca-1)所示之陽離子較佳。
本實施形態之阻劑組成物中,(B)成分,可單獨使用1種,亦可併用2種以上。 本實施形態之阻劑組成物中,(B)成分之含量,相對於(A)成分100質量份而言,以未達40質量份較佳,1~30質量份更佳,3~25質量份進而佳。 藉由使(B)成分之含量成為前述較佳的範圍,充分地進行圖型形成。又,將阻劑組成物之各成分溶解於有機溶劑時,容易獲得均勻的溶液,作為阻劑組成物之保存穩定性成為良好故較佳。
<光崩壞性鹼(D0)> 本實施形態之阻劑組成物,在(A)成分及(B)成分之外,進而,含有控制自(B)成分藉由曝光而產生之酸的擴散之光崩壞性鹼(D0)。 (D0)成分包含下述一般式(d0-1)所示之化合物(D01)(以下,亦稱為「化合物(D01)」)及下述一般式(d0-2)所示之化合物(D02)(以下,亦稱為「化合物(D02)」)。
≪化合物(D01)≫ 化合物(D01)為下述一般式(d0-1)所示之化合物。
Figure 02_image103
[式(d0-1)中,Rd 01為可具有取代基之鏈狀或環狀之脂肪族烴基。n 01為1~10之整數。m為1以上之整數,M m+為m價之有機陽離子]。
{陰離子部} 上述一般式(d0-1)中,Rd 01為可具有取代基之鏈狀或環狀之脂肪族烴基。該鏈狀之脂肪族烴基,具體而言,為直鏈狀或支鏈狀之脂肪族烴基。
Rd 01中之脂肪族烴基,可為飽和脂肪族烴基,亦可為不飽和脂肪族烴基,但以飽和脂肪族烴基較佳。
作為Rd 01中之直鏈狀或支鏈狀之脂肪族烴基,具體而言,可舉例直鏈狀或支鏈狀之飽和烴基(烷基),或直鏈狀或支鏈狀之不飽和烴基。
作為該直鏈狀或支鏈狀之烷基,以碳原子數1~20之直鏈狀或支鏈狀之烷基較佳,碳原子數1~10之直鏈狀或支鏈狀之烷基更佳。 作為該直鏈狀或支鏈狀之烷基的具體例,可舉例甲基、乙基、丙基、異丙基、直鏈狀或支鏈狀之丁基、直鏈狀或支鏈狀之戊基、直鏈狀或支鏈狀之己基、直鏈狀或支鏈狀之庚基、直鏈狀或支鏈狀之辛基、直鏈狀或支鏈狀之壬基、直鏈狀或支鏈狀之癸基等。 作為該直鏈狀或支鏈狀之烷基,上述之中,以碳原子數1~10之直鏈之烷基較佳,碳原子數5~10之直鏈之烷基更佳。
作為該直鏈狀或支鏈狀之不飽和烴基中之不飽和烴基,更具體而言,可舉例烯基、二烯基、三烯基等之具有雙鍵之不飽和烴基;炔基、自二炔烴去除1個氫原子而成之基、自三炔烴去除1個氫原子而成之基等之具有三鍵之不飽和烴基。
作為該直鏈狀或支鏈狀之烯基的具體例,可舉例乙烯基、丙烯基(烯丙基)、2-丁烯基等之直鏈狀烯基;1-甲基乙烯基、2-甲基乙烯基、1-甲基丙烯基、2-甲基丙烯基等之支鏈狀烯基等。
作為該二烯基的具體例,可舉例丙二烯基及丁二烯基等。 作為該三烯基的具體例,可舉例丁三烯基等。
作為該直鏈狀或支鏈狀之炔基的具體例,可舉例乙炔基、炔丙基、3-戊炔基等之直鏈狀之炔基;1-甲基炔丙基等之支鏈狀之炔基等。
作為該自二炔烴去除1個氫原子而成之基的具體例,可舉例自二乙炔去除1個氫原子而成之基等。 作為該自三炔烴去除1個氫原子而成之基的具體例,可舉例自六-1,3,5-三炔去除1個氫原子而成之基等。
作為Rd 01中之環狀之脂肪族烴基,具體而言,可舉例單環之脂環式基,及多環之脂環式基。
作為單環之脂環式基,以自單環烷烴或單環烯烴去除1個氫原子而成之基較佳。作為該單環烷烴,以碳原子數3~6者較佳,具體而言可舉例環戊烷、環己烷等。 作為該單環烯烴,以碳原子數3~6者較佳,具體而言可舉例環戊烯、環己烯等。 作為多環之脂環式基,以自多環烷烴去除1個以上之氫原子而成之基較佳,作為該多環烷烴,以碳原子數7~30者較佳。其中,作為該多環烷烴,金剛烷、具有降莰烷、異莰烷、三環癸烷、四環十二烷等之交聯環系之多環式骨架的多環烷烴;含有具有類固醇骨架之環式基等之縮合環系之多環式骨架的多環烷烴更佳。
作為Rd 01中之環狀之脂肪族烴基,亦可如雜環等包含雜原子。具體而言,可舉例前述一般式(a2-r-1)~(a2-r-7)所分別表示之含有內酯之環式基、前述一般式(a5-r-1)~(a5-r-4)所分別表示之含有-SO 2-之環式基、其他上述之化學式(r-hr-7)~(r-hr-16)所分別表示之雜環式基。各式中之*表示鍵結於上述一般式(d0-1)中之羰基之碳原子的鍵結處。
作為Rd 01中之鏈狀或環狀之脂肪族烴基可具有的取代基,可舉例例如烷基、烷氧基、鹵素原子、鹵化烷基、羥基、硝基、氧原子(=O)等。 關於作為取代基之烷基,以碳原子數1~5之烷基較佳,甲基、乙基、丙基、n-丁基、三級丁基最佳。 關於作為取代基之烷氧基,以碳原子數1~5之烷氧基較佳,甲氧基、乙氧基、n-丙氧基、iso-丙氧基、n-丁氧基、tert-丁氧基更佳,甲氧基、乙氧基最佳。 關於作為取代基之鹵素原子,可舉例氟原子、氯原子、溴原子、碘原子等,以氟原子較佳。 關於作為取代基之鹵化烷基,可舉例碳原子數1~5之烷基,例如甲基、乙基、丙基、n-丁基、三級丁基等之氫原子之一部分或全部被前述鹵素原子取代而成之基。 所謂「作為取代基具有氧原子(=O)」,意指鍵結於構成該脂肪族烴基之1個碳原子的2個氫原子被氧原子(=O)取代。又,亦指構成該脂肪族烴基之亞甲基(-CH 2-)被羰基取代。
上述一般式(d0-1)中,Rd 01,以可具有取代基之環狀之脂肪族烴基較佳,具有氧原子(=O)之環狀之脂肪族烴基更佳,具有氧原子(=O)之多環之脂環式基進而佳。
上述一般式(d0-1)中,n 01為1~10之整數,以1~8之整數較佳,1~5之整數更佳,2~4之整數進而佳。
以下,顯示化合物(D01)中之陰離子部之較佳的具體例。
Figure 02_image105
作為化合物(D01)中之陰離子部,以上述化學式(an-d01-1)~(an-d01-5)之任一者所示之陰離子較佳,上述化學式(an-d01-1)~(an-d01-3)之任一者所示之陰離子更佳。
{陽離子部} 上述一般式(d0-1)中,m為1以上之整數,M m+為m價之有機陽離子。 作為M m+之有機陽離子,較合適可舉例與前述一般式(ca-1)~(ca-5)所分別表示之陽離子相同者,以上述一般式(ca-1)所示之陽離子更佳,前述式(ca-1-1)~(ca-1-70)所分別表示之陽離子進而佳。
化合物(D01),上述之中,以下述一般式(d0-1-1)所示之化合物(D011)(以下,亦稱為「化合物(D011)」)較佳。
Figure 02_image107
[式(d0-1-1)中,Rd 01為可具有取代基之鏈狀或環狀之脂肪族烴基。n 01為1~10之整數。R 201~R 203各自獨立地表示可具有取代基之芳基、烷基或烯基。R 201~R 203亦可彼此鍵結與式中之硫原子共同形成環]。
化合物(D011)中,化合物(D011)之陰離子部,與化合物(D01)之陰離子部相同,化合物(D011)之陽離子部,與上述一般式(ca-1)所示之陽離子相同。
本實施形態之阻劑組成物中,化合物(D01),可單獨使用1種,亦可併用2種以上。 本實施形態之阻劑組成物中,化合物(D01)之含量,相對於(A)成分100質量份而言,以0.5~30質量份較佳,1~20質量份更佳,3~15質量份進而佳。 藉由將化合物(D01)之含量定為前述較佳的下限值以上,容易獲得更良好的微影特性。另一方面,若為前述較佳的上限值以下,則可更良好地維持感度,產出量亦成為更良好。
≪化合物(D02)≫ 化合物(D02)為下述一般式(d0-2)所示之化合物。
Figure 02_image109
[式(d0-2)中,Rd 02為具有氧原子(=O)之環狀之脂肪族烴基。m為1以上之整數,M m+為m價之有機陽離子]。
上述一般式(d0-2)中,Rd 02為具有氧原子(=O)之環狀之脂肪族烴基。此處,所謂「具有氧原子(=O)」,意指鍵結於構成該環狀之脂肪族烴基之1個碳原子的2個氫原子被氧原子(=O)取代。
作為該環狀之脂肪族烴基,以碳原子數4~20之環狀之脂肪族烴基較佳。作為該環狀之脂肪族烴基,具體而言,可舉例單環之脂環式基,及多環之脂環式基。
作為單環之脂環式基,以自單環烷烴或單環烯烴去除1個以上之氫原子而成之基較佳。作為該單環烷烴,以碳原子數3~6者較佳,具體而言可舉例環戊烷、環己烷等。作為該單環烯烴,以碳原子數3~6者較佳,具體而言可舉例環戊烯、環己烯等。
作為多環之脂環式基,以自多環烷烴去除1個以上之氫原子而成之基較佳,作為該多環烷烴,碳原子數7~20者較佳。其中,作為該多環烷烴,以金剛烷、具有降莰烷、異莰烷、三環癸烷、四環十二烷等之交聯環系之多環式骨架的多環烷烴較佳。
Rd 02亦可具有氧原子(=O)以外之取代基。作為該取代基,可舉例與上述Rd 01中之鏈狀或環狀之脂肪族烴基可具有的取代基相同者,其中,以烷基較佳。
以下顯示Rd 02之適合的具體例。下述式中,*表示鍵結於上述一般式(d0-2)中之亞甲基的鍵結處。
Figure 02_image111
以下顯示化合物(D01)中之陰離子部之較佳的具體例。
Figure 02_image113
{陽離子部} 上述一般式(d0-2)中,m為1以上之整數,M m+為m價之有機陽離子。 作為M m+之有機陽離子,較合適可舉例與前述一般式(ca-1)~(ca-5)所分別表示之陽離子相同者,以上述一般式(ca-1)所示之陽離子更佳,前述式(ca-1-1)~(ca-1-70)所分別表示之陽離子進而佳。
化合物(D02),上述之中,以下述一般式(d0-2-1)所示之化合物(D021)(以下,亦稱為「化合物(D021)」)較佳。
Figure 02_image115
[式(d0-2-1)中,Rd 02為具有氧原子(=O)之環狀之脂肪族烴基。R 201~R 203各自獨立地表示可具有取代基之芳基、烷基或烯基。R 201~R 203亦可彼此鍵結與式中之硫原子共同形成環]。
化合物(D021)中,化合物(D021)之陰離子部,與化合物(D02)之陰離子部相同,化合物(D021)之陽離子部,與上述一般式(ca-1)所示之陽離子相同。
本實施形態之阻劑組成物中,化合物(D02),可單獨使用1種,亦可併用2種以上。 本實施形態之阻劑組成物中,化合物(D02)之含量,相對於(A)成分100質量份而言,以0.1~15質量份較佳,1~12質量份更佳,2~10質量份進而佳。 藉由將化合物(D02)之含量定為前述較佳的下限值以上,容易獲得更良好的微影特性。另一方面,若為前述較佳的上限值以下,則可更良好地維持感度,產出量亦成為更良好。
本實施形態之阻劑組成物中,化合物(D01)及化合物(D02)之合計之含量,相對於(A)成分100質量份而言,1~40質量份較佳,3~30質量份更佳,5~25質量份進而佳。 藉由將化合物(D01)及化合物(D02)之合計之含量定為前述較佳的下限值以上,容易獲得更良好的微影特性。另一方面,若為前述較佳的上限值以下,則可更良好地維持感度,產出量亦成為更良好。
本實施形態之阻劑組成物中,化合物(D01)之含量與化合物(D02)之含量的質量比(化合物(D01):化合物(D02)),以1:3~3:1較佳,1:2~2:1更佳。
本實施形態之阻劑組成物中,由感度提升之觀點來看,以化合物(D01)之含量多於化合物(D02)之含量較佳。另一方面,由提升粗糙度減低性之觀點來看,化合物(D02)之含量多於化合物(D01)之含量較佳。更具體而言,由感度提升之觀點來看,以1<(D01)/(D02)<4較佳,1<(D01)/(D02)<3更佳。另一方面,由提升粗糙度減低性之觀點來看,以1<(D02)/(D01)<4較佳,1<(D02)/(D01)<3更佳。
<其他成分> 本實施形態之阻劑組成物,在上述(A)成分、(B)成分及(D0)成分之外,亦可進而含有其他成分。作為其他成分,可舉例例如以下所示之(D3)成分、(D4)成分、(E)成分、(F)成分、(S)成分等。
≪(D3)成分≫ 本實施形態之阻劑組成物,進而,亦可含有上述(D0)成分以外之鹼成分((D3)成分及(D4)成分)。
作為(D3)成分,只要是藉由曝光而分解失去酸擴散控制性者便無特別限定,以選自由下述一般式(d3-1)所示之化合物(以下稱為「(d3-1)成分」)、下述一般式(d3-2)所示之化合物(以下稱為「(d3-2)成分」)及下述一般式(d3-3)所示之化合物(以下稱為「(d3-3)成分」)所成群組中之1種以上的化合物較佳。 (d3-1)~(d3-3)成分,由於在阻劑膜之曝光部中分解而失去酸擴散控制性(鹼性)故不能作為淬滅體發揮作用,在阻劑膜之未曝光部中作為淬滅體發揮作用。 此外,下述一般式(d3-2)所示之化合物中,符合上述化合物(D01)及化合物(D02)者除外。
Figure 02_image117
[式中,Rd 1~Rd 4為可具有取代基之環式基、可具有取代基之鏈狀之烷基,或可具有取代基之鏈狀之烯基。惟,定為式(d3-2)中之Rd 2中之與S原子鄰接之碳原子未鍵結有氟原子者。Yd 1為單鍵或2價連結基。m為1以上之整數,M m+各自獨立地為m價之有機陽離子]。
{(d3-1)成分} ・・陰離子部 式(d3-1)中,Rd 1為可具有取代基之環式基、可具有取代基之鏈狀之烷基,或可具有取代基之鏈狀之烯基,分別可舉例與前述R’ 201相同者。 此等之中,作為Rd 1,以可具有取代基之芳香族烴基、可具有取代基之脂肪族環式基,或可具有取代基之鏈狀之烷基較佳。作為此等之基可具有的取代基,可舉例羥基、側氧基、烷基、芳基、氟原子、氟化烷基、上述一般式(a2-r-1)~(a2-r-7)所分別表示之含有內酯之環式基、醚鍵、酯鍵,或此等之組合。包含醚鍵或酯鍵作為取代基時,亦可介隔著伸烷基,作為此情形之取代基,以上述式(y-al-1)~(y-al-5)所分別表示之連結基較佳。此外,Rd 1中之芳香族烴基、脂肪族環式基或鏈狀之烷基,作為取代基,具有上述一般式(y-al-1)~(y-al-7)所分別表示之連結基時,上述一般式(y-al-1)~(y-al-7)中,鍵結於構成式(d3-1)中之Rd 1中之芳香族烴基、脂肪族環式基或鏈狀之烷基的碳原子者,為上述一般式(y-al-1)~(y-al-7)中之V’ 101。 作為前述芳香族烴基,包較適合舉例含苯基、萘基、雙環辛烷骨架之多環結構(含有雙環辛烷骨架與其以外之環結構的多環結構)。 作為前述脂肪族環式基,以自金剛烷、降莰烷、異莰烷、三環癸烷、四環十二烷等之多環烷烴去除1個以上之氫原子而成之基更佳。 作為前述鏈狀之烷基,以碳原子數為1~10較佳,具體而言,可舉例甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基等之直鏈狀之烷基;1-甲基乙基、1-甲基丙基、2-甲基丙基、1-甲基丁基、2-甲基丁基、3-甲基丁基、1-乙基丁基、2-乙基丁基、1-甲基戊基、2-甲基戊基、3-甲基戊基、4-甲基戊基等之支鏈狀之烷基。
前述鏈狀之烷基為具有氟原子或氟化烷基作為取代基的氟化烷基時,氟化烷基之碳原子數,以1~11較佳,1~8更佳,1~4進而佳。該氟化烷基,亦可含有氟原子以外的原子。作為氟原子以外的原子,可舉例例如氧原子、硫原子、氮原子等。
以下顯示(d3-1)成分之陰離子部之較佳的具體例。
Figure 02_image119
・・陽離子部 式(d3-1)中,M m+為m價之有機陽離子。 作為M m+之有機陽離子,較適合可舉例與前述一般式(ca-1)~(ca-5)所分別表示之陽離子相同者,以前述一般式(ca-1)所示之陽離子更佳,前述式(ca-1-1)~(ca-1-70)所分別表示之陽離子進而佳。 (d3-1)成分,可單獨使用1種,亦可組合2種以上使用。
{(d3-2)成分} ・・陰離子部 式(d3-2)中,Rd 2為可具有取代基之環式基、可具有取代基之鏈狀之烷基,或可具有取代基之鏈狀之烯基,可舉例與前述R’ 201相同者。 惟,定為Rd 2中之與S原子鄰接之碳原子未鍵結有氟原子(未經氟取代)者。藉此,(d3-2)成分之陰離子成為適度的弱酸陰離子,淬滅能力提升。 作為Rd 2,以可具有取代基之鏈狀之烷基,或可具有取代基之脂肪族環式基較佳。作為鏈狀之烷基,以碳原子數1~10較佳,3~10佳。作為脂肪族環式基,以自金剛烷、降莰烷、異莰烷、三環癸烷、四環十二烷等去除1個以上之氫原子而成之基(可具有取代基);自樟腦等去除1個以上之氫原子而成之基更佳。 Rd 2之烴基亦可具有取代基,作為該取代基,可舉例與前述式(d3-1)之Rd 1中之烴基(芳香族烴基、脂肪族環式基、鏈狀之烷基)可具有的取代基相同者。
以下顯示(d3-2)成分之陰離子部之較佳的具體例。
Figure 02_image121
・・陽離子部 式(d3-2)中,M m+為m價之有機陽離子,與前述式(d3-1)中之M m+相同。 (d3-2)成分,可單獨使用1種,,亦可組合2種以上使用。
{(d3-3)成分} ・・陰離子部 式(d3-3)中,Rd 3為可具有取代基之環式基、可具有取代基之鏈狀之烷基,或可具有取代基之鏈狀之烯基,可舉例與前述R’ 201相同者,以含有氟原子之環式基、鏈狀之烷基或鏈狀之烯基較佳。其中,以氟化烷基較佳,與前述Rd 1之氟化烷基相同者更佳。
式(d3-3)中,Rd 4為可具有取代基之環式基、可具有取代基之鏈狀之烷基,或可具有取代基之鏈狀之烯基,可舉例與前述R’ 201相同者。 其中,以可具有取代基之烷基、烷氧基、烯基、環式基較佳。 Rd 4中之烷基,以碳原子數1~5之直鏈狀或支鏈狀之烷基較佳,具體而言,可舉例甲基、乙基、丙基、異丙基、n-丁基、異丁基、三級丁基、戊基、異戊基、新戊基等。Rd 4之烷基之氫原子的一部分亦可被羥基、氰基等取代。 Rd 4中之烷氧基,以碳原子數1~5之烷氧基較佳,作為碳原子數1~5之烷氧基具體而言,可舉例甲氧基、乙氧基、n-丙氧基、iso-丙氧基、n-丁氧基、tert-丁氧基。其中,以甲氧基、乙氧基較佳。
Rd 4中之烯基,可舉例與前述R’ 201中之烯基相同者,以乙烯基、丙烯基(烯丙基)、1-甲基丙烯基、2-甲基丙烯基較佳。此等之基亦可進一步具有碳原子數1~5之烷基或碳原子數1~5之鹵化烷基作為取代基。
Rd 4中之環式基,可舉例與前述R’ 201中之環式基相同者,以自環戊烷、環己烷、金剛烷、降莰烷、異莰烷、三環癸烷、四環十二烷等之環烷烴去除1個以上之氫原子而成之脂環式基,或苯基、萘基等之芳香族基較佳。Rd 4為脂環式基時,藉由阻劑組成物良好地溶解於有機溶劑,微影特性成為良好。又,Rd 4為芳香族基時,以EUV等作為曝光光源的微影中,該阻劑組成物之光吸收效率優異,感度或微影特性成為良好。
式(d3-3)中,Yd 1為單鍵或2價連結基。 作為Yd 1中之2價連結基雖無特別限定,但可舉例可具有取代基之2價烴基(脂肪族烴基、芳香族烴基)、包含雜原子之2價連結基等。此等可舉例與分別於關於上述式(a2-1)中之Ya 21中之2價連結基的說明中所舉出之可具有取代基之2價烴基、包含雜原子之2價連結基相同者。 作為Yd 1,以羰基、酯鍵、醯胺鍵、伸烷基或此等之組合較佳。作為伸烷基,以直鏈狀或支鏈狀之伸烷基更佳,亞甲基或伸乙基進而佳。
以下顯示(d3-3)成分之陰離子部之較佳的具體例。
Figure 02_image123
Figure 02_image125
・・陽離子部 式(d3-3)中,M m+為m價之有機陽離子,與前述式(d3-1)中之M m+相同。 (d3-3)成分,可單獨使用1種,,亦可組合2種以上使用。
(D3)成分,可僅使用上述(d3-1)~(d3-3)成分之任一者1種,亦可組合2種以上使用。 阻劑組成物含有(D3)成分時,阻劑組成物中,(D3)成分之含量,相對於(A)成分100質量份而言,以0.1~20質量份較佳,0.5~15質量份更佳,1~10質量份進而佳。
(D3)成分之製造方法: 前述(d3-1)成分、(d3-2)成分之製造方法無特別限定,可藉由公知的方來製造。 又,(d3-3)成分之製造方法無特別限定,例如,可以與US2012-0149916號公報記載之方法同樣地進行來製造。
・關於(D4)成分 作為(D4)成分,亦可含有不符合上述(D0)成分或(D3)成分之含氮有機化合物成分(以下稱為「(D4)成分」)。 作為(D4)成分,只要是作為酸擴散控制劑發揮作用,且,不符合(D0)成分或(D3)成分者無特別限定,可自公知者任意地用。其中,以脂肪族胺較佳,其中特別以第2級脂肪族胺或第3級脂肪族胺更佳。 所謂脂肪族胺,為具有1個以上之脂肪族基的胺,該脂肪族基以碳數1~12較佳。 作為脂肪族胺,可舉例將氨NH 3之氫原子之至少1個以碳數12以下之烷基或羥基烷基取代而成之胺(烷胺或烷基醇胺)或環式胺。 作為烷胺及烷基醇胺的具體例,可舉例n-己胺、n-庚胺、n-辛胺、n-壬胺、n-癸胺等之單烷胺;二乙胺、二-n-丙胺、二-n-庚胺、二-n-辛胺、二環己胺等之二烷胺;三甲胺、三乙胺、三-n-丙胺、三-n-丁胺、三-n-戊胺、三-n-己胺、三-n-庚胺、三-n-辛胺、三-n-壬胺、三-n-癸胺、三-n-十二烷胺等之三烷胺;二乙醇胺、三乙醇胺、二異丙醇胺、三異丙醇胺、二-n-辛醇胺、三-n-辛醇胺等之烷基醇胺。此等之中,以碳原子數5~10之三烷胺進而佳,三-n-戊胺或三-n-辛胺特佳。
作為環式胺,可舉例例如含有氮原子作為雜原子之雜環化合物。作為該雜環化合物,可為單環式者(脂肪族單環式胺),亦可為多環式者(脂肪族多環式胺)。 作為脂肪族單環式胺,具體而言,可舉例哌啶、哌
Figure 110144337-A0304-2
等。 作為脂肪族多環式胺,以碳原子數為6~10者較佳,具體而言,可舉例1,5-二吖雙環[4.3.0]-5-壬烯、1,8-二吖雙環[5.4.0]-7-十一烯、六亞甲基四胺、1,4-二吖雙環[2.2.2]辛烷等。
作為其他脂肪族胺,可舉例參(2-甲氧基甲氧基乙基)胺、參{2-(2-甲氧基乙氧基)乙基}胺、參{2-(2-甲氧基乙氧基甲氧基)乙基}胺、參{2-(1-甲氧基乙氧基)乙基}胺、參{2-(1-乙氧基乙氧基)乙基}胺、參{2-(1-乙氧基丙氧基)乙基}胺、參[2-{2-(2-羥基乙氧基)乙氧基}乙基]胺、三乙醇胺三乙酸酯等,以三乙醇胺三乙酸酯較佳。
又,作為(D4)成分,以可使用芳香族胺。 作為芳香族胺,可舉例4-二甲胺基吡啶、吡咯、吲哚、吡唑、咪唑或此等之衍生物、三苄基胺、2,6-二異丙苯胺、N-tert-丁氧基羰基吡咯啶等。
(D4)成分,可單獨使用1種,亦可組合2種以上使用。 阻劑組成物含有(D4)成分時,阻劑組成物中,(D4)成分之含量,相對於(A)成分100質量份而言,通常以0.01~5質量份之範圍使用。藉由定為上述範圍,阻劑圖型形狀、放置經時穩定性等提升。
≪選自由有機羧酸,以及磷之含氧酸及其衍生物所成群組中之至少1種的化合物(E)≫ 本實施形態之阻劑組成物中,在防止感度劣化,或提升阻劑圖型形狀、放置經時穩定性等的目的下,作為任意之成分,可使其含有選自由有機羧酸,以及磷之含氧酸及其衍生物所成群組中之至少1種的化合物(E)(以下稱為「(E)成分」)。 作為有機羧酸,具體而言,可舉例乙酸、丙二酸、檸檬酸、蘋果酸、琥珀酸、苯甲酸、水楊酸等,其中,以水楊酸較佳。 作為磷之含氧酸,可舉例磷酸、膦酸、次膦酸等,此等之中特別以膦酸較佳。 作為磷之含氧酸的衍生物,可舉例例如上述含氧酸之氫原子被烴基取代而成之酯等,作為前述烴基,可舉例碳原子數1~5之烷基、碳原子數6~15之芳基等。 作為磷酸的衍生物,可舉例磷酸二-n-丁基酯、磷酸二苯基酯等之磷酸酯等。 作為膦酸的衍生物,可舉例膦酸二甲基酯、膦酸-二-n-丁基酯、苯基膦酸、膦酸二苯基酯、膦酸二苄基酯等之膦酸酯等。 作為次膦酸的衍生物,可舉例次膦酸酯或苯基次膦酸等。 本實施形態之阻劑組成物中,(E)成分,可單獨使用1種,亦可併用2種以上。 阻劑組成物含有(E)成分時,(E)成分之含量,相對於(A)成分100質量份而言,以0.01~5質量份較佳,0.05~3質量份更佳。藉由定為上述範圍,感度及微影特性等提升。
≪氟添加劑成分(F)≫ 本實施形態之阻劑組成物,為了賦予阻劑膜撥水性,或為了使微影特性提升,亦可含有氟添加劑成分(以下稱為「(F)成分」)。 作為(F)成分,可使用例如日本特開2010-002870號公報、日本特開2010-032994號公報、日本特開2010-277043號公報、日本特開2011-13569號公報、日本特開2011-128226號公報記載之含氟高分子化合物。 作為(F)成分更具體而言,可舉例具有下述一般式(f1-1)所示之結構單元(f1)的聚合物。作為此聚合物,以僅由下述式(f1-1)所示之結構單元(f1)而成之聚合物(均聚物);該結構單元(f1)與前述結構單元(a1)之共聚物;自該結構單元(f1)及丙烯酸或甲基丙烯酸衍生之結構單元與前述結構單元(a1)的共聚物較佳,以該結構單元(f1)與前述結構單元(a1)之共聚物更佳。此處,與該結構單元(f1)共聚合之前述作為結構單元(a1),以自1-乙基-1-環辛基(甲基)丙烯酸酯衍生之結構單元、自1-甲基-1-金剛烷基(甲基)丙烯酸酯衍生之結構單元較佳,自1-乙基-1-環辛基(甲基)丙烯酸酯衍生之結構單元更佳。
Figure 02_image127
[式中,R與前述相同,Rf 102及Rf 103各自獨立表示氫原子、鹵素原子、碳原子數1~5之烷基或碳原子數1~5之鹵化烷基,Rf 102及Rf 103可相同亦可相異。nf 1為0~5之整數,Rf 101為含有氟原子之有機基]。
式(f1-1)中,鍵結於α位之碳原子的R,與前述相同。作為R,以氫原子或甲基較佳。 式(f1-1)中,作為Rf 102及Rf 103之鹵素原子,以氟原子較佳。作為Rf 102及Rf 103之碳原子數1~5之烷基,可舉例與上述R之碳原子數1~5之烷基相同者,以甲基或乙基較佳。作為Rf 102及Rf 103之碳原子數1~5之鹵化烷基,具體而言,可舉例碳原子數1~5之烷基之氫原子之一部分或全部被鹵素原子取代而成之基。作為該鹵素原子,以氟原子較佳。其中作為Rf 102及Rf 103,以氫原子、氟原子,或碳原子數1~5之烷基較佳,氫原子、氟原子、甲基,或乙基更佳,氫原子進而佳。 式(f1-1)中,nf 1為0~5之整數,以0~3之整數較佳,1或2更佳。
式(f1-1)中,Rf 101為含有氟原子之有機基,以含有氟原子之烴基較佳。 作為含有氟原子之烴基,可為直鏈狀、支鏈狀或環狀之任一者,以碳原子數為1~20較佳,碳原子數1~15更佳,碳原子數1~10特佳。 又,含有氟原子之烴基,以該烴基中之氫原子的25%以上經氟化較佳,50%以上經氟化更佳,60%以上經氟化,由浸漬曝光時之阻劑膜的疏水性提升來看特佳。 其中,作為Rf 101,以碳原子數1~6之氟化烴基更佳,三氟甲基、-CH 2-CF 3、-CH 2-CF 2-CF 3、-CH(CF 3) 2、-CH 2-CH 2-CF 3、-CH 2-CH 2-CF 2-CF 2-CF 2-CF 3特佳。
(F)成分之重量平均分子量(Mw)(以凝膠滲透色層分析之聚苯乙烯換算基準),以1000~50000較佳,5000~40000更佳,10000~30000最佳。若為此範圍之上限值以下,則具有作為阻劑使用之對阻劑用溶劑之充分的溶解性,若為此範圍之下限值以上,則阻劑膜之撥水性為良好。 (F)成分之分散度(Mw/Mn),以1.0~5.0較佳,1.0~3.0更佳,1.0~2.5最佳。
本實施形態之阻劑組成物中,(F)成分,可單獨使用1種,亦可併用2種以上。 阻劑組成物含有(F)成分時,(F)成分之含量,相對於(A)成分100質量份而言,以0.5~10質量份較佳,1~10質量份更佳。
≪有機溶劑成分(S)≫ 本實施形態之阻劑組成物,可將阻劑材料溶解於有機溶劑成分(以下稱為「(S)成分」)來製造。 作為(S)成分,只要是溶解使用之各成分,可做成均勻的溶液者即可,可自以往作為化學增強性阻劑組成物之溶劑的公知者之中任意者適當選擇來使用。 作為(S)成分,可舉例例如γ-丁內酯等之內酯類;丙酮、甲基乙基酮、環己酮、甲基-n-戊基酮、甲基異戊基酮、2-庚酮等之酮類;乙二醇、二乙二醇、丙二醇、二丙二醇等之多元醇類;乙二醇單乙酸酯、二乙二醇單乙酸酯、丙二醇單乙酸酯,或二丙二醇單乙酸酯等之具有酯鍵之化合物、前述多元醇類或前述具有酯鍵之化合物的單甲基醚、單乙基醚、單丙基醚、單丁基醚等之單烷基醚或單苯基醚等之具有醚鍵之化合物等之多元醇類的衍生物[此等之中,以丙二醇單甲基醚乙酸酯(PGMEA)、丙二醇單甲基醚(PGME)較佳];如二
Figure 110144337-A0304-1
烷之環式醚類,或乳酸甲酯、乳酸乙酯(EL)、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、丙酮酸甲酯、丙酮酸乙酯、甲氧基丙酸甲酯、乙氧基丙酸乙基等之酯類;苯甲醚、乙基苄基醚、甲苯酚基甲基醚、二苯基醚、二苄基醚、苯乙醚、丁基苯基醚、乙苯、二乙苯、戊基苯、異丙苯、甲苯、二甲苯、異丙基甲苯、三甲苯等之芳香族系有機溶劑、二甲基亞碸(DMSO)等。 本實施形態之阻劑組成物中,(S)成分可單獨使用1種,亦可作為2種以上之混合溶劑來使用。其中,以PGMEA、PGME、γ-丁內酯、EL、環己酮較佳。
又,作為(S)成分,以混合PGMEA與極性溶劑而成之混合溶劑亦較佳。其摻合比(質量比),雖考慮PGMEA與極性溶劑之相溶性等適當地適宜決定即可,但較佳為定為1:9~9:1,更佳為定為2:8~8:2之範圍內較佳。 更具體而言,作為極性溶劑摻合EL或環己酮時,PGMEA:EL或環己酮之質量比,較佳為1:9~9:1,更佳為2:8~8:2。又,作為極性溶劑摻合PGME時,PGMEA:PGME之質量比,較佳為1:9~9:1,更佳為2:8~8:2,進而佳為3:7~7:3。進而,PGMEA與PGME與環己酮之混合溶劑亦較佳。 又,作為(S)成分,其他以選自PGMEA及EL中之至少1種與γ-丁內酯之混合溶劑亦較佳。此時,作為混合比例,前者與後者之質量比,較佳為成為70:30~95:5。 (S)成分之使用量無特別限定,以可塗佈於基板等之濃度,視塗佈膜厚適當地設定。一般而言以阻劑組成物之固體成分濃度成為0.1~20質量%,較佳為成為0.2~15質量%之範圍內的方式使用(S)成分。
本實施形態之阻劑組成物中,進而依希望可適當添加含有具混溶性之添加劑,例如為了改良阻劑膜之性能的加成性樹脂、溶解抑制劑、塑化劑、安定劑、著色劑、防光暈劑、染料等。
本實施形態之阻劑組成物,使上述阻劑材料溶解於(S)成分後,亦可使用聚醯亞胺多孔質膜、聚醯胺醯亞胺多孔質膜等,進行雜質等之除去。例如,亦可使用由聚醯亞胺多孔質膜而成之過濾器、由聚醯胺醯亞胺多孔質膜而成之過濾器、由聚醯亞胺多孔質膜及聚醯胺醯亞胺多孔質膜而成之過濾器等,進行阻劑組成物之過濾。作為前述聚醯亞胺多孔質膜及前述聚醯胺醯亞胺多孔質膜,可例示例如日本特開2016-155121號公報中記載者等。
以上說明之本實施形態之阻劑組成物,包含上述化合物(D01)及化合物(D02)。 化合物(D02),由於於阻劑膜之未曝光部的淬滅能力高,故可使形成之阻劑圖型的粗糙度減低,但有感度降低的傾向。 另一方面,化合物(D01),於阻劑膜之未曝光部具有淬滅能力,且陰離子部為具有酯鍵作為極性基的磺酸,故於阻劑膜之曝光部產生較化合物(D02)強的酸,可促進藉由自(B)成分產生之強酸而進行之(A)成分的脫保護反應。 藉由在化合物(D02)中組合化合物(D01),例如,相較於組合於陰離子部具有羧酸之光崩壞性鹼之情形,感度較高。此外,藉由化合物(D01)與化合物(D02)之相乘效果,粗糙度減低性亦提升。 據上,依據本實施形態之阻劑組成物,可使感度及粗糙度減低性皆提升。
(阻劑圖型形成方法) 本發明之第2態樣之阻劑圖型形成方法,為具有下述步驟的方法:於支撐體上,使用上述本發明之第1態樣之阻劑組成物形成阻劑膜的步驟、將前述阻劑膜曝光的步驟,及將前述曝光後之阻劑膜顯影形成阻劑圖型的步驟。 作為該阻劑圖型形成方法之一實施形態,可舉例例如如下述進行之阻劑圖型形成方法。
首先,將上述實施形態之阻劑組成物以旋塗器等塗佈於支撐體上,藉由例如80~150℃之溫度條件施行烘烤(塗佈後烘烤(PAB))處理40~120秒,較佳為施行60~90秒來形成阻劑膜。 接著,對該阻劑膜,使用例如電子束描繪裝置、ArF曝光裝置等之曝光裝置,藉由透過形成有指定圖型之遮罩(遮罩圖型)之曝光或不透過遮罩圖型之電子束之直接照射所致之描繪等進行選擇性曝光後,藉由例如80~150℃之溫度條件施行烘烤(曝光後烘烤(PEB))處理40~120秒,較佳為施行60~90秒。 接著,將前述阻劑膜顯影處理。顯影處理為鹼顯影流程時,使用鹼顯影液,溶劑顯影流程時,使用含有有機溶劑之顯影液(有機系顯影液)來進行。
顯影處理後,較佳為進行清洗處理。清洗處理為鹼顯影流程時,以使用純水之水清洗較佳,溶劑顯影流程時,以使用含有有機溶劑之清洗液較佳。 溶劑顯影流程時,前述顯影處理或清洗處理後,亦可進行藉由超臨界流體去除附著於圖型上之顯影液或清洗液的處理。 顯影處理後或清洗處理後,進行乾燥。又,視情況,上述顯影處理後亦可進行烘烤處理(後烘烤)。 如此進行,可形成阻劑圖型。
作為支撐體無特別限定,可使用以往公知者,可舉例例如電子零件用之基板,或於此形成有指定配線圖型者等。更具體而言,可舉例矽晶圓、銅、鉻、鐵、鋁等之金屬製之基板,或玻璃基板等。作為配線圖型之材料,可使用例如銅、鋁、鎳、金等。 又,作為支撐體,可為於如上述之基板上,設置無機系及/或有機系之膜而成者。作為無機系之膜,可舉例無機防反射膜(無機BARC)。作為有機系之膜,可舉例有機防反射膜(有機BARC),或多層阻劑法中之下層有機膜等之有機膜。 此處,所謂多層阻劑法,係指於基板上,設置至少一層之有機膜(下層有機膜),與至少一層之阻劑膜(上層阻劑膜),將於上層阻劑膜形成之阻劑圖型作為遮罩進行下層有機膜之圖型化的方法,可形成高長寬比之圖型。即,依據多層阻劑法,藉由下層有機膜可確保需要的厚度,故可將阻劑膜薄膜化,可形成高長寬比之細微圖型。 多層阻劑法中,基本上,可區分成做成上層阻劑膜與下層有機膜之二層結構的方法(2層阻劑法),及做成於上層阻劑膜與下層有機膜之間設置一層以上之中間層(金屬薄膜等)的三層以上之多層結構的方法(3層阻劑法)。
使用於曝光之波長無特別限定,可使用ArF準分子雷射、KrF準分子雷射、F 2準分子雷射、EUV(極紫外線)、VUV(真空紫外線)、EB(電子束)、X射線、軟X射線等之放射線來進行。前述阻劑組成物,作為KrF準分子雷射、ArF準分子雷射、EB或EUV用之有用性高,作為ArF準分子雷射之有用性更高。
阻劑膜之曝光方法,可為在空氣或氮等之惰性氣體中進行之通常的曝光(乾式曝光),亦可為液浸曝光(Liquid Immersion Lithography),但以液浸曝光較佳。 液浸曝光,係預先在阻劑膜與曝光裝置之最下位置的透鏡間,以具有較空氣之折射率大之折射率的溶劑(液浸介質)填滿,在該狀態下進行曝光(浸漬曝光)的曝光方法。 作為液浸介質,以具有較空氣之折射率大且較曝光之阻劑膜的折射率小之折射率的溶劑較佳。作為該溶劑之折射率,只要在前述範圍內便無別限制。 作為具有較空氣之折射率大且較前述阻劑膜的折射率小之折射率的溶劑,可舉例例如水、氟系惰性液體、矽系溶劑、烴系溶劑等,例如,水、氟系惰性液體、矽系溶劑、烴系溶劑等。 作為氟系惰性液體的具體例,可舉例以C 3HCl 2F 5、C 4F 9OCH 3、C 4F 9OC 2H 5、C 5H 3F 7等之氟系化合物為主成分之液體等,以沸點為70~180℃者較佳,80~160℃者更佳。氟系惰性液體若為具有上述範圍之沸點者,則曝光結束後,可以簡便的方法進行用於液浸之介質的去除故較佳。 作為氟系惰性液體,特別以烷基之氫原子全部被氟原子取代而成之全氟烷基化合物較佳。作為全氟烷基化合物,具體而言,可舉例全氟烷基醚化合物、全氟烷胺化合物。 進而,具體而言,作為前述全氟烷基醚化合物,可舉例全氟(2-丁基-四氫呋喃)(沸點102℃),作為前述全氟烷胺化合物,可舉例全氟三丁胺(沸點174℃)。 作為液浸介質,由成本、安全性、環境問題、通用性等之觀點來看,較佳使用水。
作為於鹼顯影流程中用於顯影處理之鹼顯影液,可舉例例如0.1~10質量%氫氧化四甲銨(TMAH)水溶液。 作為於溶劑顯影流程中用於顯影處理之有機系顯影液所含有的有機溶劑,只要是可溶解(A)成分(曝光前之(A)成分)者即可,可自公知的有機溶劑中適當地選擇。具體而言,可舉例酮系溶劑、酯系溶劑、醇系溶劑、腈系溶劑、醯胺系溶劑、醚系溶劑等之極性溶劑、烴系溶劑等。 酮系溶劑為結構中含有C-C(=O)-C之有機溶劑。酯系溶劑為結構中含有C-C(=O)-O-C之有機溶劑。醇系溶劑為結構中含有醇性羥基之有機溶劑。「醇性羥基」,係指鍵結於脂肪族烴基之碳原子的羥基。腈系溶劑為結構中含有腈基之有機溶劑。醯胺系溶劑為結構中含有醯胺基之有機溶劑。醚系溶劑為結構中含有C-O-C之有機溶劑。 有機溶劑之中,亦存在於結構中含有複數種之具有上述各溶劑特徵之官能基的有機溶劑,此情形中,定為皆符合含有該有機溶劑所具有的官能基之任一溶劑種類者。例如,二乙二醇單甲基醚,定為皆屬於上述分類中之醇系溶劑、醚系溶劑之任一者。 烴系溶劑由可經鹵化之烴而成,為不具有鹵素原子以外之取代基的烴溶劑。作為鹵素原子,以氟原子較佳。 有機系顯影液所含有之有機溶劑,在上述之中,以極性溶劑較佳,以酮系溶劑、酯系溶劑、腈系溶劑等較佳。
作為酮系溶劑,可舉例例如1-辛酮、2-辛酮、1-壬酮、2-壬酮、丙酮、4-庚酮、1-己酮、2-己酮、二異丁基酮、環己酮、甲基環己酮、苯基丙酮、甲基乙基酮、甲基異丁基酮、乙醯丙酮、丙酮基丙酮、紫羅酮、二丙酮基醇、乙醯基甲醇、苯乙酮、甲基萘基酮、異佛酮、碳酸丙烯酯、γ-丁內酯、甲基戊基酮(2-庚酮)等。此等之中,作為酮系溶劑,以甲基戊基酮(2-庚酮)較佳。
作為酯系溶劑,可舉例例如乙酸甲酯、乙酸丁酯、乙酸乙酯、乙酸異丙酯、乙酸戊酯、乙酸異戊酯、甲氧基乙酸乙酯、乙氧基乙酸乙酯、乙二醇單乙基醚乙酸酯、乙二醇單丙基醚乙酸酯、乙二醇單丁基醚乙酸酯、乙二醇單苯基醚乙酸酯、二乙二醇單甲基醚乙酸酯、二乙二醇單丙基醚乙酸酯、二乙二醇單苯基醚乙酸酯、二乙二醇單丁基醚乙酸酯、二乙二醇單乙基醚乙酸酯、2-甲氧基丁基乙酸酯、3-甲氧基丁基乙酸酯、4-甲氧基丁基乙酸酯、3-甲基-3-甲氧基丁基乙酸酯、3-乙基-3-甲氧基丁基乙酸酯、丙二醇單甲基醚乙酸酯、丙二醇單乙基醚乙酸酯、丙二醇單丙基醚乙酸酯、2-乙氧基丁基乙酸酯、4-乙氧基丁基乙酸酯、4-丙氧基丁基乙酸酯、2-甲氧基戊基乙酸酯、3-甲氧基戊基乙酸酯、4-甲氧基戊基乙酸酯、2-甲基-3-甲氧基戊基乙酸酯、3-甲基-3-甲氧基戊基乙酸酯、3-甲基-4-甲氧基戊基乙酸酯、4-甲基-4-甲氧基戊基乙酸酯、丙二醇二乙酸酯、甲酸甲酯、甲酸乙酯、甲酸丁酯、甲酸丙酯、乳酸乙酯、乳酸丁酯、乳酸丙酯、碳酸乙酯、碳酸丙酯、碳酸丁酯、丙酮酸甲酯、丙酮酸乙酯、丙酮酸丙酯、丙酮酸丁酯、乙醯乙酸甲酯、乙醯乙酸乙酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、丙酸異丙酯、2-羥基丙酸甲酯、2-羥基丙酸乙酯、甲基-3-甲氧基丙酸酯、乙基-3-甲氧基丙酸酯、乙基-3-乙氧基丙酸酯、丙基-3-甲氧基丙酸酯等。此等之中,作為酯系溶劑,以乙酸丁酯較佳。
作為腈系溶劑,可舉例例如乙腈、丙腈、戊腈、丁腈等。
有機系顯影液中,視需要可摻合公知的添加劑。作為該添加劑,可舉例例如界面活性劑。作為界面活性劑雖無特別限定,但可使用例如離子性或非離子性之氟系及/或矽系界面活性劑等。作為界面活性劑,以非離子性之界面活性劑較佳,非離子性之氟系界面活性劑或非離子性之矽系界面活性劑更佳。 摻合界面活性劑時,其摻合量相對於有機系顯影液之總量而言,通常為0.001~5質量%,以0.005~2質量%較佳,0.01~0.5質量%更佳。
顯影處理,可藉由公知的顯影方法來實施,可舉例例如於顯影液中將支撐體浸漬一定時間的方法(浸漬法)、在支撐體表面利用表面張力堆聚顯影液而靜止一定時間的方法(puddle法)、將顯影液噴霧在支撐體表面的方法(噴霧法)、在以一定速度旋轉的支撐體上以一定速度一邊使顯影液釋出噴嘴掃描一邊持續釋出顯影液的方法(動態分配法)等。
作為溶劑顯影流程中用於顯影處理後之清洗處理的清洗液所含有的有機溶劑,可適當地選擇使用例如在作為前述有機系顯影液中使用之有機溶劑所舉出之有機溶劑之中,難以溶解阻劑圖型者。通常使用選自烴系溶劑、酮系溶劑、酯系溶劑、醇系溶劑、醯胺系溶劑及醚系溶劑中之至少1種類的溶劑。此等之中以選自烴系溶劑、酮系溶劑、酯系溶劑、醇系溶劑及醯胺系溶劑中之至少1種類較佳,選自醇系溶劑及酯系溶劑中之至少1種類更佳,醇系溶劑特佳。 清洗液中使用之醇系溶劑,以碳原子數6~8的1元醇較佳,該1元醇可為直鏈狀、分支狀或環狀之任一者。具體而言,可舉例1-己醇、1-庚醇、1-辛醇、2-己醇、2-庚醇、2-辛醇、3-己醇、3-庚醇、3-辛醇、4-辛醇、苄醇等。此等之中,以1-己醇、2-庚醇、2-己醇較佳,1-己醇、2-己醇更佳。 此等之有機溶劑,可單獨使用任1種,亦可併用2種以上。又,亦可與上述之外之有機溶劑或水混合使用。惟,若考慮顯影特性,清洗液中之水的摻合量,相對於清洗液之總量而言,以30質量%以下較佳,10質量%以下更佳,5質量%以下進而佳,3質量%以下特佳。 清洗液中,視需要可摻合公知的添加劑。作為該添加劑,可舉例例如界面活性劑。界面活性劑,可舉例與前述相同者,以非離子性之界面活性劑較佳,非離子性之氟系界面活性劑,或非離子性之矽系界面活性劑更佳。 摻合界面活性劑時,其摻合量,相對於清洗液之總量而言,通常為0.001~5質量%,以0.005~2質量%較佳,0.01~0.5質量%更佳。
使用清洗液之清洗處理(洗淨處理),可藉由公知的清洗方法來實施。作為該清洗處理之方法,可舉例例如在以一定速度旋轉的支撐體上持續釋出清洗液的方法(旋轉塗佈法)、於清洗液中將支撐體浸漬一定時間的方法(浸漬法)、將清洗液噴霧在支撐體表面的方法(噴霧法)等。
依據以上說明之本實施形態之阻劑圖型形成方法,由於使用上述阻劑組成物,故可形成謀求高感度,且粗糙度之減低性良好的阻劑圖型。 [實施例]
以下,藉由實施例進一步詳細說明本發明,但本發明並不因此等之例而有所限定。
<高分子化合物之製造> 本實施例所使用之高分子化合物(A-1)~(A-8),分別以指定的莫耳比使用衍生構成各高分子化合物之結構單元之單體,藉由進行自由基聚合而得。 關於所得之各高分子化合物,分別藉由GPC測定(標準聚苯乙烯換算)求出重量平均分子量(Mw)及分子量分散度(Mw/Mn)。 又,關於所得之各高分子化合物,藉由碳13核磁共振譜(600MHz_ 13C-NMR)求出共聚合組成比(結構式中之各結構單元之比例(莫耳比))。
Figure 02_image129
高分子化合物(A-1):重量平均分子量(Mw)7000、分子量分散度(Mw/Mn)1.60、l/m=50/50。 高分子化合物(A-2):重量平均分子量(Mw)7000、分子量分散度(Mw/Mn)1.58、l/m=50/50。 高分子化合物(A-3):重量平均分子量(Mw)7000、分子量分散度(Mw/Mn)1.60、l/m=50/50。 高分子化合物(A-4):重量平均分子量(Mw)9000、分子量分散度(Mw/Mn)1.70、l/m=40/60。
Figure 02_image131
高分子化合物(A-5):重量平均分子量(Mw)10000、分子量分散度(Mw/Mn)1.70、l/m=40/60。 高分子化合物(A-6):重量平均分子量(Mw)10000、分子量分散度(Mw/Mn)1.70、l/m=40/60。 高分子化合物(A-7):重量平均分子量(Mw)9000、分子量分散度(Mw/Mn)1.70、l/m/n=40/50/10。 高分子化合物(A-8):重量平均分子量(Mw)9000、分子量分散度(Mw/Mn)1.70、l/m/n=40/50/10。
<阻劑組成物之調製> (實施例1~18、比較例1~5) 藉由混合並溶解表1及2所示之各成分,分別調製各例之阻劑組成物。
Figure 02_image133
Figure 02_image135
表1及2中,各縮寫分別具有以下的意思。[ ]內之數值為摻合量(質量份)。 (A)-1~(A)-8:上述高分子化合物(A-1)~(A-8)。 (B)-1~(B)-3:由下述化學式(B-1)~(B-3)所分別表示之化合物而成之酸產生劑。
Figure 02_image137
(D01)-1~(D01)-7:由下述化學式(D01-1)~(D01-7)所分別表示之化合物而成之酸擴散控制劑。
Figure 02_image139
Figure 02_image141
(D02)-1~(D02)-3:由下述化學式(D02-1)~(D02-3)所分別表示之化合物而成之酸擴散控制劑。
Figure 02_image143
(D3)-1~(D3)-3:由下述化學式(D3-1)~(D3-3)所分別表示之化合物而成之酸擴散控制劑。
Figure 02_image145
(E)-1:水楊酸 (F)-1:下述化學式(F-1)所示之高分子化合物。藉由GPC測定求出之標準聚苯乙烯換算之重量平均分子量(Mw)為20000,分子量分散度(Mw/Mn)為1.70。藉由 13C-NMR求出之共聚合組成比(結構式中之各結構單元之比例(莫耳比))為l/m=80/20。 (S)-1:丙二醇單甲基醚乙酸酯/丙二醇單甲基醚/環己酮=55/20/25(質量比)之混合溶劑。
Figure 02_image147
<阻劑圖型之形成> 於12英吋之矽晶圓上,使用旋塗器塗佈有機系防反射膜組成物「ARC29」(Brewer Science公司製),於加熱板上以205℃、60秒燒成並使其乾燥,藉此形成膜厚98nm之有機系防反射膜。 將各例之阻劑組成物分別使用旋塗器塗佈於防反射膜上,於加熱板上,以100℃進行60秒之預烘烤(PAB)處理,進行乾燥,藉此形成膜厚100nm之阻劑膜。 接著,對前述阻劑膜,藉由液浸用ArF曝光裝置XT-1900Gi[ASML公司製;NA(開口數)=1.35,Dipole(in/out =0.78/0.97)with TE Polarization,液浸介質:水],透過光罩(6%半色調),選擇性地照射ArF準分子雷射(193nm)。之後,以90℃進行60秒之PEB處理。 接著,於23℃以2.38質量%之TMAH水溶液(商品名:NMD-3,東京應化工業股份有限公司製)進行10秒之鹼顯影,之後,使用純水進行30秒之水清洗,進行甩動乾燥。其結果,任一例中皆分別形成線寬50nm、間距100nm之1:1的線和空間(LS)圖型。
[最適曝光量(Eop)之評估] 求出藉由上述<阻劑圖型之形成>形成目標尺寸之LS圖型的最適曝光量Eop(mJ/cm 2)。將此作為「Eop(mJ/cm 2)」表示於表3及4。
[LWR(線寬粗糙度)之評估] 關於上述<阻劑圖型之形成>中形成之LS圖型,求出表示LWR之尺度的3σ。將此作為「LWR(nm)」表示於表3及4。 「3σ」表示藉由測長SEM(掃描電子顯微鏡,加速電壓800V,商品名:CG-6300,日立先端科技公司製),於線之長度方向測定400處線位置,自其測定結果求得之標準偏差(σ)的3倍值(3σ)(單位:nm)。 該3σ之值越小,意指線側壁之粗糙度越小,可得到更均勻的寬之LS圖型。
Figure 02_image149
Figure 02_image151
如表3及4所示,可確認到實施例之阻劑組成物,與比較例之阻劑組成物相比,感度及粗糙度減低性皆為良好。
比較例1之阻劑組成物,由於不含有化合物(D01),僅含有化合物(D02),故與以往之阻劑組成物相比雖粗糙度減低性為良好,但感度差。 比較例2之阻劑組成物,由於不含有化合物(D02),僅含有化合物(D01),故與以往之阻劑組成物相比雖感度為良好,但粗糙度減低性差。
比較例3~5之阻劑組成物,由於含有化合物(D01),且含有具有特定磺酸作為陰離子部之化合物(D3-1),或含有具有特定磺酸作為陰離子部之化合物(D3-2)或化合物(D3-3)來代替化合物(D02),故與實施例之阻劑組成物相比,感度及粗糙度減低性皆差。
以上,雖說明本發明之較佳的實施例,但本發明不限定於此等實施例。在不脫離本發明之旨趣的範圍內,構成的加成、省略、取代及其他變更為可能。本發明並不因前述說明而有所限定,僅依據添附之請求項的範圍有所限定。
Figure 110144337-A0101-11-0002-2

Claims (5)

  1. 一種阻劑組成物,其係藉由曝光而產生酸,且藉由酸之作用而對顯影液之溶解性改變之阻劑組成物,其含有: 藉由酸之作用而對顯影液之溶解性改變之基材成分(A)、 藉由曝光而產生酸之酸產生劑成分(B),及 控制自前述酸產生劑成分(B)藉由曝光而產生之酸的擴散之光崩壞性鹼(D0); 前述光崩壞性鹼(D0),包含下述一般式(d0-1)所示之化合物(D01)及下述一般式(d0-2)所示之化合物(D02),
    Figure 03_image001
    [式(d0-1)中,Rd 01為可具有取代基之鏈狀或環狀之脂肪族烴基;n 01為1~10之整數;m為1以上之整數,M m+為m價之有機陽離子; 式(d0-2)中,Rd 02為具有氧原子(=O)之環狀之脂肪族烴基;m為1以上之整數,M m+為m價之有機陽離子]。
  2. 如請求項1之阻劑組成物,其中前述式(d0-1)中,n 01為2~4之整數。
  3. 如請求項1之阻劑組成物,其中前述式(d0-1)中,Rd 01為具有氧原子(=O)之環狀之脂肪族烴基。
  4. 如請求項1~3中任一項之阻劑組成物,其中前述式(d0-2)中,Rd 02為具有氧原子(=O)之碳原子數4~20之環狀之脂肪族烴基。
  5. 一種阻劑圖型形成方法,其具有於支撐體上,使用如請求項1之阻劑組成物形成阻劑膜的步驟、將前述阻劑膜曝光的步驟,及將前述曝光後之阻劑膜顯影形成阻劑圖型的步驟。
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