TW202349116A - 樹脂組成物、光阻膜、光阻圖案形成方法、電子器件之製造方法、電子器件 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種感光化射線性或感放射線性樹脂組成物,其在形成光阻圖案並將其用作蝕刻遮罩對被蝕刻物進行蝕刻來形成圖案時,圖案轉印性優異,並且對被蝕刻物進行蝕刻而形成的圖案的LWR性能優異。本發明之感光化射線性或感放射線性樹脂組成物包含:包含由式(I)表示的重複單元及由式(II)表示的重複單元並且藉由曝光主鏈被切斷的樹脂;及具有兩個以上藉由曝光而分解的離子對的化合物,上述樹脂的重量平均分子量為15000以上。
Description
本發明涉及感光化射線性或感放射線性樹脂組成物、光阻膜、光阻圖案形成方法、電子器件之製造方法及電子器件。
自開發了KrF準分子雷射(248nm)用光阻以來,為了補償因光吸收所致的感度降低,開始採用利用化學增幅之光阻圖案形成方法。例如,在正型化學增幅法中,首先,曝光部中所包含的光酸產生劑藉由光照射分解而產生酸。而且,在曝光後的烘烤(PEB:Post Exposure Bake)過程等中,藉由所產生的酸的觸媒作用將感光化射線性或感放射線性樹脂組成物中所包含的樹脂所具有的鹼不溶性之基團改變為鹼可溶性之基團等,從而使對於顯影液的溶解性發生變化。然後,例如使用鹼性水溶液進行顯影。藉此,去除曝光部並得到所期望的光阻圖案。
為了半導體元件之微細化,曝光光源之短波長化及投影透鏡之高數值孔徑(高NA)化得到發展,目前已開發出以具有193nm波長之ArF準分子雷射作為光源的曝光機。又,最近,正在研究以極紫外線(EUV光:Extreme Ultraviolet)及電子束(EB:Electron Beam)作為光源的光阻圖案形成方法。
在此等現狀之下,作為感光化射線性或感放射線性樹脂組成物,已提出了各種構成。
例如,在專利文獻1中,作為在形成超微細光阻圖案(例如,40nm以下)時能夠形成解析度極其優異之光阻圖案的正型光阻組成物,揭示了「一種正型光阻組成物,其含有(A)特定光酸產生劑;及(B)樹脂,該樹脂具有含有與特定光酸產生劑中的離子性基相互作用的相互作用性基的重複單元(b1),並且藉由X射線、電子束或極紫外線之照射而主鏈分解」。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
專利文獻1:國際公開第2021-153466號
[發明所欲解決之課題]
本發明人等發現,在將由專利文獻1中所記載的光阻組成物形成的光阻圖案用作蝕刻遮罩對被蝕刻物進行蝕刻來形成圖案時,在兼顧圖案轉印性和對被蝕刻物進行蝕刻而形成的圖案的LWR(Line Width Roughness)性能方面,有進一步改進之餘地。
此處,所謂圖案轉印性係與當對光阻圖案的線寬與對被蝕刻物進行蝕刻而形成的圖案的線寬進行比較時的線寬之差有關的指標,所謂圖案轉印性優異係意指上述差小。
於是,本發明之課題在於提供一種感光化射線性或感放射線性樹脂組成物,其在形成光阻圖案並將其用作蝕刻遮罩對被蝕刻物進行蝕刻來形成圖案時,圖案轉印性優異,並且對被蝕刻物進行蝕刻而形成的圖案的LWR性能優異。
又,本發明之課題在於提供一種涉及上述感光化射線性或感放射線性樹脂組成物的光阻膜、光阻圖案形成方法、電子器件之製造方法及電子器件。
[解決課題之手段]
本發明人等為解決上述課題進行了深入研究,結果發現藉由以下之構成能夠解決上述課題。
〔1〕
一種感光化射線性或感放射線性樹脂組成物,其包含:包含由後述式(I)表示的重複單元及由後述式(II)表示的重複單元並且藉由曝光主鏈被切斷的樹脂;及
具有兩個以上藉由曝光而分解的離子對的化合物,
上述樹脂的重量平均分子量為15000以上。
〔2〕
如〔1〕所述之感光化射線性或感放射線性樹脂組成物,其中,上述樹脂具有選自由羥基、胺基、羧基、醯胺基及硫醇基所組成之群組中的至少一種基團。
〔3〕
如〔1〕或〔2〕所述之感光化射線性或感放射線性樹脂組成物,其中,上述樹脂的重量平均分子量為20000以上。
〔4〕
如〔1〕至〔3〕中任一項所述之感光化射線性或感放射線性樹脂組成物,其中,上述樹脂的重量平均分子量為30000以上。
〔5〕
如〔1〕至〔4〕中任一項所述之感光化射線性或感放射線性樹脂組成物,其中,上述樹脂的多分散性為2.0以下。
〔6〕
如〔1〕至〔5〕中任一項所述之感光化射線性或感放射線性樹脂組成物,其中,上述樹脂的多分散性為1.7以下。
〔7〕
如〔1〕至〔6〕中任一項所述之感光化射線性或感放射線性樹脂組成物,其中,具有兩個以上上述藉由曝光而分解的離子對的化合物之含量,相對於上述感光化射線性或感放射線性樹脂組成物的總固體成分為0.05~0.50mmol/g。
〔8〕
一種光阻膜,其使用〔1〕至〔7〕中任一項所述之感光化射線性或感放射線性樹脂組成物而形成。
〔9〕
一種光阻圖案形成方法,其具有:
使用〔1〕至〔7〕中任一項所述之感光化射線性或感放射線性樹脂組成物在基板上形成光阻膜之製程1;
對上述光阻膜進行曝光之製程2;及
使用包含有機溶劑之顯影液,對上述曝光後之光阻膜進行顯影以獲得光阻圖案之製程3。
〔10〕
如〔9〕所述之光阻圖案形成方法,其中,在上述製程3之後,進一步具有用包含有機溶劑之沖洗液清洗上述光阻圖案之製程4。
〔11〕
如〔9〕所述之光阻圖案形成方法,其中,當上述光阻圖案形成方法在上述製程3之後不具有用包含有機溶劑之沖洗液清洗上述光阻圖案之製程4時,上述顯影液包含兩種以上的有機溶劑,
而當上述光阻圖案形成方法在上述製程3之後具有用包含有機溶劑之沖洗液清洗上述光阻圖案之製程4時,上述顯影液及上述沖洗液中之至少一方包含兩種以上的有機溶劑。
〔12〕
如〔11〕所述之光阻圖案形成方法,其中,
上述兩種以上的有機溶劑包含第一有機溶劑及第二有機溶劑,
上述第一有機溶劑的沸點高於上述第二有機溶劑的沸點,
上述第一有機溶劑的ClogP值大於上述第二有機溶劑的ClogP值。
〔13〕
一種電子器件之製造方法,其包括〔9〕至〔12〕中任一項所述之光阻圖案形成方法。
〔14〕
一種電子器件,其藉由〔13〕所述之電子器件之製造方法製造。
[發明效果]
根據本發明,可提供一種感光化射線性或感放射線性樹脂組成物,其在形成光阻圖案並將其用作蝕刻遮罩對被蝕刻物進行蝕刻來形成圖案時,圖案轉印性優異,並且對被蝕刻物進行蝕刻而形成的圖案的LWR性能優異。
又,根據本發明,可提供一種涉及上述感光化射線性或感放射線性樹脂組成物的光阻膜、光阻圖案形成方法、電子器件之製造方法及電子器件。
以下,對本發明進行詳細說明。
以下所記載的對構成要素之說明,有時係基於本發明之代表性實施態樣而進行,但本發明並不限定於該等實施態樣。
本說明書中的「取代基」,若無特別指明,則較佳為一價的取代基。
本說明書中之所謂「有機基」,係指包含至少一個碳原子的基團。
本說明書中之所謂「光化射線」或「放射線」,例如,係意指以水銀燈之明線光譜、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。本說明書中之所謂「光」,係意指光化射線或放射線。
本說明書中之所謂「曝光」,若無特別指明,則不僅包括利用以水銀燈之明線光譜、準分子雷射為代表的遠紫外線、極紫外線、及X射線等進行的曝光,亦包括利用電子束及離子束等粒子束進行的描繪。
本說明書中,所謂「~」係以將其前後記載之數值作為下限值及上限值而包含之含意來使用。
本說明書中所記載之二價的基團之鍵結方向,若無特別指明,則並無特別限定。例如,由「X-Y-Z」所成之式表示的化合物中,當Y為-COO-時,Y既可以為-CO-O-,亦可以為-O-CO-。又,上述化合物既可以為「X-CO-O-Z」,亦可以為「X-O-CO-Z」。
本說明書中之「ppm」係意指「parts-per-million(10
-6)」,「ppb」係意指「parts-per-billion(10
-9)」,「ppt」係意指「parts-per-trillion(10
-12)」。
在本說明書中,樹脂的重量平均分子量(Mw)、數量平均分子量(Mn)及多分散性(亦稱為分子量分佈)(Mw/Mn)係以利用GPC(Gel Permeation Chromatography)裝置(東曹(Tosoh)公司製HLC-8120GPC)藉由GPC測定(溶媒:四氫呋喃,流量(樣品注入量):10μL,管柱:東曹公司製TSK gel Multipore HXL-M,管柱溫度:40℃,流速:1.0mL/分,檢測器:示差折射率檢測器(Refractive Index Detector))而得到的聚苯乙烯換算值來定義。
ClogP值係利用可從日光化學信息系統股份有限公司(Daylight Chemical Information System, Inc)獲得的程序「CLOGP」計算的值。該程序提供藉由Hansch, Leo之片段法(參照下述文獻)計算出的「計算logP」之值。片段法基於化合物的化學結構,將化學結構分割成部分結構(片段)並將分配給該片段的logP貢獻部分相加以估算化合物的logP值。其詳情記載於以下文獻中。本說明書使用藉由程序CLOGP v4.82計算的ClogP值。
A. J. Leo, Comprehensive Medicinal Chemistry, Vol.4, C. Hansch, P. G. Sammnens, J. B. Taylor and C. A. Ramsden, Eds., p.295, Pergamon Press, 1990 C. Hansch & A. J. Leo. Substituent Constants For Correlation Analysis in Chemistry and Biology. John Wiley & Sons. A.J. Leo. Calculating logPoct from structure. Chem. Rev., 93, 1281-1306, 1993.
logP係意指分配係數P(Partition Coefficient)之常用對數,係以定量的數值表示在某種有機化合物在油(一般為1-辛醇)和水的兩相體系之平衡狀態下如何進行分配的物性值,用以下式表示。
logP=log(Coil/Cwater)
式中,Coil表示化合物在油相中之莫耳濃度,Cwater表示化合物在水相中之莫耳濃度。
logP值於0的兩側若向正方向變大則油溶性增加,若向負方向絕對值變大則水溶性增加,與有機化合物之水溶性呈負相關,作為評估有機化合物親水性和疏水性之參數被廣泛利用。
在本說明書中,作為鹵素原子,例如,可舉出氟原子、氯原子、溴原子及碘原子。
在本說明書中,所謂固體成分,係意指形成光阻膜之成分,不包含溶劑。又,只要係形成光阻膜之成分,即使其性狀為液體狀,亦視為固體成分。
[感光化射線性或感放射線性樹脂組成物]
本發明之感光化射線性或感放射線性樹脂組成物(以下,亦稱為「光阻組成物」)包含:包含由後述式(I)表示的重複單元及由後述式(II)表示的重複單元且藉由曝光主鏈被切斷的樹脂(以下,亦稱為「樹脂(C)」);及具有兩個以上藉由曝光而分解的離子對的化合物(以下,亦稱為「特定光酸產生劑」),上述樹脂的重量平均分子量為15000以上。
當使用上述構成的光阻組成物時,可解決本發明之課題的機理並不明確,但本發明人等推測如下。
當使用上述光阻組成物形成光阻圖案時,在樹脂(C)中由式(I)表示的重複單元中的由Y表示的極性基與特定光酸產生劑中的離子對藉由靜電相互作用形成締合狀態,其結果,可以獲得對有機系顯影液或蝕刻處理具有高耐性的光阻膜。
此處,由於上述特定光酸產生劑包含兩個以上離子對,因此可以在多個點處與上述極性基相互作用。因此,推測重量平均分子量為15000以上的高分子量之樹脂(C),如上所述,在多個點處疑似交聯,藉此形成分子量疑似更大的締合體。其結果,認為光阻膜對有機系顯影液或蝕刻處理的耐性變得更加優異,並且得到了優異的圖案轉印性之效果。
又,上述樹脂(C)藉由曝光主鏈被切斷,藉此分子量變低並增加對於顯影液的溶解性。亦即,在未曝光部和曝光部之間產生對於顯影液的溶解速度之差(所謂的溶解對比)。進一步,由上述Y表示的極性基與特定光酸產生劑中的離子對之間的締合狀態藉由曝光被解除,故上述溶解對比變得更大。因此,認為本發明之光阻組成物的LWR性能亦優異。
以下,將可獲得圖案轉印性更加優異及對被蝕刻物進行蝕刻而形成的圖案的LWR性能更加優異中的至少一項以上之效果,亦稱為本發明之效果更加優異。
以下,對本發明之光阻組成物所含有的成分進行說明。
〔藉由曝光主鏈被切斷的樹脂〕
光阻組成物包含含有由式(I)表示的重複單元及由式(II)表示的重複單元且藉由曝光主鏈被切斷的樹脂。
[化學式1]
[化學式2]
式(I)中,X表示鹵素原子。作為鹵素原子,例如,可舉出氟原子、氯原子、溴原子及碘原子,但從本發明之效果更加優異之觀點而言,較佳為氯原子、溴原子或碘原子,更佳為氯原子或碘原子,進一步較佳為氯原子。
式(I)中,Y表示由式(Y-1)表示的基團或由式(Y-2)表示的基團。式(Y-1)及(Y-2)中,波浪線部分表示鍵結位置。
此外,當式(I)中的Y為由式(Y-1)表示的基團時,及式(I)中的Y為由式(Y-2)表示的基團時,分別由以下重複單元表示。
[化學式3]
式(Y-1)中,R
2表示氫原子或一價的有機基。
作為由R
2表示的一價的有機基並無特別限定,例如,可舉出可以具有取代基的烷基、可以具有取代基的一價的芳香族基、或可以具有取代基的芳烷基等。
作為上述烷基、一價的芳香族基及芳烷基可以分別具有的取代基並無特別限定,可舉出選自由羥基、胺基、羧基、醯胺基及硫醇基所組成之群組中的至少一種基團(以下,亦稱為官能基B)。亦即,由R
2表示的一價的有機基可以為包含官能基B的一價的有機基。
上述胺基係由-NH
2、-NHR
5或-N(R
5)
2表示的官能基,其中,R
5表示一價的有機基。作為由R
5表示的一價的有機基,可舉出在由上述R
2表示的一價的有機基中例示的基團。
上述醯胺基係由-C(=O)-NHR
6或-NHC(=O)R
6(R
6表示氫原子或一價的有機基)表示的官能基。
上述硫醇基係由-SH表示的官能基。
作為由R
2表示的一價的有機基,從本發明之效果更加優異之觀點而言,較佳為可以具有取代基的烷基、或可以具有取代基的一價的芳香族基。
作為烷基可以為直鏈狀、支鏈狀及環狀中之任一者,例如,可舉出甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、第三丁基及正己基等直鏈狀或支鏈狀烷基;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等。
其中,作為烷基,較佳為直鏈狀烷基。上述直鏈狀烷基的碳數,較佳為1~20,更佳為1~6,進一步較佳為1或2,特佳為1。又,當烷基具有取代基時,較佳為在烷基末端具有取代基。烷基可以具有的取代基如上所述。
作為一價的芳香族基並無特別限定,可以為芳基或雜芳基中之任一者。
一價的芳香族基可以為單環及多環中之任一者,但環員原子的數量較佳為6~15,更佳為6~10。
其中,作為上述一價的芳香族基,較佳為苯基、萘基或蒽基,更佳為苯基或萘基,進一步較佳為苯基。
當上述苯基具有取代基時,較佳為在苯基的對位具有取代基。一價的芳香族基可以具有的取代基如上所述。
式(Y-2)中,R
3及R
4分別獨立地表示氫原子或一價的有機基。
作為由R
3及R
4表示的一價的有機基並無特別限定,例如,可舉出可以具有取代基的烷基、可以具有取代基的一價的芳香族基、或可以具有取代基的芳烷基等。
作為上述烷基、一價的芳香族基及芳烷基可以分別具有的取代基並無特別限定,可舉出官能基B。亦即,由R
3及R
4表示的一價的有機基分別獨立地可以係包含官能基B的一價的有機基。
其中,從本發明之效果更加優異之觀點而言,作為由R
3及R
4表示的一價的有機基,較佳為可以具有取代基的烷基。
作為烷基可以為直鏈狀、支鏈狀及環狀中之任一者,例如,可舉出甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、第三丁基及正己基等直鏈狀或支鏈狀烷基;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等。
其中,作為烷基,較佳為直鏈狀烷基。上述直鏈狀烷基的碳數,較佳為1~20,更佳為1~6,進一步較佳為1或2,特佳為1。又,當烷基具有取代基時,較佳為在烷基末端具有取代基。烷基可以具有的取代基如上所述。
從本發明之效果更加優異之觀點而言,由式(I)表示的重複單元之含量,相對於樹脂(C)中的所有重複單元,較佳為20~80莫耳%,更佳為30~70莫耳%。
式(II)中,R
1表示可以具有取代基的烷基,Ar表示可以具有取代基的一價的芳香族基。
作為由R
1表示的烷基可以為直鏈狀、支鏈狀或環狀中之任一者,例如,可舉出甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、第三丁基及正己基等直鏈狀或支鏈狀烷基;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等。
其中,作為烷基,較佳為直鏈狀烷基,更佳為碳數1~5之直鏈狀烷基,進一步較佳為碳數1或2之直鏈狀烷基。
上述烷基可以具有的取代基並無特別限定,可舉出官能基B。
作為由Ar表示的一價的芳香族基並無特別限定,可以為芳基或雜芳基中之任一者。
一價的芳香族基可以為單環及多環中之任一者,環員原子的數量較佳為6~15,更佳為6~10。
其中,作為上述一價的芳香族基,較佳為苯基、萘基或蒽基,更佳為苯基或萘基,進一步較佳為苯基。
當上述苯基具有取代基時,較佳為在苯基的對位具有取代基。一價的芳香族基可以具有的取代基如上所述。
作為上述一價的芳香族基可以具有的取代基並無特別限定,可舉出官能基B。當一價的芳香族基具有取代基時,取代基的數量並無特別限定,較佳為1~4,更佳為1~2。
從本發明之效果更加優異之觀點而言,由式(II)表示的重複單元之含量,相對於樹脂(C)中的所有重複單元,較佳為20~80莫耳%,更佳為30~70莫耳%。
由式(I)表示的重複單元及由式(II)表示的重複單元之合計含量,相對於樹脂(C)中的所有重複單元,較佳為80~100莫耳%,更佳為90~100莫耳%,進一步較佳為95~100莫耳%。
樹脂(C)可以包含不相當於由式(I)表示的重複單元及由式(II)表示的重複單元中之任一者的其他重複單元。
例如,樹脂(C)較佳為包含與由式(I)表示的重複單元及由式(II)表示的重複單元中之任一者均相異且具有官能基B的重複單元(以下,亦稱為「含官能基B之單元」)。
從本發明之效果更加優異之觀點而言,樹脂(C)較佳為具有官能基B。
樹脂(C)具有官能基B的態樣並無特別限定,例如,可舉出樹脂(C)包含具有官能基B的由式(I)表示的重複單元的態樣、樹脂(C)包含具有官能基B的由式(II)表示的重複單元的態樣、及樹脂(C)包含含官能基B之單元的態樣。
作為具有官能基B的由式(I)表示的重複單元,例如,可舉出Y為由式(Y-1)表示的基團且R
2為包含官能基B的一價的有機基的由式(I)表示的重複單元、Y為由式(Y-1)表示的基團且R
2為氫原子的由式(I)表示的重複單元、及Y為由式(Y-2)表示的基團的由式(I)表示的重複單元。
作為具有官能基B的由式(II)表示的重複單元,例如,可舉出Ar為具有官能基B的一價的芳香族基的由式(II)表示的重複單元。
與樹脂(C)中的具有官能基B的由式(I)表示的重複單元、具有官能基B的由式(II)表示的重複單元、及由式(I)表示的重複單元及由式(II)表示的重複單元中的任一者均相異且具有官能基B的重複單元之合計含量,相對於樹脂(C)中的所有重複單元,較佳為5~60莫耳%,更佳為10~60莫耳%。
此外,當計算上述合計含量時,例如,當樹脂(C)不包含具有官能基B的由式(II)表示的重複單元時,具有官能基B的由式(II)表示的重複單元之含量計算為0。
樹脂(C)可以包含除具有官能基B的由式(I)表示的重複單元之外的由式(I)表示的重複單元(換言之,不具有官能基B的由式(I)表示的重複單元),亦可以包含除具有官能基B的由式(II)表示的重複單元之外的由式(II)表示的重複單元(換言之,不具有官能基B的由式(II)表示的重複單元)。
樹脂(C)的重量平均分子量(Mw)為15000以上,從本發明之效果更加優異之觀點而言,較佳為20000以上,更佳為30000以上。上限並無特別限定,較佳為200000以下,更佳為150000以下。
樹脂(C)的多分散性並無特別限定,但從本發明之效果更加優異之觀點而言,較佳為2.5以下,更佳為2.0以下,進一步較佳為1.7以下。下限並無特別限定,可舉出1.0以上。
樹脂(C)之含量並無特別限定,但從本發明之效果更加優異之觀點而言,相對於光阻組成物的總固體成分,較佳為40~99質量%,更佳為60~97質量%,進一步較佳為65~97質量%。
光阻組成物可以僅包含一種樹脂(C),亦可以包含兩種以上。當包含兩種以上時,較佳為其總量在上述範圍內。
〔具有兩個以上藉由曝光而分解的離子對的化合物〕
光阻組成物包含具有兩個以上藉由曝光而分解的離子對的化合物(特定光酸產生劑)。
上述離子對由陽離子部位和陰離子部位構成,其中,陽離子部位係價數之合計為W的帶正電荷的原子團,陰離子部位係價數之合計為W的帶負電荷的原子團。亦即,上述離子對由價數的絕對值相同的陽離子部位和陰離子部位構成。上述離子對可以為鹽結構,亦可以為陽離子部位和陰離子部位藉由共價鍵連結的結構(所謂的甜菜鹼結構)。
在特定光酸產生劑中,較佳為陽離子部位係價數為1的帶正電荷的原子團,陰離子部位係價數為1的帶負電荷的原子團。
較佳為特定光酸產生劑係具有離子對的化合物,該離子對由對光化射線或放射線具有吸收性的陽離子部位和受到光化射線或放射線之照射而能夠形成質子加成結構的陰離子部位構成。作為陽離子部位,較佳為鋶陽離子或碘鎓陽離子,作為陰離子部位,較佳為顯示非親核性的部位。
特定光酸產生劑所具有的離子對之數量為兩個以上,從本發明之效果更加優異之觀點而言,較佳為10個以下,更佳為6個以下,進一步較佳為4個以下,特佳為3個以下。
作為特定光酸產生劑,例如,可舉出由式(EX1)~(EX3)表示的化合物。
<由式(EX1)表示的化合物>
[化學式4]
式(EX1)中,X
E1表示單鍵或m
E1價的連結基。L
E1表示單鍵或二價的連結基。m
E1表示2~4的整數。A
E1 -表示陰離子部位。M
E1 +表示陽離子。存在複數個的L
E1、A
E1 -、及M
E1 +可以分別相同亦可以不同。
此外,A
E1 -和M
E1 +構成離子對(鹽結構)。又,當X
E1表示單鍵時,m
E1表示2。亦即,當X
E1表示單鍵時,上述式(EX1)由下述式表示。
[化學式5]
式(EX1)中,由X
E1表示的m
E1價的連結基並無特別限定,例如,可舉出由下述(EX1-a1)~(EX1-a3)表示的連結基。此外,下述(EX1-a1)~(EX1-a3)中,*表示與上述式(EX1)中顯示的L
E1鍵結的鍵結位置。
[化學式6]
在上述(EX1-a1)中,X
E11表示單鍵或二價的連結基。
作為二價的連結基並無特別限定,可舉出伸烷基、伸芳基、-CO-、-NR
N-、-O-、-S-、或將該等之兩種以上組合而成的基團。R
N表示氫原子或取代基。作為上述取代基並無特別限定,例如,較佳為烷基(較佳為碳數1~6。可以為直鏈狀或支鏈狀。)。
作為上述組合而成的基團,例如,可舉出-CO-O-、-CO-NR
N-、-CO-伸烷基-、-O-伸烷基-、及-CO-O-伸烷基-等。
作為上述伸烷基可以為直鏈狀、支鏈狀及環狀中之任一者。作為伸烷基的碳數,較佳為1~10,更佳為1~4。
上述伸烷基及上述伸芳基可以進一步具有取代基。作為取代基並無特別限定,例如,可舉出氟原子。此外,當上述伸烷基包含氟原子作為取代基時,亦可以為全氟伸烷基。
此外,上述R
N表示氫原子或取代基。作為上述取代基並無特別限定,例如,較佳為烷基(較佳為碳數1~6。可以為直鏈狀或支鏈狀。)。
在上述(EX1-a2)中,X
E12表示三價的連結基。
作為三價的連結基並無特別限定,可舉出氮原子、磷原子、三價的脂肪族烴基及三價的芳香族基。此外,三價的脂肪族烴基係從脂肪族烴中去除三個氫原子而形成的基團。又,三價的芳香族基係從芳香族化合物中去除三個氫原子而形成的基團。
上述三價的脂肪族烴基的碳數,較佳為1~10,更佳為1~6,進一步較佳為1~4。
構成三價的脂肪族烴基的脂肪族烴可以為直鏈狀、支鏈狀及環狀中之任一者。
上述三價的芳香族基的碳數,較佳為6~15,更佳為6~12。
作為構成三價的芳香族基的芳香環,可舉出芳香族烴環及芳香族雜環。
在上述(EX1-a3)中,X
E13表示四價的連結基。
作為四價的連結基並無特別限定,可舉出碳原子、矽原子、四價的烴基及四價的芳香族基。此外,四價的脂肪族烴基係從脂肪族烴中去除四個氫原子而形成的基團。又,四價的芳香族基係從芳香族化合物中去除四個氫原子而形成的基團。
上述四價的脂肪族烴基的碳數,較佳為1~10,更佳為1~6,進一步較佳為1~4。
構成四價的脂肪族烴基的脂肪族烴可以為直鏈狀、支鏈狀及環狀中之任一者。
上述四價的芳香族基的碳數,較佳為6~15,更佳為6~12。
作為構成四價的芳香族基的芳香環,可舉出芳香族烴環及芳香族雜環。
式(EX1)中,作為由L
E1表示的二價的連結基並無特別限定,可舉出在由X
E11表示的二價的連結基中例示的基團。
式(EX1)中,A
E1 -並無特別限定,例如,可舉出由式(EX1-b1)~(EX1-b11)表示的陰離子部位。*表示與L
E1鍵結的鍵結位置。
[化學式7]
式(EX1-b3)~(EX1-b7)及(EX1-b9)中,R
A1表示有機基。
作為R
A1較佳為可以具有取代基的烷基或可以具有取代基的芳基。
上述烷基可以為直鏈狀、支鏈狀及環狀中之任一者。
上述烷基的碳數,較佳為1~15,更佳為1~10。
作為上述烷基可以具有的取代基,較佳為環烷基、氟原子或氰基。
當上述烷基具有氟原子作為取代基時,上述烷基可以為全氟烷基。
又,上述烷基中的一個以上的-CH
2-可以被羰基取代。
上述芳基可以為單環或多環。
上述芳基的碳數,較佳為6~20,更佳為6~12。
上述芳基較佳為苯基。
作為上述芳基可以具有的取代基,較佳為烷基、氟原子或氰基。作為上述取代基的烷基的例子,較佳為全氟烷基,更佳為全氟甲基。
式(EX1-b5)中的R
A1較佳為表示全氟烷基。上述全氟烷基的碳數,較佳為1~15,更佳為1~10,進一步較佳為1~6。
式(EX1-b8)中的R
A2表示氫原子或一價的有機基。作為一價的有機基並無特別限定,例如,較佳為烷基(較佳為碳數1~6。可以為直鏈狀或支鏈狀。)。
式(EX1-b11)中的R
A3表示氫原子、鹵素原子或一價的有機基。作為一價的有機基並無特別限定,例如,較佳為烷基(較佳為碳數1~6。可以為直鏈狀或支鏈狀。)。
其中,作為A
E1 -,較佳為由式(EX1-b1)表示的陰離子部位、由式(EX1-b2)表示的陰離子部位、由式(EX1-b3)表示的陰離子部位、或由式(EX1-b11)表示的陰離子部位,更佳為由式(EX1-b1)表示的陰離子部位、或由式(EX1-b2)表示的陰離子部位。
式(EX1)中,從本發明之效果更加優異之觀點而言,作為M
E1 +,較佳為由式(ZaI)或(ZaII)表示的有機陽離子。
[化學式8]
式(ZaI)中,R
201~R
203分別獨立地表示有機基。
由R
201~R
203表示的有機基的碳數較佳為1~30,更佳為1~20。又,由R
201~R
203表示的有機基中的兩個可以鍵結而形成環結構,於所形成的環內可以包含氧原子、硫原子、酯基、醯胺基或羰基。在上述環結構中,作為由R
201~R
203表示的有機基中的兩個鍵結而形成的基團,例如,可舉出伸烷基(例如,伸丁基及伸戊基)及-CH
2-CH
2-O-CH
2-CH
2-。
式(ZaII)中,R
204及R
205分別獨立地表示可以具有取代基的一價的芳香族基,或可以具有取代基的烷基,從本發明之效果更加優異之觀點而言,較佳為一價的芳香族基。
作為R
204及R
205的一價的芳香族基,可舉出芳基及雜芳基。
作為芳基,較佳為苯基或萘基,更佳為苯基。
雜芳基具有氧原子、氮原子或硫原子等的雜原子。作為構成雜芳基的環,可舉出吡咯環、呋喃環、噻吩環、吲哚環、苯並呋喃環、及苯並噻吩環等。
作為R
204及R
205的烷基,較佳為碳數1~10之直鏈狀烷基或碳數3~10之支鏈狀烷基(例如,甲基、乙基、丙基、丁基、或戊基)、或碳數3~10之環狀烷基(例如,環戊基、環己基、或降冰片基)。
R
204及R
205的一價的芳香族基及烷基亦可以進一步具有其他取代基,作為其他取代基,例如,可舉出烷基(例如碳數1~15)、一價的芳香族基(例如碳數6~15)、烷氧基(例如碳數1~15)、鹵素原子、羥基及苯硫基等。
其中,作為由式(ZaI)表示的有機陽離子,較佳為陽離子(ZaI-1)、陽離子(ZaI-2)、或由式(ZaI-3b)或式(ZaI-4b)表示的有機陽離子。
首先,對陽離子(ZaI-1)進行說明。
陽離子(ZaI-1)中,R
201~R
203中之至少一個表示可以具有取代基的一價的芳香族基。可以係R
201~R
203的全部為一價的芳香族基,亦可以係R
201~R
203的一部分為一價的芳香族基、剩餘者為可以具有取代基的烷基。
又,可以係R
201~R
203中的一個為一價的芳香族基、R
201~R
203中剩餘的兩個鍵結而形成環結構,亦可以係於所形成的環內包含氧原子、硫原子、酯基、醯胺基或羰基。作為R
201~R
203中的兩個鍵結而形成的基團,例如,可舉出伸烷基(例如,伸丁基、伸戊基、或-CH
2-CH
2-O-CH
2-CH
2-),其中,一個以上的伸甲基可以被氧原子、硫原子、酯基、醯胺基及/或羰基取代。
陽離子(ZaI-1)中,作為一價的芳香族基,可舉出芳基及雜芳基。
作為芳基,較佳為苯基或萘基,更佳為苯基。
雜芳基具有氧原子、氮原子或硫原子等的雜原子。作為構成雜芳基的環,可舉出吡咯環、呋喃環、噻吩環、吲哚環、苯並呋喃環、及苯並噻吩環等。
陽離子(ZaI-1)中,當R
201~R
203中的兩個以上為一價的芳香族基時,兩個以上的一價的芳香族基可以相同亦可以不同。
陽離子(ZaI-1)中,作為烷基,較佳為碳數1~15之直鏈狀烷基、碳數3~15之支鏈狀烷基、或碳數3~15之環狀烷基,例如,可舉出甲基、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。
作為R
201~R
203的一價的芳香族基及烷基可以具有的取代基,分別獨立地可舉出烷基(例如碳數1~15)、一價的芳香族基(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、羥基及苯硫基。
上述取代基亦可以進一步具有其他取代基,例如,上述烷基可以具有鹵素原子作為取代基而成為三氟甲基等鹵化烷基。
作為陽離子(ZaI-1),例如,可舉出三芳基鋶陽離子、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,但從本發明之效果更加優異之觀點而言,較佳為三芳基鋶陽離子。
接下來,對陽離子(ZaI-2)進行說明。
陽離子(ZaI-2)中,R
201~R
203中之任一個均分別獨立地表示不具有芳香環的有機基。此處,所謂芳香環亦包含含有雜原子的芳香環。
由R
201~R
203表示的不具有芳香環的有機基,通常為碳數1~30,較佳為碳數1~20。
R
201~R
203分別獨立地,較佳為烷基、烯丙基、或乙烯基,更佳為直鏈狀或支鏈狀的2-氧代烷基、2-氧代環烷基、或烷氧基羰基甲基,進一步較佳為直鏈狀或支鏈狀的2-氧代烷基。
陽離子(ZaI-2)中,作為烷基,例如,可舉出碳數1~10之直鏈狀烷基(例如,甲基、乙基、丙基、丁基及戊基),碳數3~10之支鏈狀烷基及碳數3~10之環狀烷基(例如環戊基、環己基及降冰片基)。
由R
201~R
203表示的烷基可以進一步被鹵素原子、烷氧基(例如碳數1~5)、羥基、氰基或硝基取代。
接下來,對由式(ZaI-3b)表示的有機陽離子進行說明。
[化學式9]
式(ZaI-3b)中,R
1c~R
5c分別獨立地表示氫原子、烷基、一價的芳香族基、烷氧基、芳氧基、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)、鹵素原子、氰基或芳基。
R
x及R
y分別獨立地表示烷基、直鏈狀或支鏈狀的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。
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可以分別鍵結而形成環,所形成的環可以分別獨立地包含氧原子、硫原子、酮基、酯基或醯胺鍵。
作為上述環,可舉出芳香族或非芳香族的烴環、芳香族或非芳香族的雜環、及兩個以上的此等環組合而成的多環縮合環。作為環,可舉出3~10員環,較佳為4~8員環,更佳為5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鍵結而形成的基團,可舉出伸丁基及伸戊基等伸烷基。該伸烷基中的伸甲基可以被氧原子等雜原子取代。
作為R
5c與R
6c、及R
5c與R
x鍵結而形成的基團,較佳為單鍵或伸烷基。作為伸烷基,可舉出伸甲基及伸乙基等。
接下來,對由式(ZaI-4b)表示的有機陽離子進行說明。
[化學式10]
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、氟原子、羥基、直鏈狀或支鏈狀烷基、烷氧基、烷氧基羰基或具有環烷基的基團(可以為環烷基其本身,亦可以為一部分包含環烷基的基團。)。此等基團可以具有取代基。
R
14表示羥基、直鏈狀或支鏈狀烷基、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團(可以為環烷基其本身,亦可以為一部分包含環烷基的基團。)。此等基團可以具有取代基。R
14存在複數個時,分別獨立地表示羥基等上述基團。
R
15分別獨立地表示烷基或萘基。此等基團可以具有取代基。兩個R
15可以相互鍵結而形成環。當兩個R
15相互鍵結而形成環時,環骨架內可以包含氧原子或氮原子等雜原子。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。
式(ZaI-4b)中,由R
15表示的烷基可以為直鏈狀、支鏈狀及環狀中之任一者。烷基的碳數較佳為1~10。作為烷基,較佳為甲基、乙基、正丁基或第三丁基等。
以下,示出M
E1 +的較佳態樣,但本發明並非限定於此。
[化學式11]
除此之外,作為M
E1 +,亦可以參照日本特開2013-127526號公報之段落[0177]~[0188]、[0193]、[0197]中所記載之內容,其內容併入本說明書中。
<由式(EX2)表示的化合物>
[化學式12]
式(EX2)中,X
E2表示單鍵或m
E2價的連結基。L
E2表示單鍵或二價的連結基。m
E2表示2~4的整數。A
E2 -表示陰離子。M
E2 +表示陽離子部位。存在複數個的L
E2、A
E2 -、及M
E2 +可以分別相同亦可以不同。
此外,M
E2 +和A
E2 -形成離子對(鹽結構)。又,與上述式(EX1)中的X
E1一樣,當X
E2表示單鍵時,m
E2表示2。
作為由X
E2表示的m
E2價的連結基,例如,可舉出與由上述X
E1表示的m
E1價的連結基的具體例相同的連結基,並且較佳態樣亦相同。又,作為由L
E2表示的二價的連結基,例如,可舉出與由上述L
E1表示的二價的連結基相同的連結基,並且較佳態樣亦相同。
式(EX2)中,作為A
E2 -,例如,可舉出具有由上述式(EX1-b1)~(EX1-b11)表示的陰離子部位的有機陰離子,其中,從本發明之效果更加優異之觀點而言,較佳為由式(EX1-a1)~(EX1-a4)表示的有機陰離子。
[化學式13]
式(EX2-a1)中,R
51表示一價的有機基。
作為由R
51表示的一價的有機基,具體而言,可舉出從可以包含雜原子(作為雜原子,例如,可舉出氮原子、氧原子及硫原子。又,亦可以,例如,以-O-、-S-、-SO
2-、-NR
A-、-CO-、或將該等之兩種以上組合而成的連結基之形態包含雜原子。)的烴中去除一個氫原子而形成的烴基,較佳為直鏈狀或支鏈狀的脂肪族烴基、脂環基、芳香族烴基或雜環基。其中,作為由R
51表示的一價的有機基,較佳為烷基、苯基或萘基。作為上述烷基的碳數,較佳為1~10,更佳為1~6,進一步較佳為1~4。
此外,上述R
A表示氫原子或取代基。作為取代基並無特別限定,例如,較佳為烷基(較佳為碳數1~6。可以為直鏈狀或支鏈狀。)。
又,上述直鏈狀或支鏈狀的脂肪族烴基、脂環基、芳香族烴基、及雜環基可以進一步具有取代基。作為該取代基,例如,可舉出烷基、芳基、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等。
式(EX2-a2)中,Z
2c表示可以包含雜原子的碳數1~30之一價的烴基。
作為雜原子,例如,可舉出氮原子、氧原子及硫原子。又,亦可以,例如,以-O-、-S-、-SO
2-、-NR
A-、-CO-、或將該等之兩種以上組合而成的連結基之形態包含雜原子。此外,上述R
A表示氫原子或取代基。作為取代基並無特別限定,例如,較佳為烷基(較佳為碳數1~6。可以為直鏈狀或支鏈狀。)。
作為上述烴基,較佳為直鏈狀或支鏈狀的脂肪族烴基、脂環基、芳香族烴基或雜環基。此外,上述直鏈狀或支鏈狀的脂肪族烴基、脂環基、芳香族烴基、及雜環基可以進一步具有取代基。作為該取代基,例如,可舉出烷基、芳基、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等。
作為由上述Z
2c表示的可以包含雜原子的碳數1~30之一價的烴基,例如,較佳為含有可以具有取代基的降冰片基的基團。形成上述降冰片基的碳原子可以為羰基碳。
式(EX2-a3)中,R
52表示一價的有機基。
作為由R
52表示的一價的有機基,可舉出與由上述R
51表示的一價的有機基相同者。
Y
3表示伸烷基、伸芳基或羰基。
作為由Y
3表示的伸烷基的碳數,較佳為1~10,更佳為1~6,進一步較佳為1~4,特佳為1~3。
作為由Y
3表示的伸芳基的碳數,較佳為6~20,更佳為6~10。
由Y
3表示的伸烷基及伸芳基可以進一步具有取代基。作為取代基,可舉出氟原子及被氟原子取代的碳數1~5之氟化烷基。
Rf表示含有氟原子的烴基。
作為由Rf表示的含有氟原子的烴基,較佳為氟化烷基。
式(EX2-a4)中,R
53表示一價的取代基。作為取代基並無特別限定,例如,可舉出烷基、烷氧基、及氟原子等。
p表示0~5的整數。作為p較佳為0~3,更佳為0。
除此之外,作為由A
E2 -表示的陰離子,例如,亦可以參照日本特開2013-127526號公報之段落[0215]~[0216]、[0220]、[0229]~[0230]中所記載之內容,其內容併入本說明書中。
式(EX2)中,從本發明之效果更加優異之觀點而言,作為M
E2 +較佳為由式(EX2-b1)或式(EX2-b2)表示的陽離子部位。*表示鍵結位置。
[化學式14]
上述式(EX2-b1)中,R
301及R
302分別獨立地表示有機基。
R
301及R
302的碳數,較佳為1~30,更佳為1~20。又,R
301及R
302可以鍵結而形成環結構。上述式(EX2)中,當L
E2表示二價的連結基時,R
301及R
302可以分別獨立地與L
E2鍵結而形成環結構。所形成的環結構可以於環內包含氧原子、硫原子、酯基、醯胺基或羰基,作為環結構中新形成的基團,例如,可舉出伸烷基(例如,伸丁基及伸戊基)及-CH
2-CH
2-O-CH
2-CH
2-。
作為R
301及R
302,較佳為一價的芳香族基,更佳為苯基或萘基,進一步較佳為苯基。
此外,由R
301及R
302表示的一價的芳香族基可以進一步具有取代基。作為上述取代基,可舉出烷基(例如,碳數1~15)、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、羥基及苯硫基。此外,上述取代基,若有可能,可以進一步具有取代基,例如,上述烷基可以藉由具有鹵素原子作為取代基而成為鹵化烷基等。
上述式(EX2)中,當M
E2 +為由式(EX2-b1)表示的陽離子部位且L
E2表示二價的連結基時,從本發明之效果更加優異之觀點而言,較佳為R
301及R
302為芳基且L
E2為伸芳基之形態。在上述形態中,進一步,亦較佳為R
301與R
302鍵結而形成環結構之形態。
式(EX2-b2)中,R
303表示一價的芳香族基或烷基。
作為由R
303表示的一價的芳香族基,可舉出芳基及雜芳基。
作為芳基,較佳為苯基或萘基,更佳為苯基。
雜芳基具有氧原子、氮原子或硫原子等雜原子。作為構成雜芳基的環,可舉出吡咯環、呋喃環、噻吩環、吲哚環、苯並呋喃環及苯並噻吩環等。
作為由R
303表示的烷基,較佳為碳數1~10之直鏈狀烷基或碳數3~10之支鏈狀烷基(例如,甲基、乙基、丙基、丁基或戊基)、或碳數3~10之環狀烷基(例如,環戊基、環己基或降冰片基)。
由R
303表示的一價的芳香族基及烷基可以具有取代基。作為R
303的一價的芳香族基及烷基可以具有的取代基,例如,可舉出直鏈狀或支鏈狀的烷基(例如,碳數1~15)、環烷基(例如,碳數3~15)、芳基(例如,碳數6~15)、烷氧基(例如,碳數1~15)、鹵素原子、羥基及苯硫基等。
<由式(EX3)表示的化合物>
[化學式15]
式(EX3)中,X
E3表示單鍵或m
E3價的連結基。L
E3表示單鍵或二價的連結基。m
E3表示2~4的整數。Q
E1表示包含陽離子部位和陰離子部位藉由共價鍵連結而成的結構的有機基。存在複數個的L
E3及Q
E1可以分別相同亦可以不同。又,與上述式(EX1)中的X
E1一樣,當X
E3表示單鍵時,m
E3表示2。
作為由X
E3表示的m
E3價的連結基,例如,可舉出與由上述X
E1表示的m
E1價的連結基的具體例相同的連結基,並且較佳態樣亦相同。又,作為由L
E3表示的二價的連結基,例如,可舉出與由上述L
E1表示的二價的連結基相同的連結基,並且較佳態樣亦相同。
Q
E1為由式(EX3-1)或式(EX3-2)表示的有機基。*表示與式(EX3)中顯示的L
E3鍵結的鍵結位置。
[化學式16]
式(EX3-1)中,L
E4表示單鍵或二價的連結基。A
E3 -表示陰離子部位。M
E3 +表示陽離子部位。
式(EX3-2)中,L
E5表示單鍵或二價的連結基。A
E4 -表示陰離子部位。M
E4 +表示陽離子部位。
作為由L
E4及L
E5表示的二價的連結基,例如,可舉出與由上述L
E1表示的二價的連結基相同的連結基,並且較佳態樣亦相同。
式(EX3-1)中,A
E3 -並無特別限定,例如,可舉出由式(EX3-a1)~(EX3-a19)表示的陰離子部位。*表示鍵結位置。
[化學式17]
[化學式18]
式(EX3-1)中,作為M
E3 +,例如,可舉出與上述M
E2 +相同的陽離子部位,並且較佳態樣亦相同。此外,當L
E4表示二價的連結基且M
E3 +表示由式(EX2-b1)表示的陽離子部位時,陽離子部位中的R
301及R
302可以分別獨立地與L
E4鍵結而形成環結構。其中,從本發明之效果更加優異之觀點而言,較佳為L
E4為伸芳基並且R
301及R
302為芳基之形態。在上述形態中,進一步,亦較佳為R
301與R
302鍵結而形成環結構之形態。
式(EX3-2)中,作為A
E4 -,例如,可舉出與上述A
E1 -相同的陰離子部位,並且較佳態樣亦相同。
式(EX3-2)中,作為M
E4 +,從本發明之效果更加優異之觀點而言,較佳為由式(EX3-b1)或式(EX3-b2)表示的陽離子部位。*表示鍵結位置。
[化學式19]
式(EX3-b1)中,R
401表示有機基。
由R
401表示的有機基的碳數,較佳為1~30,更佳為1~20。又,作為R
401,可舉出烷基及芳基,較佳為芳基,更佳為苯基或萘基,進一步較佳為苯基。此外,由R
401表示的芳基可以進一步具有取代基。作為上述取代基,分別獨立地可舉出直鏈狀或支鏈狀的烷基(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、羥基及苯硫基。此外,上述取代基,若有可能,可以進一步具有取代基,例如,上述烷基可以藉由具有鹵素原子作為取代基而成為三氟甲基等鹵化烷基。
當上述式(EX3)中,Q
E1為由式(EX3-2)表示,在(EX3-2)中,M
E4 +為由式(EX2-b1)表示的陽離子部位,進一步L
E5表示二價的連結基並且L
E3表示二價的連結基時,從本發明之效果更加優異之觀點而言,較佳為R
301為芳基並且L
E3及L
E5為伸芳基之形態。
以下示出由式(EX1)~(EX3)表示的特定光酸產生劑的較佳態樣,但本發明並非限定於此。
[化學式20]
[化學式21]
光阻組成物中的特定光酸產生劑之含量,相對於組成物的總固體成分,較佳為0.1~40.0質量%,更佳為0.1~35.0質量%,進一步較佳為3.0~35.0質量%。
光阻組成物中的特定光酸產生劑之含量並無特別限定,相對於組成物的總固體成分,較多情形為0.01~1.00mmol/g,從本發明之效果更加優異之觀點而言,較佳為0.05~0.50mmol/g。
光阻組成物可以僅包含一種特定光酸產生劑,亦可以包含兩種以上。當包含兩種以上時,較佳為其總量在上述範圍內。
在光阻組成物中,特定光酸產生劑的莫耳數與官能基B的莫耳數之比((官能基B的莫耳數)/(特定光酸產生劑的莫耳數))較佳為1以上。亦即,較佳為官能基B的莫耳數大於特定光酸產生劑的莫耳數,或者特定光酸產生劑的莫耳數與官能基B的莫耳數相同。
〔其他的任意成分〕
<溶劑>
光阻組成物可以進一步包含溶劑。
溶劑較佳為包含(M1)以及(M2)中之至少一方,其中,(M1)為丙二醇單烷基醚羧酸酯(丙二醇單甲醚乙酸酯(PGMEA)等),(M2)為選自由丙二醇單烷基醚(丙二醇單甲醚(PGME)或丙二醇單乙醚(PGEE)等))、乳酸酯(乳酸乙酯等)、乙酸酯、烷氧基丙酸酯、鏈狀酮、環狀酮(2-庚酮、環己酮或環戊酮等)、內酯(γ-丁內酯等)、及碳酸伸烷基酯(碳酸伸丙酯等)所組成之群組中之至少一者。此外,該溶劑亦可以進一步包含成分(M1)及(M2)之外的成分。
溶劑較佳為包含成分(M1)。溶劑更佳為實質上僅由成分(M1)構成,或者為成分(M1)與其他成分的混合溶劑。在後一種情況下,溶劑進一步較佳為包含成分(M1)和成分(M2)之兩者。
成分(M1)與成分(M2)的質量比(M1/M2)較佳為「100/0」~「0/100」,更佳為「100/0」~「15/85」,進一步較佳為「100/0」~「40/60」,特佳為「100/0」~「60/40」。
如上所述,溶劑亦可以進一步包含成分(M1)及(M2)之外的成分。在此種情況下,成分(M1)及(M2)之外的成分之含量,相對於溶劑之總量,較佳為5~30質量%。
光阻組成物中的溶劑之含量,較佳為設定成使固體成分濃度成為0.5~30質量%,更佳為成為1~20質量%。
<具有一個藉由曝光而分解的離子對的化合物>
光阻組成物還可以包含具有一個藉由曝光而分解的離子對的化合物。
離子對的定義如上所述。
在具有一個藉由曝光而分解的離子對的化合物中,較佳為陽離子部位表示價數為1的帶正電荷的原子團,陰離子部位表示價數為1的帶負電荷的原子團。
作為具有一個藉由曝光而分解的離子對的化合物,可舉出由式(EX4)表示的化合物。由式(EX4)表示的化合物係由陽離子Z
+和陰離子A
-構成的鎓鹽。
式(EX4) Z
+A
-Z
+表示陽離子。作為由Z
+表示的陽離子並無特別限定,較佳為有機陽離子,更佳為在上述M
E1 +中例示的由式(ZaI)或(ZaII)表示的有機陽離子。
A
-表示陰離子。作為由A
-表示的陰離子並無特別限定,可舉出有機陰離子及無機陰離子。作為有機陰離子,可舉出在上述A
E2 -中例示的由式(EX1-a1)~(EX1-a4)表示的有機陰離子。作為無機陰離子,可舉出氫氧化物離子及鹵素離子。
當光阻組成物包含具有一個藉由曝光而分解的離子對的化合物時,具有一個藉由曝光而分解的離子對的化合物的使用量,相對於光阻組成物的總固體成分,較佳為0.01~10質量%,更佳為0.01~6質量%。
光阻組成物可以僅包含一種具有一個藉由曝光而分解的離子對的化合物,亦可以包含兩種以上。當包含兩種以上時,較佳為其總量在上述範圍內。
<界面活性劑>
光阻組成物可以進一步包含界面活性劑。
界面活性劑較佳為氟系及/或矽系界面活性劑。
作為氟系及/或矽系界面活性劑,可舉出揭露於國際公開第2018/193954號公報之段落[0218]及[0219]之界面活性劑。
當光阻組成物包含界面活性劑時,界面活性劑之含量,相對於光阻組成物的總固體成分,較佳為0.0001~2質量%,更佳為0.0005~1質量%。
光阻組成物可以僅包含一種表面活性劑,亦可以包含兩種以上。當包含兩種以上時,較佳為其總量在上述範圍內。
光阻組成物可以進一步包含溶解抑制化合物、染料、增塑劑、光敏劑、光吸收劑、及/或促進對於顯影液的溶解性的化合物。
[光阻膜、光阻圖案形成方法]
使用上述光阻組成物的光阻圖案形成方法之步驟並無特別限定,較佳為具有以下製程。
製程1:使用光阻組成物在基板上形成光阻膜之製程
製程2:對光阻膜進行曝光之製程
製程3:使用包含有機溶劑之顯影液,對曝光後的光阻膜進行顯影以獲得光阻圖案之製程
以下,將對上述各個製程之步驟進行詳細描述。
<製程1:光阻膜形成製程>
製程1係使用光阻組成物在基板上形成光阻膜之製程。
光阻組成物之定義如上所述。
作為使用光阻組成物在基板上形成光阻膜之方法,例如,可舉出在基板上塗佈光阻組成物之方法。
此外,較佳為在塗佈之前視需要用過濾器過濾光阻組成物。過濾器之孔徑較佳為0.1μm以下,更佳為0.05μm以下,進一步較佳為0.03μm以下。又,過濾器較佳為聚四氟乙烯製、聚乙烯製、或尼龍製。
光阻組成物可藉由旋轉器或塗佈機等適當的塗佈方法塗佈到諸如用於製造積體電路元件的基板(例如,矽、二氧化矽塗層)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旋轉速度較佳為1000~3000rpm。
塗佈光阻組成物之後,可以將基板乾燥,並形成光阻膜。此外,視需要,可以在光阻膜的下層形成各種基底膜(無機膜、有機膜、抗反射膜)。
被加工基板及構成其最外層之材料,例如,係半導體用晶圓時,可使用矽晶圓,作為成為最外層之材料,可舉出Si、SiO
2、SiN、SiON、TiN、WSi、BPSG(Boro-Phospho. Silicate Glass)、SOG(Spin On Glass)、及有機抗反射膜等。
作為乾燥方法,例如,可舉出藉由加熱進行乾燥之方法。加熱可藉由通常的曝光機及/或顯影機所具備之裝置實施,亦可以使用熱板等實施。加熱溫度較佳為80~150℃,更佳為80~140℃,進一步較佳為80~130℃。加熱時間較佳為30~1000秒鐘,更佳為60~800秒鐘,進一步較佳為60~600秒鐘。光阻膜,例如,可在60~150℃下預烘烤(Pre Bake)1~20分鐘、較佳為在80~120℃下預烘烤1~10分鐘來形成。
光阻膜之膜厚並無特別限定,但從可形成更高精度的微細光阻圖案之觀點而言,較佳為10~120nm。其中,在設為EUV曝光之情況下,作為光阻膜之膜厚,更佳為10~65nm,進一步較佳為15~50nm。
此外,可以使用頂塗層組成物在光阻膜的上層形成頂塗層。
頂塗層組成物較佳為不與光阻膜混合,而且能夠均勻地塗佈於光阻膜上層。
頂塗層的膜厚較佳為10~200nm,更佳為20~100nm,進一步較佳為40~80nm。
頂塗層並無特別限定,可藉由先前公知的方法來形成先前公知的頂塗層,例如,可根據日本特開2014-059543號公報之段落[0072]~[0082]中之記載來形成頂塗層。
例如,較佳為在光阻膜上形成諸如日本特開2013-61648號公報中所記載的包含鹼性化合物之頂塗層。頂塗層所能包含的鹼性化合物的具體例,可舉出光阻組成物可以包含的鹼性化合物。
又,頂塗層亦較佳為包含含有至少一個選自由醚鍵、硫醚鍵、羥基、硫醇基、羰基基、及酯基所組成之群組中的基團或鍵的化合物。
<製程2:曝光製程>
製程2係對光阻膜進行曝光之製程。
作為曝光之方法,可舉出經由規定的遮罩對所形成的光阻膜照射光化射線或放射線之方法。
作為光化射線或放射線,可舉出紅外光、可見光、紫外光、遠紫外光、極紫外光、X射線、及電子束,較佳為250nm以下、更佳為220nm以下、特佳為1~200nm之波長的遠紫外光,具體而言,可舉出KrF準分子雷射(248nm)、ArF準分子雷射(193nm)、F
2準分子雷射(157nm)、EUV(13nm)、X射線、及電子束。
曝光後,較佳為在顯影前進行曝光後加熱處理(亦稱為曝光後烘烤。)。藉由曝光後加熱處理可促進曝光部的反應,從而使感度及光阻圖案形狀更加優異。
加熱溫度較佳為80~150℃,更佳為80~140℃,進一步較佳為80~130℃。
加熱時間較佳為10~1000秒鐘,更佳為10~180秒鐘,進一步較佳為30~120秒鐘。
加熱可藉由通常的曝光機及/或顯影機所具備之裝置實施,亦可以使用熱板等進行。該製程亦稱為曝光後烘烤。
<製程3:顯影製程>
製程3係使用包含有機溶劑之顯影液,對曝光後的光阻膜進行顯影以獲得光阻圖案之製程。
作為顯影方法,例如,可舉出將基板浸漬於填滿顯影液的槽中一定時間之方法(浸漬法)、藉由表面張力使顯影液堆積於基板表面並靜置一定時間來進行顯影之方法(覆液法(puddle method))、向基板表面噴霧顯影液之方法(噴塗法)、及在以一定速度旋轉的基板上一邊以一定速度使顯影液噴出噴嘴掃描一邊使顯影液持續噴出之方法(動態分配法)。
又,在進行顯影之製程之後,亦可以實施一邊置換為其他溶劑一邊停止顯影之製程。
顯影時間只要係使未曝光部的樹脂充分溶解的時間,則並無特別限定,較佳為10~300秒鐘,更佳為20~120秒鐘。
顯影液的溫度較佳為0~50℃,更佳為15~35℃。
作為顯影液中所包含的有機溶劑,較佳為選自由酮系溶劑、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之群組中之至少一種。
作為酮系溶劑,例如,可舉出1-辛酮、2-辛酮、1-壬酮、2-壬酮、丙酮、2-庚酮(甲基戊基酮)、4-庚酮、1-己酮、2-己酮、二異丁基酮、環己酮、甲基環己酮、苯丙酮、甲基乙基酮、甲基異丁基酮、乙醯丙酮、丙酮基丙酮、紫羅蘭酮、二丙酮基醇、乙醯甲醇、苯乙酮、甲基萘基酮、異佛爾酮、及碳酸丙烯酯等。
作為酯系溶劑,例如,可舉出乙酸甲酯、乙酸丁酯、乙酸乙酯、乙酸異丙酯、乙酸戊酯、乙酸異戊酯、乙酸戊酯、丙二醇單甲醚乙酸酯、乙二醇單乙醚乙酸酯、二乙二醇單丁醚乙酸酯、二乙二醇單乙醚乙酸酯、乙基-3-乙氧基丙酸酯、3-甲氧基丁基乙酸酯、3-甲基-3-甲氧基丁基乙酸酯、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、丁酸丁酯、2-羥基異丁酸甲酯、乙酸異戊酯、異丁酸異丁酯及丙酸丁酯等。
作為醇系溶劑、醯胺系溶劑、醚系溶劑及烴系溶劑,例如,可使用揭露於美國專利申請公開第2016/0070167號說明書之段落[0715]~[0718]之溶劑。
上述溶劑可以混合複數種,亦可以與上述之外的溶劑或水混合。作為顯影液整體之含水率,較佳為小於50質量%,更佳為小於20質量%,進一步較佳為小於10質量%,特佳為實質上不包含水分。
顯影液中的有機溶劑之含量,相對於顯影液的總量,較佳為50~100質量%,更佳為80~100質量%,進一步較佳為90~100質量%,特佳為95~100質量%。
從本發明之效果更加優異之觀點而言,顯影液較佳為包含第一有機溶劑及第二有機溶劑,更佳為上述第一有機溶劑的沸點高於上述第二有機溶劑的沸點,並且上述第一有機溶劑之ClogP值大於上述第二有機溶劑之ClogP值。此外,上述沸點係意指1大氣壓(760mmHg)下之沸點。
顯影液中的第一有機溶劑和第二有機溶劑之含量比並無特別限定,從本發明之效果更加優異之觀點而言,第二有機溶劑之含量相對於第一有機溶劑之含量的質量比較佳為1~50,更佳為3~20。
作為顯影液中的上述第二有機溶劑,從本發明之效果更加優異之觀點而言,較佳為上述酮系溶劑或上述酯系溶劑,更佳為酯系溶劑,進一步較佳為乙酸丁酯或丁酸異戊酯。又,作為上述第一有機溶劑並無特別限定,較佳為ClogP值為3.00以上之有機溶劑,更佳為烴系溶劑。
<製程4:沖洗製程>
上述光阻圖案形成方法較佳為在製程3之後包括用包含有機溶劑之沖洗液清洗光阻圖案之製程4。
沖洗液包含有機溶劑。
作為沖洗液中所包含的有機溶劑,較佳為選自由烴系溶劑、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之群組中之至少一種有機溶劑。
作為烴系溶劑、酮系溶劑、酯系溶劑、醇系溶劑、醯胺系溶劑及醚系溶劑的例子,可舉出與在包含有機溶劑之顯影液中所說明者相同者。
從本發明之效果更加優異之觀點而言,沖洗液較佳為包含第一有機溶劑及第二有機溶劑,更佳為上述第一有機溶劑的沸點高於上述第二有機溶劑的沸點,並且上述第一有機溶劑之ClogP值大於上述第二有機溶劑之ClogP值。此外,上述沸點係意指1大氣壓(760mmHg)下之沸點。
沖洗液中的第一有機溶劑和第二有機溶劑之含量比並無特別限制,從本發明之效果更加優異之觀點而言,第二有機溶劑之含量相對於第一有機溶劑之含量的質量比較佳為1~50,更佳為3~20。
作為沖洗液中的上述第二有機溶劑,從本發明之效果更加優異之觀點而言,較佳為上述酮系溶劑或上述酯系溶劑,更佳為酯系溶劑,進一步較佳為乙酸丁酯或丁酸異戊酯。又,作為上述第一有機溶劑並無特別限定,較佳為ClogP值為3.00以上之有機溶劑,更佳為烴系溶劑。
沖洗製程之方法並無特別限定,例如,可舉出向以一定速度旋轉的基板上持續噴出沖洗液之方法(旋轉塗佈法)、將基板浸漬於裝滿沖洗液的槽中一定時間之方法(浸漬法)、及向基板表面噴霧沖洗液之方法(噴塗法)等。
又,本發明之光阻圖案形成方法可以在沖洗製程之後包括加熱製程(Post Bake,後烘烤)。藉由本製程,殘留於光阻圖案間及光阻圖案內部的顯影液及沖洗液藉由烘烤而被去除。又,藉由本製程,亦具有使光阻圖案退火、光阻圖案的表面粗糙度得到改善之效果。沖洗製程之後的加熱製程較佳為在40~250℃(較佳為90~200℃)下進行10秒鐘~3分鐘(較佳為30秒鐘~120秒鐘)。
又,可以將所形成之光阻圖案作為遮罩,對作為蝕刻對象的基板實施蝕刻處理。亦即,可以將製程3中所形成之光阻圖案作為蝕刻遮罩,對基板(或下層膜及基板)進行加工,並在基板上形成圖案。
基板(或下層膜及基板)之加工方法並無特別限定,但較佳為將製程3中所形成之光阻圖案作為遮罩,藉由對基板(或下層膜及基板)進行乾式蝕刻,以在基板上形成圖案之方法。乾式蝕刻較佳為氧電漿蝕刻。
此外,從本發明之效果更加優異之觀點而言,較佳為當光阻圖案形成方法不具有製程4時,顯影液包含兩種以上的有機溶劑,而當光阻圖案形成方法具有製程4時,顯影液及沖洗液中之至少一方包含兩種以上的有機溶劑。
此外,作為顯影液及沖洗液中所含有的兩種以上的有機溶劑,較佳為上述第一有機溶劑及第二有機溶劑之組合。
在光阻組成物及本發明之光阻圖案形成方法中所使用的各種材料(例如,溶劑、顯影液、沖洗液、抗反射膜形成用組成物、頂塗層形成用組成物等)較佳為不包含金屬等雜質。此等材料中所包含的雜質之含量較佳為1質量ppm以下,更佳為10質量ppb以下,進一步較佳為100質量ppt以下,特佳為10質量ppt以下,最佳為1質量ppt以下。在此,作為金屬雜質,例如,可舉出Na、K、Ca、Fe、Cu、Mg、Al、Li、Cr、Ni、Sn、Ag、As、Au、Ba、Cd、Co、Pb、Ti、V、W及Zn等。
作為從各種材料中去除金屬等雜質之方法,例如,可舉出使用過濾器進行過濾之方法。使用過濾器過濾之細節記載於國際公開第2020/004306號公報之段落[0321]中。
又,作為減少各種材料中所包含的金屬等雜質之方法,例如,可舉出選擇金屬含量少的原料作為構成各種材料的原料之方法、對構成各種材料的原料進行過濾器過濾之方法、及利用TEFLON(註冊商標)於裝置內形成內襯等而在儘可能抑制污染的條件下進行蒸餾之方法等。
除過濾器過濾之外,還可以利用吸附材料去除雜質,亦可以將過濾器過濾和吸附材料組合使用。作為吸附材料,可使用公知的吸附材料,例如,可使用矽膠及沸石等無機系吸附材料、以及活性碳等有機系吸附材料。為了減少上述各種材料中所包含的金屬等雜質,需要在製造製程中防止金屬雜質的混入。關於金屬雜質是否已從製造裝置中充分去除,可藉由測定用於清洗製造裝置的清洗液中所包含的金屬成分之含量來確認。使用後的清洗液中所包含的金屬成分之含量,較佳為100質量ppt(parts per trillion)以下,更佳為10質量ppt以下,進一步較佳為1質量ppt以下。
可以將用於改善光阻圖案的表面粗糙度之方法適用於藉由本發明之方法形成的光阻圖案。作為改善光阻圖案的表面粗糙度之方法,例如,可舉出揭露於國際公開第2014/002808號之藉由包含氫的氣體之電漿來處理光阻圖案之方法。除此之外,亦可舉出日本特開2004-235468號公報、美國專利申請公開第2010/0020297號說明書、日本特開2008-83384號公報、及Proc. of SPIE Vol.8328 83280N-1 “EUV Resist Curing Technique for LWR Reduction and Etch Selectivity Enhancement”中所記載之公知的方法。
[電子器件之製造方法]
又,本發明亦涉及包含上述光阻圖案形成方法的電子器件之製造方法、及藉由該製造方法製造的電子器件。
本發明的電子器件可較佳地搭載於電氣電子機器(家電、OA(Office Automation,辦公自動化)、媒體相關機器、光學用機器及通訊機器等)。
[實施例]
以下基於實施例對本發明進行更詳細的說明。以下的實施例中所示的材料、使用量、比率、處理內容及處理步驟等,只要不脫離本發明之主旨,可適當變更。因此,本發明之範圍不應被如下所示之實施例限定性地解釋。
[感光化射線性或感放射線性樹脂組成物的各種成分]
以下示出用於製備感光化射線性或感放射線性樹脂組成物的各種成分或用於評價的材料。
〔樹脂(C)〕
以下示出源自用於合成表3中所示的樹脂P-1~P-12的單體的重複單元之結構。
[化學式22]
樹脂P-2~P-12按照後述的樹脂P-1的合成方法(合成例1)或已知的方法合成。表1示出樹脂中的各重複單元的組成比、重量平均分子量(Mw
0)、數量平均分子量(Mn
0)及多分散性(Mw
0/Mn
0)。
此外,樹脂P-1~P-12的重量平均分子量(Mw
0)、數量平均分子量(Mn
0)及多分散性(Mw
0/Mn
0),係利用GPC(Gel Permeation Chromatography,凝膠滲透色譜)裝置(東曹(Tosoh)公司製HLC-8120GPC)藉由GPC測定(溶媒:四氫呋喃,流量(樣品注入量):10μL,管柱:東曹公司製TSK gel Multipore HXL-M,管柱溫度:40℃,流速:1.0mL/分,檢測器:示差折射率檢測器(Refractive Index Detector))作為聚苯乙烯換算值而測定。又,藉由
13C-NMR(Nuclear Magnetic Resonance,核磁共振)測定了樹脂P-1~P-12的組成比(莫耳%比)。
[表1]
<合成例1:樹脂P-1的合成>
在氮氣流下將環己酮(194.3g)放入三頸燒瓶中並將其加熱至80℃。向三頸燒瓶中用6小時滴加相當於前述的樹脂P-1的各重複單元之單體自表1中所記載之左側開始依次47.3g、49.5g、及將聚合引發劑V-601(富士膠片和光純藥公司製,2.17g)溶解於環己酮105.0g中的溶液。滴加完後,進一步在80℃下反應2小時。將反應液放置冷卻後,用20分鐘將其滴加到甲醇與水的混合液中。接下來,經過濾獲取藉由滴加而析出的粉體並對其進行乾燥,由此獲得了樹脂P-1(40.1g)。藉由NMR(核磁共振)法取得的重複單元之組成比(莫耳比)為50/50。以標準聚苯乙烯換算,所獲得的樹脂P-1的重量平均分子量為16,000、多分散性(Mw
0/Mn
0)為2.1。
〔特定光酸產生劑〕
以下示出表3中所示的特定光酸產生劑(D-1~D-7)之結構。
[化學式23]
〔其他添加劑〕
以下示出表3中所示的其他添加劑(E-1~E-2)之結構。
[化學式24]
〔溶劑〕
以下示出表3中所示的溶劑。
SL-1:丙二醇單甲醚乙酸酯(PGMEA)
SL-2:丙二醇單甲醚(PGME)
SL-3:環己酮
SL-4:γ-丁內酯
SL-5:乳酸乙酯
SL-6:雙丙酮醇
〔顯影液及沖洗液〕
以下示出表4中所示的顯影液和沖洗液。
SD-1:乙酸丁酯
SD-2:丁酸異戊酯:正辛烷=90:10(質量比)
SD-3:乙酸丁酯:正十一烷=90:10(質量比)
表2示出用作顯影液及沖洗液的有機溶劑的物性。表2中的「沸點」係意指1大氣壓(760mmHg)下之沸點。
又,表2中所示的ClogP值,如上所述,表示藉由程序CLOGP v4.82計算的ClogP值。
[表2]
混合了下述表3所示的各種成分。接下來,將得到的混合液用孔徑為0.03μm的聚乙烯過濾器過濾以製備樹脂組成物。此外,適當地調整了各光阻組成物之固體成分濃度,以便能夠以後述的表4所示的膜厚進行塗佈。所謂固體成分係意指除溶劑之外的所有成分。將得到的光阻組成物用於實施例及比較例中。
表3中的含量(質量%)表示各成分相對於光阻組成物中的總固體成分之含量(質量%)。
[表3]
[光阻圖案形成及評價]
〔藉由EUV曝光形成的光阻圖案:實施例1~11、比較例1~3〕
藉由CVD(Chemical Vapor Deposition,化學氣相沉積)處理在矽晶圓上形成30nm的非晶質碳下層膜,並在其上塗佈Brewer Science公司製旋塗玻璃材料,在205℃下烘烤60秒鐘,形成了膜厚10nm的中間層膜。在中間層膜上塗佈表3所示的光阻組成物,並在表4所記載之條件(膜厚及預烘烤(Pre Bake))下形成了光阻膜。藉此,形成了具有光阻膜的矽晶圓。
使用ASML公司製EUV掃描儀NXE3300(NA0.33,σ0.9/0.7,偶極子照明),對藉由上述步驟獲得的具有光阻膜的矽晶圓進行了圖案照射。此外,作為光罩(reticle),使用了線尺寸為20nm,且線:空間比為1:1的遮罩。然後,僅限於存在記載之情況下,在下述表4所示的條件下烘烤(Post Exposure Bake:PEB)後,用下述表4所示之顯影液覆液(puddle)30秒鐘來進行顯影,並僅限於存在記載之情況下,一邊以1000rpm的轉速使晶圓旋轉一邊使下述表4所示之沖洗液流過晶圓10秒鐘來進行沖洗後,以4000rpm的轉速使晶圓旋轉30秒鐘,藉此得到了間距40nm的線與空間圖案。
〔最佳曝光量〕
利用測長掃描型電子顯微鏡(SEM:Scanning Electron Microscope(日立高科技公司(Hitachi High-Technologies Corporation)製CG-4100)),一邊改變曝光量一邊測定線與空間圖案的線寬,並求出線寬為20nm時的曝光量,將其作為最佳曝光量(mJ/cm
2)。
〔蝕刻處理〕
利用東京電子(Tokyo Electron)公司製的蝕刻裝置Tactras
TM,將以上述最佳曝光量解析的線與空間的光阻圖案作為遮罩來進行中間層膜及下層膜的蝕刻處理。以下示出蝕刻處理的條件。藉由該處理,得到了轉印有線與空間圖案的非晶質碳下層膜。
中間層膜蝕刻條件
蝕刻氣體:CF
4壓力:20mTorr
施加功率:100mW/cm
2
下層膜蝕刻條件
蝕刻氣體:O
2壓力:20mTorr
施加功率:100mW/cm
2
〔蝕刻偏壓的評價(轉印性評價)〕
利用測長型掃描電子顯微鏡(日立高科技公司(Hitachi High-Technologies Corporation)製CG-4100)),測定藉由上述蝕刻處理得到的非晶質碳下層膜的線與空間圖案的線寬,並利用下述式求出蝕刻偏壓。此處,測定任意10個點的線寬,並將其算術平均值作為線寬。蝕刻偏壓越小,蝕刻時光阻圖案的線寬變化亦越小,表示圖案轉印性越優異。
式:蝕刻偏壓(nm)=CD1-CD2
此處,CD1表示顯影后的光阻圖案的線寬,CD2表示蝕刻後的非晶質碳圖案的線寬。
〔蝕刻後下層膜的線寬粗糙度評價(LWR評價)〕
將當在對藉由上述蝕刻處理得到的非晶質碳下層膜的線與空間圖案進行觀測中利用測長掃描型電子顯微鏡(日立高科技公司製CG-4100)在任意的160個點觀測線寬並評價該測定偏差的分佈時的3σ值(nm)作為LWR(nm)進行了評價。3σ值越小表示LWR性能越優異。
[結果]
表4示出上述評價結果。
[表4]
從表4的結果,確認到本發明之光阻組成物顯示出所期望的效果。
從實施例1與實施例2~6及9~11的比較可得知,當樹脂(C)具有選自由羥基、胺基、羧基、醯胺基及硫醇基所組成之群組中的至少一種時,圖案轉印性及對被蝕刻進行蝕刻而形成的圖案的LWR性能更加優異。
從實施例2與實施例3及4的比較可得知,當樹脂(C)的重量平均分子量(Mw
0)為20000以上時(更佳為30000以上時),圖案轉印性及對被蝕刻進行蝕刻而形成的圖案的LWR性能更加優異。
從實施例4與實施例5及6的比較可得知,當剛剛合成後的樹脂(C)的多分散性(Mw
0/Mn
0)為2.0以下(更佳為1.7以下)時,圖案轉印性及對被蝕刻進行蝕刻而形成的圖案的LWR性能更加優異。
從實施例2與實施例7及8的比較可得知,當特定光酸產生劑之含量相對於光阻組成物的總固體成分為0.05~0.50mmol/g時,圖案轉印性及對被蝕刻進行蝕刻而形成的圖案的LWR性能更加優異。
從實施例6與實施例9的比較可得知,當顯影液或沖洗液含有兩種以上的有機溶劑時,對被蝕刻進行蝕刻而形成的圖案的LWR性能更加優異。
從實施例9與實施例10的比較可得知,當顯影液或沖洗液包含第一有機溶劑及第二有機溶劑,且第一有機溶劑的沸點高於第二有機溶劑的沸點,第一有機溶劑的ClogP值高於第二有機溶劑的ClogP值時,對被蝕刻進行蝕刻而形成的圖案的LWR性能更加優異。
Claims (14)
- 一種樹脂組成物,具有感光化射線性或感放射線性,其包含: 包含由式(I)表示的重複單元及由式(II)表示的重複單元且藉由曝光而主鏈被切斷的樹脂;及 具有兩個以上藉由曝光而分解的離子對的化合物, 所述樹脂的重量平均分子量為15000以上, 式(I)中, X表示鹵素原子, Y表示由式(Y-1)表示的基團或由式(Y-2)表示的基團, 式(II)中, R 1表示可以具有取代基的烷基, Ar表示可以具有取代基的一價的芳香族基, 式(Y-1)中, R 2表示氫原子或一價的有機基,波浪線部分表示鍵結位置, 式(Y-2)中, R 3及R 4分別獨立地表示氫原子或一價的有機基,波浪線部分表示鍵結位置。
- 如請求項1所述之樹脂組成物,其中,所述樹脂具有選自由羥基、胺基、羧基、醯胺基及硫醇基所組成之群組中的至少一種基團。
- 如請求項1所述之樹脂組成物,其中,所述樹脂的重量平均分子量為20000以上。
- 如請求項1所述之樹脂組成物,其中,所述樹脂的重量平均分子量為30000以上。
- 如請求項1所述之樹脂組成物,其中,所述樹脂的多分散性為2.0以下。
- 如請求項1所述之樹脂組成物,其中,所述樹脂的多分散性為1.7以下。
- 如請求項1所述之樹脂組成物,其中,所述具有兩個以上藉由曝光而分解的離子對的化合物之含量,相對於所述樹脂組成物的總固體成分為0.05~0.50mmol/g。
- 一種光阻膜,其使用請求項1至7中任一項所述之樹脂組成物而形成。
- 一種光阻圖案形成方法,其具有: 使用請求項1至7中任一項所述之樹脂組成物在基板上形成光阻膜之製程1; 對所述光阻膜進行曝光之製程2;及 使用包含有機溶劑之顯影液,對曝光後之所述光阻膜進行顯影以獲得光阻圖案之製程3。
- 如請求項9所述之光阻圖案形成方法,其中,在所述製程3之後,進一步具有用包含有機溶劑之沖洗液清洗所述光阻圖案之製程4。
- 如請求項9所述之光阻圖案形成方法,其中,當所述光阻圖案形成方法在所述製程3之後不具有用包含有機溶劑之沖洗液清洗所述光阻圖案之製程4時,所述顯影液包含兩種以上的有機溶劑, 而當所述光阻圖案形成方法在所述製程3之後具有用包含有機溶劑之沖洗液清洗所述光阻圖案的製程4時,所述顯影液及所述沖洗液中之至少一方含有兩種以上的有機溶劑。
- 如請求項11所述之光阻圖案形成方法,其中,所述兩種以上的有機溶劑包含第一有機溶劑及第二有機溶劑, 所述第一有機溶劑的沸點高於所述第二有機溶劑的沸點, 所述第一有機溶劑的ClogP值大於所述第二有機溶劑的ClogP值。
- 一種電子器件之製造方法,其包括請求項9至12中任一項所述之光阻圖案形成方法。
- 一種電子器件,其藉由請求項13所述之電子器件之製造方法製造。
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