TW202419486A - 感光化射線性或感放射線性樹脂組成物、光阻膜、圖案形成方法、及電子器件之製造方法 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種解析度優異的感光化射線性或感放射線性樹脂組成物、光阻膜、圖案形成方法、及包含上述圖案形成方法的電子器件之製造方法,所述感光化射線性或感放射線性樹脂組成物含有:樹脂(A),其含有式(1)所表示的重複單元,且主鏈藉由照射光化射線或放射線而分解;以及化合物(B),其係選自由含有共軛酸之pKa為2以上的陰離子的鎓鹽(B1)及非離子性鹼性化合物(B2)所組成之群組中的至少一個。
式(1)中,R
1表示氫原子、鹵素原子或有機基。
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、圖案形成方法、及電子器件之製造方法。
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圖案形成方法。例如,在正型化學增幅法中,首先,曝光部中含有的光酸產生劑藉由光照射分解而產生酸。然後,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而改變對於顯影液的溶解性。之後,使用例如鹼性水溶液進行顯影。藉此,去除曝光部而得到期望的圖案。
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,目前已開發出以波長為193nm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:Extreme Ultraviolet)及電子束(EB:Electron Beam)作為光源的圖案形成方法。
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。
又,已知一種使用了樹脂的圖案形成方法,該樹脂之主鏈藉由照射光化射線或放射線而被切斷。
例如,專利文獻1中記載有一種正型光阻組成物,其含有離子性化合物、及具有與離子性化合物中的離子性基相互作用的相互作用性基之重複單元,並含有主鏈藉由照射X射線、電子束或極紫外線而分解的樹脂。
[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]
近年來,由於所形成的圖案之進一步微細化等,導致對光阻組成物性能的要求越來越高。尤其,需要能夠用於形成超微細圖案(例如,線寬為16.0nm以下的圖案等)的解析度。本發明人等經研究發現,專利文獻1的光阻組成物在解析度方面還有進一步改進的空間。
因此,本發明之課題在於,提供一種解析度優異的感光化射線性或感放射線性樹脂組成物。
又,本發明之課題在於,提供一種使用上述感光化射線性或感放射線性樹脂組成物而形成的光阻膜、使用上述感光化射線性或感放射線性樹脂組成物的圖案形成方法、及電子器件之製造方法。
[解決課題之手段]
本發明人等發現,可藉由以下結構解決上述課題。
[1]
一種感光化射線性或感放射線性樹脂組成物,其包含:樹脂(A),其含有由下述式(1)表示的重複單元,且主鏈藉由照射光化射線或放射線而分解;以及
化合物(B),其係選自由含有共軛酸之pKa為2以上的陰離子的鎓鹽(B1)及非離子性鹼性化合物(B2)所組成之群組中的至少一個。
[化學式1]
式(1)中,R
1表示氫原子、鹵素原子或有機基。
[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,上述鎓鹽(B1)為含有選自由鋶陽離子及碘鎓陽離子所組成之群組中的至少一個的化合物。
[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,上述鎓鹽(B1)為由下述式(Z-1)表示的化合物。
[化學式2]
式(Z-1)中,Ar
m1、Ar
m2及Ar
m3各自獨立地表示芳基。X
m-表示共軛酸之pKa為2以上的m價的有機陰離子。m表示1以上的整數。
[4]
如[3]所述之感光化射線性或感放射線性樹脂組成物,其中,上述式(Z-1)中的X
m-為共軛酸之pKa為3.5以上的m價的有機陰離子。
[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,上述鹼性化合物(B2)為含有1個以上芳香環的胺化合物。
[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,上述鹼性化合物(B2)為由下述式(Q1-1)表示的化合物。
[化學式3]
式(Q-1)中,G
1表示取代基。當存在複數個G
1時,複數個G
1可以相同亦可以不同,G
1可以彼此鍵結而形成環。k表示0~5的整數。
[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,上述式(1)中的R
1為氯原子。
[8]
如[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,其中,上述樹脂(A)含有選自由下述式(2)表示的重複單元及由下述式(3)表示的重複單元所組成之群組中的至少一個重複單元。
[化學式4]
式(2)中,R
2表示氫原子、鹵素原子或有機基。R
3表示氫原子或取代基。R
4表示取代基。當存在複數個R
4時,複數個R
4可以相同亦可以相互不同,R
4可以彼此鍵結而形成環。R
3與R
4可以鍵結而形成環。k1表示0或1。k2表示0~7的整數。
式(3)中,R
5表示氫原子、鹵素原子或有機基。R
6表示氫原子或取代基。R
7表示有機基。L
1表示-O-或-NR
8-,R
8表示氫原子或取代基。R
6與R
7可以鍵結而形成環。R
7與R
8可以鍵結而形成環。
[9]
如[1]至[8]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(A)中的上述式(1)所表示的重複單元之含量,相對於所有重複單元為1~40莫耳%。
[10]
一種感光化射線性或感放射線性樹脂組成物,其包含:樹脂(A1),其含有由下述式(1)表示的重複單元、由下述式(2)表示的重複單元、及由下述式(3)表示的重複單元;以及
化合物(B),其係選自由含有共軛酸之pKa為2以上的陰離子的鎓鹽(B1)及非離子性鹼性化合物(B2)所組成之群組中的至少一個。
[化學式5]
式(1)中,R
1表示氫原子、鹵素原子或有機基。
式(2)中,R
2表示氫原子、鹵素原子或有機基。R
3表示氫原子或取代基。R
4表示取代基。當存在複數個R
4時,複數個R
4可以相同亦可以相互不同,R
4可以彼此鍵結而形成環。R
3與R
4可以鍵結而形成環。k1表示0或1。k2表示0~7的整數。
式(3)中,R
5表示氫原子、鹵素原子或有機基。R
6表示氫原子或取代基。R
7表示有機基。L
1表示-O-或-NR
8-,R
8表示氫原子或取代基。R
6與R
7可以鍵結而形成環。R
7與R
8可以鍵結而形成環。
其中,R
1及R
5中的至少一個表示鹵素原子或氟化烷基。
[11]
一種光阻膜,其使用[1]至[10]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。
[12]
一種圖案形成方法,其使用[11]所述之光阻膜。
[13]
一種電子器件之製造方法,其包括[12]所述之圖案形成方法。
[發明效果]
根據本發明,可提供一種解析度優異的感光化射線性或感放射線性樹脂組成物。
又,根據本發明,可提供一種使用上述感光化射線性或感放射線性樹脂組成物而形成的光阻膜、使用上述感光化射線性或感放射線性樹脂組成物的圖案形成方法、及電子器件之製造方法。
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。
對於在本說明書中的基團(原子團)的表記,只要不與本發明的主旨相反,未記為取代及無取代的表記既包含不具有取代基的基團,亦包含具有取代基的基團。例如,「烷基」不僅包含不具有取代基之烷基(未經取代烷基),亦包含具有取代基之烷基(取代烷基)。又,本說明書中之所謂「有機基」,係指含有至少一個碳原子的基團。
取代基除非另有說明,則較佳為一價的取代基。
本說明書中之所謂「光化射線」或「放射線」,例如意指水銀燈之明線光譜、以準分子雷射為代表的遠紫外線、極紫外線(EUV:Extreme Ultraviolet)、X射線及電子束(EB:Electron Beam)等。本說明書中的「光」意指光化射線或放射線。
若無特別指明,本說明書中之「曝光」則不僅包括利用水銀燈之明線光譜、以準分子雷射為代表之遠紫外線、極紫外線、X射線、及EUV光等所為之曝光,亦包括利用電子束及離子束等的粒子束所為之描繪。
在本說明書中,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意來使用。
在本說明書中所記載的二價的基團之鍵結方向,若無特別指明,則並無限制。例如,「X-Y-Z」之式所表示的化合物中,當Y為-COO-時,Y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」。
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)、及分散度(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。
在本說明書中,所謂酸解離常數(pKa),係表示水溶液中之pKa,具體而言,係使用下述軟件包1,將基於哈米特取代基常數及公知文獻值之資料庫的值藉由計算求得的值。本說明書中記載之pKa值,皆表示使用該軟件包藉由計算求出的值。
軟件包1:Advanced Chemistry Development(ACD/Labs)Software V8.14 for Solaris(1994-2007 ACD/Labs)。
另一方面,亦可利用分子軌道計算法求出pKa。作為該具體方法,可舉出藉由基於熱力學循環計算水溶液中的H+解離自由能來算出的方法。關於H
+解離自由能的計算方法,例如可藉由DFT(密度泛函理論)來計算,但在文獻等中亦報告有其他各種方法,計算方法不限於此。此外,可實施DFT的軟件存在複數種,例如,可舉出Gaussian16。
本說明書中之所謂pKa,如上所述,係指使用軟件包1將基於哈米特取代基常數及公知文獻值之資料庫的值藉由計算求得的值,但在利用該方法無法算出pKa的情況下,採用基於DFT(密度泛函理論)利用Gaussian16得到的值。
又,如上所述,本說明書中之所謂pKa係指「水溶液中的pKa」,於無法算出水溶液中的pKa之情況下,設為採用「二甲基亞碸(DMSO)溶液中的pKa」。
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,若為形成光阻膜之成分,則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」)係含有樹脂(A)及化合物(B)的感光化射線性或感放射線性樹脂組成物,其中:
樹脂(A)含有式(1)所表示的重複單元,且主鏈藉由照射光化射線或放射線而分解;
化合物(B)係選自由含有共軛酸之pKa為2以上的陰離子的鎓鹽(B1)及非離子性鹼性化合物(B2)所組成之群組中的至少一個。
[化學式6]
式(1)中,R
1表示氫原子、鹵素原子或有機基。
關於本發明的光阻組成物解析度優異的原因,尚未完全明確,但本發明人等推測如下。
本發明的光阻組成物含有:樹脂(A),其含有式(1)所表示的重複單元,且主鏈藉由照射光化射線或放射線而分解;以及化合物(B),其係選自由含有共軛酸之pKa為2以上的陰離子的鎓鹽(B1)及非離子性鹼性化合物(B2)所組成之群組中的至少一個。在本發明的光阻組成物中,樹脂(A)中的羧基(-COOH)與化合物(B)形成氫鍵結等相互作用,從而促進脫羧反應。由於樹脂(A)具有羧基直接連接於主鏈上的結構,因此,認為藉由脫羧反應而產生的自由基殘留在樹脂(A)的主鏈上,促進主鏈切斷反應,從而提高解析度。又,由於樹脂(A)中的羧基藉由脫羧反應而消失,因此,樹脂(A)的疏水性提高,且對含有有機溶劑的顯影液的溶解性提高,從而改善溶解對比並提高解析度。
以下,首先對包含於光阻組成物中的各種成分進行說明。
[樹脂(A)]
<式(1)所表示的重複單元>
樹脂(A)含有上述式(1)所表示的重複單元。
樹脂(A)可以為均聚物,亦可以為共聚物。當樹脂(A)為共聚物時,其可以為無規共聚物、嵌段共聚物或交替共聚物。
樹脂(A)係藉由光化射線或放射線(較佳為X射線、電子束或極紫外線)的照射而主鏈分解(被切斷)的所謂主鏈切斷型聚合物。
上述式(1)中的羧基可以形成鹽。
式(1)中,R
1表示氫原子、鹵素原子或有機基。
作為R
1所表示的鹵素原子,較佳為氟原子、氯原子、溴原子或碘原子,更佳為氟原子、氯原子,特佳為氯原子。
R
1所表示的有機基并無特別限制,例如,可舉出下述有機基W中所例示的基團。作為R
1所表示的有機基,較佳為烷基、環烷基或芳基,更佳為烷基。
(有機基W)
作為有機基W,例如,可舉出烷基、環烷基、烯基、環烯基、炔基、環炔基、芳基、雜芳基、芳烷基、氰基、烷氧基、芳氧基、雜環氧基、醯基(例如,烷基羰基或芳基羰基)、醯氧基(例如,烷基羰氧基或芳基羰氧基)、胺甲醯氧基、烷氧基羰氧基、芳氧基羰氧基、烷硫基、芳硫基、雜環硫基、烷基或芳基亞磺醯基、烷基或芳基磺醯基、芳氧基羰基、烷氧基羰基、芳基或雜環偶氮基、磺醯胺基、醯亞胺基、醯胺基、胺甲醯基、內酯基等。上述磺醯胺基并無特別限制,例如,可舉出-SO
2-NR
P1R
P2(R
P1及R
P2各自獨立地表示氫原子或碳數1~5的烷基)。作為上述醯亞胺基并無特別限制,例如,可舉出-C(=O)-NR
P3-C(=O)-(R
P3表示氫原子或碳數1~5的烷基)。
又,若有可能,上述各基團亦可以進一步具有取代基。例如,作為有機基W之一形態,亦包括可以具有取代基的烷基。作為上述取代基並無特別限制,例如,可舉出上述作為有機基W示出的各基團中的一個以上的基團、鹵素原子、硝基、1~3級胺基、膦基、氧膦基、氧膦氧基、氧膦胺基、膦醯基、矽烷基、羥基、羧基、磺酸基、磷酸基等(以下,亦將此等稱為「取代基T」)。
又,有機基W所具有的碳數例如為1~20。
又,有機基W所具有的氫原子以外的原子數例如為1~30。
又,作為有機基W中所例示的烷基的碳數,較佳為1~20,更佳為1~10,進一步較佳為1~6。
烷基可以為直鏈狀及支鏈狀中的任一種。
作為烷基,例如,可舉出甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、第三丁基、正己基等直鏈狀或支鏈狀烷基。
在可以具有取代基之烷基中,烷基可以具有的取代基並無特別限制,例如,可舉出上述以取代基T所例示的基團。
作為在有機基W中所例示的烷氧基(亦包括含有烷氧基的取代基(例如,烷氧基羰氧基)中的烷氧基部分)中的烷基部分、芳烷基中的烷基部分、烷基羰基中的烷基部分、烷基羰氧基中的烷基部分、烷硫基中的烷基部分、烷基亞磺醯基中的烷基部分、以及烷基磺醯基中的烷基部分,較佳為上述烷基。又,在可以具有取代基的烷氧基、可以具有取代基的芳烷基、可以具有取代基的烷基羰氧基、可以具有取代基的烷硫基、可以具有取代基的烷基亞磺醯基以及可以具有取代基的烷基磺醯基中,作為烷氧基、芳烷基、烷基羰氧基、烷硫基、烷基亞磺醯基、及烷基磺醯基可以具有的取代基,可舉出與可以具有取代基的烷基中的取代基相同之例。
作為有機基W中所例示的環烷基,可舉出環戊基、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、金剛烷基等多環的環烷基。上述環烷基的碳數較佳為碳數5~20,更佳為5~15。在可以具有取代基的環烷基中,環烷基可以具有的取代基可舉出與可以具有取代基的烷基中的取代基相同之例。
在有機基W中所例示的烯基可以為直鏈狀及支鏈狀中的任一種。上述烯基的碳數較佳為2~20。在可以具有取代基的烯基中,烯基可以具有的取代基可舉出與可以具有取代基的烷基中的取代基相同之例。
在有機基W中所例示的環烯基的碳數較佳為5~20。在可以具有取代基的環烯基中,環烯基可以具有的取代基可舉出與可以具有取代基的烷基中的取代基相同之例。
在有機基W中所例示的炔基可以為直鏈狀及支鏈狀中的任一種。上述炔基的碳數較佳為2~20。在可以具有取代基的炔基中,炔基可以具有的取代基可舉出與可以具有取代基的烷基中的取代基相同之例。
在有機基W中所例示的環炔基的碳數較佳為5~20。在可以具有取代基的環炔基中,環炔基可以具有的取代基可舉出與可以具有取代基的烷基中的取代基相同之例。
在有機基W中所例示的芳基除非另有說明,可以為單環及多環(例如,2~6環等)中的任一種。
上述芳基的環員原子數較佳為6~15,更佳為6~10。
作為上述芳基,較佳為苯基、萘基或蒽基,更佳為苯基。
在可以具有取代基的芳基中,芳基可以具有的取代基可舉出與可以具有取代基的烷基中的取代基相同之例。
又,在有機基W中所例示的基團中,含有芳基的取代基(例如,芳氧基)中的芳基部分亦可舉出與在上述有機基W中所例示的芳基相同之例。
在有機基W中所例示的雜芳基除非另有說明,可以為單環及多環(例如,2~6環等)中的任一種。
雜芳基作為環員原子所具有的雜原子數例如為1~10。作為上述雜原子,例如,可舉出氮原子、硫原子、氧原子、硒原子、碲原子、磷原子、矽原子、及硼原子。
上述雜芳基的環員原子數較佳為5~15。
在可以具有取代基的雜芳基中,雜芳基可以具有的取代基可舉出與可以具有取代基的烷基中的取代基相同之例。
在有機基W中所例示的雜環,係意指含有雜原子作為環員原子之環,並且除非另有說明,可以為芳香族雜環及脂肪族雜環中的任一種,亦可以為單環及多環(例如,2~6環等)中的任一種。
雜環作為環員原子所具有的雜原子數例如為1~10。作為上述雜原子,例如,可舉出氮原子、硫原子、氧原子、硒原子、碲原子、磷原子、矽原子、及硼原子。
上述雜環的環員原子數較佳為5~15。
在可以具有取代基的雜環中,雜環可以具有的取代基可舉出與可以具有取代基的烷基中的取代基相同之例。
作為在有機基W中所例示的內酯基,較佳為5~7員環的內酯基,更佳為以形成雙環結構或螺環結構之形式在5~7員環的內酯環上縮環有其他環結構者。
在可以具有取代基的內酯基中,內酯基可以具有的取代基可舉出與可以具有取代基的烷基中的取代基相同之例。
R
1較佳為鹵素原子,特佳為氯原子。當R
1為鹵素原子時,式(1)所表示的重複單元因光化射線或放射線(較佳為X射線、電子束或極紫外線)的照射而容易被從主鏈切斷,進一步提高解析度而較佳。
以下記載式(1)所表示的重複單元之具體例,但并不限定於此。
[化學式7]
在樹脂(A)中,式(1)所表示的重複單元之含量,相對於所有重複單元,較佳為1~60莫耳%,更佳為1~40莫耳%,進一步較佳為5~35莫耳%,特佳為10~30莫耳%。
樹脂(A)中,式(1)所表示的重複單元可以單獨包含一種,亦可以包含兩種以上。包含兩種以上時,較佳為其合計含量在上述範圍內。
<選自由式(2)表示的重複單元及由式(3)表示的重複單元所組成之群組中的至少一個重複單元>
樹脂(A),從最優化在含有有機溶劑的顯影液中的溶解速度的觀點出發,較佳為除了上述式(1)所表示的重複單元之外,還含有選自由下述式(2)表示的重複單元及由下述式(3)表示的重複單元所組成之群組中的至少一個重複單元,更佳為含有由下述式(2)表示的重複單元及由下述式(3)表示的重複單元。
[化學式8]
式(2)中,R
2表示氫原子、鹵素原子或有機基。R
3表示氫原子或取代基。R
4表示取代基。當存在複數個R
4時,複數個R
4可以相同亦可以相互不同,R
4可以彼此鍵結而形成環。R
3與R
4可以鍵結而形成環。k1表示0或1。k2表示0~7的整數。
式(3)中,R
5表示氫原子、鹵素原子或有機基。R
6表示氫原子或取代基。R
7表示有機基。L
1表示-O-或-NR
8-,R
8表示氫原子或取代基。R
6與R
7可以鍵結而形成環。R
7與R
8可以鍵結而形成環。
式(2)中,R
2表示氫原子、鹵素原子或有機基。
作為R
2所表示的鹵素原子,較佳為氟原子、氯原子、溴原子或碘原子,更佳為氟原子、氯原子,特佳為氯原子。
作為R
2所表示的有機基并無特別限制,例如,可舉出上述有機基W中所例示的基團。作為R
2所表示的有機基,較佳為烷基、氟化烷基、環烷基或芳基,更佳為烷基。
R
2較佳為表示鹵素原子或有機基,更佳為表示有機基。
式(2)中,R
3表示氫原子或有機基。R
3的取代基并無特別限制,較佳為有機基。作為有機基并無特別限制,例如,可舉出上述有機基W中所例示的基團。R
3較佳為氫原子。
式(2)中,R
4表示取代基。作為R
4所表示的取代基,例如,可舉出上述取代基T中所例示的基團等,較佳為鹵素原子、烷基、環烷基、芳基、氟化烷基、羥基、羧基、醯基、烷氧基、氨基甲醯基、磺醯胺基及烷基磺醯基。
當存在複數個R
4時,複數個R
4可以相同亦可以相互不同,R
4可以彼此鍵結而形成環。又,R
3與R
4可以鍵結而形成環。當R
3與R
4相互鍵結而形成環時,R
3所表示的氫原子可以被取代以與R
4鍵結而形成環。
作為R
3與R
4相互鍵結而形成的環、以及R
4彼此相互鍵結而形成的環并無特別限制,可以為單環及多環中的任一種。上述環可以含有氧原子、氮原子、硫原子等雜原子作為環員原子。又,上述環可以含有羰基碳作為環員原子。上述環較佳為5~8員環,更佳為5或6員環。
式(2)中,k1表示0或1,較佳為表示0。當k1表示0時,式(2)中所記載之芳香環表示苯環,當k1表示1時,式(2)中所記載之芳香環表示萘環。
式(2)中,k2表示0~7的整數。k1表示0時,k2表示0~5的整數,較佳為表示0~3的整數。k1表示1時,k2表示0~7的整數,較佳為表示0~3的整數。
以下記載式(2)所表示的重複單元之具體例,但并不限定於此。
[化學式9]
在樹脂(A)中,式(2)所表示的重複單元之含量,相對於所有重複單元,較佳為1~80莫耳%,更佳為10~70莫耳%,進一步較佳為20~60莫耳%。
在樹脂(A)中,式(2)所表示的重複單元可以單獨包含一種,亦可以包含兩種以上。包含兩種以上時,較佳為其合計含量在上述範圍內。
式(3)中,R
5表示氫原子、鹵素原子或有機基。關於R
5的說明、具體例及較佳範圍,與前述的式(1)中的關於R
1的說明、具體例及較佳範圍相同。
式(3)中,R
6表示氫原子或有機基。R
6的取代基并無特別限制,較佳為有機基。作為有機基并無特別限制,例如,可舉出上述有機基W中所例示的基團。R
6較佳為氫原子。
式(3)中,R
7表示有機基。作為R
7所表示的有機基并無特別限制,例如,可舉出上述有機基W中所例示的基團。作為R
7所表示的有機基,較佳為烷基、環烷基或芳基,更佳為烷基或環烷基。
式(3)中,L
1表示-O-或-NR
8-,R
8表示氫原子或取代基。R
8的取代基并無特別限制,較佳為有機基。作為有機基并無特別限制,例如,可舉出上述有機基W中所例示的基團。R
8較佳為氫原子或烷基,更佳為氫原子。
R
6與R
7可以鍵結而形成環。當R
6與R
7相互鍵結而形成環時,R
6所表示的氫原子可以被取代以與R
7鍵結而形成環。
R
7與R
8可以鍵結而形成環。當R
7與R
8鍵結而形成環時,R
8所表示的氫原子可以被取代以與R
7鍵結而形成環。
作為R
6與R
7鍵結而形成的環、以及R
7與R
8鍵結而形成的環并無特別限制,可以為單環及多環中的任一種。上述環可以含有氧原子、氮原子、硫原子等雜原子作為環員原子。又,上述環可以含有羰基碳作為環員原子。上述環較佳為5~8員環,更佳為5或6員環。
L
1較佳為表示-O-。
以下記載式(3)所表示的重複單元之具體例,但并不限定於此。
[化學式10]
在樹脂(A)中,式(3)所表示的重複單元之含量,相對於所有重複單元,較佳為1~60莫耳%,更佳為1~40莫耳%,進一步較佳為10~35莫耳%,特佳為15~30莫耳%。
在樹脂(A)中,式(3)所表示的重複單元可以單獨包含一種,亦可以包含兩種以上。包含兩種以上時,較佳為其合計含量在上述範圍內。
在樹脂(A)中,式(1)所表示的重複單元之含量/式(2)所表示的重複單元之含量,以莫耳比計,較佳為10/90~50/50,更佳為20/80~40/60。
在樹脂(A)中,式(1)所表示的重複單元之含量/式(3)所表示的重複單元之含量,以莫耳比計,較佳為30/70~70/30,更佳為40/60~60/40。
在不妨礙本發明之效果的範圍內,樹脂(A)亦可以含有上述之重複單元之外的其他重複單元。
樹脂(A)的重量平均分子量,較佳為1000以上,更佳為2500以上,進一步較佳為10000以上,特佳為25000以上。又,樹脂(A)的重量平均分子量,較佳為200000以下,更佳為150000以下,進一步較佳為100000以下,特佳為85000以下。上述重量平均分子量之值係藉由GPC法作為聚苯乙烯換算值求得的值。
樹脂(A)的分散度(分子量分佈)通常為1.0~5.0,較佳為1.0~3.0,更佳為1.2~3.0,進一步較佳為1.2~2.5。當分散度在上述範圍內時,解析度及光阻形狀趨向於更優異。
樹脂(A)可依據常規方法(例如自由基聚合)來合成。
在本發明的光阻組成物中,樹脂(A)的含量相對於光阻組成物的總固體成分,較佳為50.0質量%以上,更佳為60.0質量%以上,進一步較佳為70.0質量%以上。又,樹脂(A)的含量,較佳為99.9質量%以下,更佳為99.5質量%以下,進一步較佳為99.0質量%以下。
樹脂(A)可以僅使用一種,亦可以併用複數種。使用兩種以上時,較佳為其合計含量在上述較佳含量範圍內。
〔化合物(B)〕
本發明的光阻組成物含有選自由含有共軛酸之pKa為2以上的陰離子的鎓鹽(B1)及非離子性鹼性化合物(B2)所組成之群組中的至少一個化合物(B)。
化合物(B)較佳為與樹脂(A)相異的化合物。
化合物(B)的分子量,較佳為10000以下,更佳為3000以下,進一步較佳為2000以下,特佳為1000以下。
<鎓鹽(B1)>
鎓鹽(B1)為含有共軛酸之pKa為2以上的陰離子的鎓鹽。
鎓鹽(B1)中所含的陰離子的共軛酸之pKa為2以上,較佳為3以上,更佳為3.5以上。又,鎓鹽(B1)中所含的陰離子的共軛酸之pKa較佳為14以下,更佳為12以下,進一步較佳為11以下。pKa可藉由前述的方法求得。
鎓鹽(B1)中所含的陰離子的共軛酸,較佳為選自由酚化合物、羧酸、亞胺酸、磺醯亞胺酸及硫醇化合物所組成之群組中的至少一個,更佳為選自由酚化合物及羧酸所組成之群組中的至少一個。
鎓鹽(B1)中所含的陰離子,較佳為選自由具有由下述式(An-1)表示的基團的陰離子、具有由下述式(An-2)表示的基團的陰離子、具有由下述式(An-3)表示的基團的陰離子、具有由下述式(An-4)表示的基團的陰離子及具有由下述式(An-5)表示的基團的陰離子所組成之群組中的至少一個,更佳為選自由具有由下述式(An-1)表示的基團的陰離子及具有由下述式(An-2)表示的基團的陰離子所組成之群組中的至少一個。
[化學式11]
式(An-1)、(An-2)、(An-3)、(An-4)及(An-5)中,*分別表示鍵結位置。式(An-5)中,R
A1表示氫原子或一價的有機基。
式(An-1)中的*表示鍵結位置,較佳表示與芳香族基的鍵結位置。
具有式(An-1)所表示的基團的陰離子較佳為由下述式(An-1-1)表示的陰離子。
[化學式12]
式(An-1-1)中,Ar
1表示芳香族基。
式(An-1-1)中的Ar
1表示的芳香族基可以為芳香族烴基,亦可以為芳香族雜環基,但較佳為芳香族烴基。Ar
1較佳為碳數6~20的芳基或碳數3~20的雜芳基(作為雜原子,例如,可舉出氧原子、硫原子、氮原子等),更佳為碳數6~15的芳基,進一步較佳為苯基或萘基,特佳為苯基。Ar
1表示的芳香族基可以具有取代基。作為取代基,例如,較佳為烷基、環烷基、烷氧基、羥基等。
式(An-2)中的*表示鍵結位置,較佳為表示與芳香族基的鍵結位置。
具有式(An-2)所表示的基團的陰離子較佳為由下述式(An-2-1)表示的陰離子。
[化學式13]
式(An-2-1)中,Ar
2表示芳香族基。
Ar
2的說明、具體例及較佳範圍與前述的式(An-1-1)中的Ar
1相同。Ar
2表示的芳香族基可以具有取代基。作為取代基,例如,較佳為烷基、環烷基、烷氧基、羥基、硫醇基等。
式(An-3)中的*分別表示鍵結位置,較佳為表示與烴基的鍵結位置。
具有式(An-3)所表示的基團的陰離子較佳為由下述式(An-3-1)表示的陰離子或由下述式(An-3-2)表示的陰離子。
[化學式14]
式(An-3-1)中,R
N1~R
N4各自獨立地表示氫原子或取代基。作為取代基,例如,較佳為烷基、環烷基、烷氧基、羥基等。R
N1~R
N4較佳為氫原子。
式(An-3-2)中,R
N5表示取代基。V1表示0~4的整數。作為R
N5所表示的取代基,例如,較佳為烷基、環烷基、芳基、烷氧基、羥基等。V1較佳為0或1,更佳為0。
式(An-4)中的*分別表示鍵結位置,較佳為表示與烴基的鍵結位置。
式(An-5)中的*表示鍵結位置,較佳為表示與烴基的鍵結位置。
式(An-5)中的R
A1表示氫原子或一價的有機基。R
A1所表示的一價的有機基較佳為烷基、環烷基或芳基。
R
A1所表示的烷基可以為直鏈狀亦可以為支鏈狀。R
A1所表示的烷基的碳數較佳為1~10,更佳為1~5。烷基可以具有取代基,取代基並無特別限制,例如,較佳為環烷基、氟原子或氰基。作為上述取代基的環烷基之例,可舉出後述的R
A1為環烷基時所說明的環烷基。又,R
A1所表示的烷基中的一個以上的-CH
2-可以被羰基取代。
R
A1所表示的環烷基可以為單環亦可以為多環。R
A1所表示的環烷基的碳數較佳為3~20,更佳為5~12。作為R
A1所表示的環烷基,例如,可舉出降冰片基及金剛烷基。R
A1所表示的環烷基可以具有取代基,取代基並無特別限制,較佳為烷基(可以為直鏈狀亦可以為支鏈狀。較佳為碳數1~5)。作為R
A1所表示的環烷基之環員原子的碳原子中,一個以上的碳原子可以被羰基碳原子取代。
R
A1所表示的芳基可以為單環亦可以為多環。R
A1所表示的芳基的碳數較佳為6~20,更佳為6~12。作為R
A1所表示的芳基,例如,可舉出苯基及萘基。R
A1所表示的芳基可以具有取代基,取代基並無特別限制,較佳為烷基、氟原子或氰基。作為上述取代基的烷基之例,可舉出前述R
A1表示烷基時所說明的烷基。
式(An-5)的R
A1較佳為,直接與N
-鍵結的基團並非-CO-及-SO
2-中的任一者。
作為鎓鹽(B1),較佳為含有選自由鋶陽離子及碘鎓陽離子所組成之群組中的至少一種的化合物,更佳為含有鋶陽離子的化合物。
鎓鹽(B1)較佳為藉由光化射線或放射線之照射而產生酸的鎓鹽結構之化合物(光分解型鎓鹽化合物)。當鎓鹽(B1)為光分解型鎓鹽化合物時,鎓鹽(B1)本身藉由曝光而分解,且分解效率高,故認為從而使溶解對比進一步提高,解析度進一步提高。
以下,對光分解型鎓鹽化合物進行說明。
光分解型鎓鹽化合物較佳為具有至少一個由陰離子部位及陽離子部位構成的鹽結構部位、且藉由曝光分解而產生酸(較佳為有機酸)的化合物。
光分解型鎓鹽化合物的上述鹽結構部位,從藉由曝光容易分解並且有機酸之生成性更優異之觀點考慮,較佳為由有機陽離子部位及親核性極低的有機陰離子部位構成。
上述鹽結構部位可以為光分解型鎓鹽化合物的一部分,亦可以為全部。此外,上述鹽結構部位為光分解型鎓鹽化合物的一部分的情況例如如同後述的光分解型鎓鹽PG2,相當於兩個以上的鹽結構部位連結而得的結構等。
作為光分解型鎓鹽中的鹽結構部位的個數並無特別限制,較佳為1~10,更佳為1~6,進一步較佳為1~3。
在光分解型鎓鹽化合物中,作為構成鹽結構部位的陽離子部位,較佳為有機陽離子部位,其中,較佳為後述的、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))。
(光分解型鎓鹽化合物PG1)
作為光分解型鎓鹽化合物之較佳態樣之一例,可舉出由「M
+X
-」表示的鎓鹽化合物且藉由曝光產生有機酸的化合物(以下亦稱為「光分解型鎓鹽化合物PG1」)。
在「M
+X
-」所表示的化合物中,M
+表示有機陽離子,X
-表示前述共軛酸之pKa為2以上的陰離子。
以下,對光分解型鎓鹽化合物PG1進行說明。
作為光分解型鎓鹽化合物PG1中的M
+所表示的有機陽離子,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))。
[化學式15]
在上述式(ZaI)中,
R
201、R
202及R
203各自獨立地表示有機基。
作為R
201、R
202及R
203的有機基之碳數,通常為1~30,較佳為1~20。又,R
201~R
203中的兩個可以鍵結而形成環結構,於環內可以包含氧原子、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)中的有機陽離子之較佳態樣,可舉出後述的陽離子(ZaI-1)、陽離子(ZaI-2)、由式(ZaI-3b)表示的有機陽離子(陽離子(ZaI-3b))、及由式(ZaI-4b)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)係芳基鋶陽離子,其中,上述式(ZaI)的R
201~R
203的至少一個為芳基。
芳基鋶陽離子中,可以為R
201~R
203皆為芳基,亦可以為R
201~R
203中的一部分為芳基,餘者為烷基或環烷基。
又,可以為R
201~R
203中的一個為芳基、R
201~R
203中剩餘的兩個鍵結而形成環結構,亦可以為於環內包含氧原子、硫原子、酯基、醯胺基或羰基。作為R
201~R
203中的兩個鍵結而形成的基團,例如,可舉出伸烷基(例如,伸丁基、伸戊基、及-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。
作為芳基鋶陽離子,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。
作為芳基鋶陽離子中所含有的芳基,較佳為苯基或萘基,更佳為苯基。芳基可以為具有含氧原子、氮原子、或硫原子等之雜環結構的芳基。作為雜環結構,可舉出吡咯殘基、呋喃殘基、噻吩殘基、吲哚殘基、苯並呋喃殘基及苯並噻吩殘基等。芳基鋶陽離子具有兩個以上的芳基時,兩個以上的芳基可以相同亦可以不同。
芳基鋶陽離子視需要而具有的烷基或環烷基,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。
作為R
201~R
203的芳基、烷基及環烷基可以具有的取代基,各自獨立地較佳為烷基(例如碳數1~15)、環烷基(例如碳數3~15)、芳基(例如碳數6~14)、烷氧基(例如碳數1~15)、環烷基烷氧基(例如碳數1~15)、鹵素原子(例如氟、碘)、羥基、羧基、酯基、亞磺醯基、磺醯基、烷硫基及苯硫基等。
上述取代基若有可能可以進一步具有取代基,例如,亦較佳為上述烷基具有鹵素原子作為取代基、且成為三氟甲基等的鹵化烷基。
接下來,將對陽離子(ZaI-2)進行說明。
陽離子(ZaI-2)係式(ZaI)中的R
201~R
203各自獨立地表示不具有芳香環的有機基的陽離子。在此所謂之芳香環,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,通常為碳數1~30,較佳為碳數1~20。
R
201~R
203各自獨立地較佳為烷基、環烷基、烯丙基、或乙烯基,更佳為直鏈狀或支鏈狀的2-氧代烷基、2-氧代環烷基、或烷氧基羰基甲基,進一步較佳為直鏈狀或支鏈狀的2-氧代烷基。
作為R
201~R
203的烷基及環烷基,例如,可舉出碳數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、丁基及戊基)、以及碳數3~10之環烷基(例如,環戊基、環己基及降冰片基)。
R
201~R
203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,對陽離子(ZaI-3b)進行說明。
陽離子(ZaI-3b)為由下述式(ZaI-3b)表示的陽離子。
[化學式16]
式(ZaI-3b)中,
R
1c~R
5c各自獨立地表示氫原子、烷基、環烷基、芳基、烷氧基、芳氧基、烷氧基羰基、烷基羰基氧基、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各自獨立地表示氫原子、烷基(第三丁基等)、環烷基、鹵素原子、氰基或芳基。
R
x及R
y各自獨立地表示烷基、環烷基、2-氧代烷基、2-氧代環烷基、烷氧基羰基烷基、烯丙基或乙烯基。
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可以分別相互鍵結而形成環,該環可以各自獨立地包含氧原子、硫原子、酮基、酯鍵或醯胺鍵。
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所取代。
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。
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可以具有取代基。
接下來,對陽離子(ZaI-4b)進行說明。
陽離子(ZaI-4b)為由下述式(ZaI-4b)表示的陽離子。
[化學式17]
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、烷氧基羰基或含有環烷基的基團(可以為環烷基其本身,亦可以為部分含有環烷基的基團)。此等基團可以具有取代基。
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、或含有環烷基的基團(可以為環烷基本身,亦可以為部分含有環烷基的基團)。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、環烷基或萘基。兩個R
15可以相互鍵結而形成環。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。在一態樣中,較佳為兩個R
15為伸烷基、且相互鍵結而形成環結構。此外,上述烷基、上述環烷基及上述萘基、以及兩個R
15相互鍵結而形成的環可以具有取代基。
在式(ZaI-4b)中,R
13、R
14及R
15的烷基較佳為直鏈狀或支鏈狀。烷基的碳數較佳為1~10。作為烷基,更佳為甲基、乙基、正丁基或第三丁基等。
接下來,對式(ZaII)進行說明。
式(ZaII)中,R
204及R
205各自獨立地表示芳基、烷基或環烷基。
作為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的芳基可以為具有雜環的芳基,該雜環具有氧原子、氮原子或硫原子等。作為具有雜環的芳基的骨架,例如,可舉出吡咯、呋喃、噻吩、吲哚、苯並呋喃及苯並噻吩等。
作為R
204及R
205的烷基及環烷基,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、烷基及環烷基可以各自獨立地具有取代基。作為R
204及R
205的芳基、烷基及環烷基可以具有的取代基,例如,可舉出烷基(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。
(光分解型鎓鹽化合物PG2)
又,作為光分解型鎓鹽化合物的較佳態樣之另一例,可舉出下述化合物(I)及化合物(II)(以下亦將「化合物(I)及化合物(II)」稱為「光分解型鎓鹽化合物PG2」。)。光分解型鎓鹽化合物PG2係具有兩個以上上述鹽結構部位且藉由曝光產生多價的有機酸之化合物。
以下,對光分解型鎓鹽化合物PG2進行說明。
《化合物(I)》
化合物(I)係具有一個以上下述結構部位X及一個以上下述結構部位Y的化合物,且係藉由光化射線或放射線之照射,產生包含源自下述結構部位X的下述第一酸性部位和源自下述結構部位Y的下述第二酸性部位的酸的化合物。
結構部位X:由陰離子部位A
1 -及陽離子部位M
1 +組成,並且藉由光化射線或放射線之照射形成由HA
1表示的第一酸性部位之結構部位
結構部位Y:由陰離子部位A
2 -及陽離子部位M
2 +組成,並且藉由光化射線或放射線之照射形成由HA
2表示的第二酸性部位之結構部位
其中,化合物(I)滿足下述條件I。
條件I:在上述化合物(1)中,將上述結構部位X中的上述陽離子部位M
1 +及上述結構部位Y中的上述陽離子部位M
2 +取代為H
+而成的化合物PI具有源自將上述結構部位X中的上述陽離子部位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(pKa
1)及源自將上述結構部位Y中的上述陽離子部位M
2 +取代為H
+而成的HA
2所表示的酸性部位的酸解離常數a2(pKa
2),並且上述酸解離常數a2大於上述酸解離常數a1。pKa
2為2以上。pKa
1可以小於2,亦可以為2以上。
上述化合物PI相當於對化合物(I)照射光化射線或放射線時產生的酸。
化合物(I)具有兩個以上的結構部位X時,結構部位X各自可以相同亦可以不同。又,兩個以上上述A
1 -及兩個以上上述M
1 +各自可以相同亦可以不同。
又,化合物(I)中,上述A
1 -及上述A
2 -、以及上述M
1 +及上述M
2 +各自可以相同亦可以不同,但上述A
1 -及上述A
2 -較佳為各自不同。
陰離子部位A
1 -及陰離子部位A
2 -係含有帶負電的原子或原子團之結構部位,較佳為選自由前述的式(An-1)所表示的基團、式(An-2)所表示的基團、式(An-3)所表示的基團、式(An-4)所表示的基團及式(An-5)所表示的基團所組成之群組中的至少一個。
又,陽離子部位M
1 +及陽離子部位M
2 +係包含帶正電荷的原子或原子團之結構部位,例如,可舉出電荷為一價的有機陽離子。此外,作為有機陽離子並無特別限制,較佳為上述式(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))。
《化合物(II)》
化合物(II)係具有兩個以上的上述結構部位X及一個以上的下述結構部位Z的化合物,且係藉由光化射線或放射線之照射而產生包含兩個以上的源自上述結構部位X的上述第一酸性部位和上述結構部位Z的酸的化合物。
結構部位Z:能夠中和酸的非離子性之部位
上述化合物(II)藉由照射光化射線或放射線,可產生具有將上述結構部位X中的上述陽離子部位M
1 +取代為H
+而得的HA
1所表示的酸性部位之化合物PII(酸)。亦即,化合物PII表示具有上述HA
1所表示的酸性部位和作為能夠中和酸的非離子性部位的結構部位Z之化合物。
此外,化合物(II)中,結構部位X的定義以及A
1 -及M
1 +的定義與上述化合物(I)中結構部位X的定義以及A
1 -及M
1 +的定義含義相同,較佳態樣亦相同。
又,上述兩個以上的結構部位X各自可以相同亦可以不同。又,兩個以上上述A
1 -及兩個以上上述M
1 +各自可以相同亦可以不同。
其中,化合物(II)中,至少一個pKa
1為2以上。
作為能夠中和結構部位Z中的酸之非離子性部位並無特別限制,例如,較佳為包含可與質子靜電地相互作用的基團或具有電子的官能基的部位。
作為可與質子靜電地相互作用的基團或具有電子的官能基,可舉出環狀聚醚等具有大環結構之官能基或具有含有無助於π共軛之非共用電子對的氮原子之官能基等。所謂含有無助於π共軛的非共用電子對的氮原子,例如為具有下述式所示的部分結構之氮原子。
[化學式18]
非共用電子對
作為可與質子靜電地相互作用的基團或具有電子的官能基的部分結構,例如,可舉出冠醚結構、氮雜冠醚結構、1~3級胺結構、吡啶結構、咪唑結構、及吡嗪結構等,其中,較佳為1~3級胺結構。
鎓鹽(B1)較佳為由下述式(Z-1)表示的化合物。
[化學式19]
式(Z-1)中,Ar
m1、Ar
m2及Ar
m3各自獨立地表示芳基。X
m-表示共軛酸之pKa為2以上的m價的有機陰離子。m表示1以上的整數。
Ar
m1、Ar
m2及Ar
m3所表示的芳基,較佳為碳數6~20的芳基,更佳為苯基或萘基,特佳為苯基。
Ar
m1、Ar
m2及Ar
m3所表示的芳基可以具有取代基。作為取代基,例如,可舉出上述取代基T中所例示的基團等,較佳為鹵素原子、烷基、環烷基、氟化烷基、羥基、羧基、醯基、烷氧基、磺醯胺基及烷基磺醯基。
式(Z-1)中,m較佳為表示1~3的整數,更佳為表示1或2,特佳為表示1。m為有機陰離子的總價。可以為m個一價的有機陰離子的態樣,亦可以為一個m價的有機陰離子的態樣。
式(Z-1)中,X
m-較佳為表示共軛酸之pKa為2以上的一價的有機陰離子(X
-)。X
m-的具體例及較佳範圍與前述共軛酸之pKa為2以上的陰離子相同。X
m-較佳為共軛酸之pKa為3.5以上的m價的有機陰離子。
此外,前述的化合物(I)中的m為結構部位X及結構部位Y的總數。例如,當化合物(I)為具有1個結構部位X及1個結構部位Y的化合物時,m為2。又,前述的化合物(II)中的m為結構部分X的總數。
當本發明的光阻組成物含有鎓鹽(B1)時,鎓鹽(B1)的含量並無特別限制,相對於光阻組成物的總固體成分,較佳為0.1質量%以上,更佳為1.0質量%以上,進一步較佳為2.0質量%以上。又,上述含量較佳為40.0質量%以下,更佳為30.0質量%以下。
鎓鹽(B1)可以單獨使用一種,亦可以使用兩種以上。使用兩種以上時,較佳為其合計含量在上述較佳含量範圍內。
<鹼性化合物(B2)>
鹼性化合物(B2)為非離子性鹼性化合物。
鹼性化合物(B2)較佳為胺化合物。又,鹼性化合物(B2)較佳為含有1個以上芳香環的化合物。
鹼性化合物(B2)較佳為含有1個以上芳香環的胺化合物。
鹼性化合物(B2)較佳為具有含有氮原子作為環構成原子(環員原子)的芳香族雜環的化合物,特佳為由下述式(Q-1)表示的化合物。
[化學式20]
式(Q-1)中,G
1表示取代基。當存在複數個G
1時,複數個G
1可以相同亦可以不同,G
1可以彼此鍵結而形成環。k表示0~5的整數。
作為G
1所表示的取代基,例如,可舉出上述取代基T中所例示的基團等,較佳為鹵素原子、烷基、環烷基、芳基、氟化烷基、羥基、羧基、醯基及烷氧基。
作為複數個G
1彼此鍵結而形成的環并無特別限制,可以為單環及多環中的任一種。上述環可以含有氧原子、氮原子、硫原子等雜原子作為環員原子。又,上述環可以含有羰基碳作為環員原子。較佳為,上述環為苯環。
當本發明的光阻組成物含有鹼性化合物(B2)時,鹼性化合物(B2)的含量並無特別限制,相對於光阻組成物的總固體成分,較佳為0.5質量%以上,更佳為1.0質量%以上,進一步較佳為3.0質量%以上。又,上述含量較佳為40.0質量%以下,更佳為30.0質量%以下。
鹼性化合物(B2)可以單獨使用一種,亦可以使用兩種以上。使用兩種以上時,較佳為其合計含量在上述較佳含量範圍內。
〔其他成分〕
本發明的光阻組成物,除了樹脂(A)及化合物(B)之外,亦可以含有除此之外的其他成分。
作為其他成分,并無特別限制,例如,可舉出溶劑、界面活性劑等。
〔溶劑〕
本發明的光阻組成物較佳為含有溶劑。
溶劑并無特別限定,較佳為包含(M1)及(M2)中的至少一者,該(M1)為丙二醇單烷基醚羧酸鹽,該(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之群組中的至少一者。溶劑亦可以進一步含有成分(M1)及(M2)以外的成分。
關於本發明的光阻組成物的溶劑,可引用日本特開2022-001960號公報之段落[0174]~[0184]的內容。
本發明的光阻組成物中的溶劑之含量,從具有更好的塗佈性之觀點而言,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%。
<界面活性劑>
光阻組成物可以含有界面活性劑。含有界面活性劑時,能夠形成密著性更優異、顯影缺陷更少的圖案。
界面活性劑較佳為氟系及/或矽系界面活性劑。
作為氟系及/或矽系界面活性劑,可舉出揭露於國際公開第2018/193954號之段落[0218]及[0219]之界面活性劑。
當光阻組成物含有界面活性劑時,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%。
界面活性劑可以單獨使用一種,亦可以使用兩種以上。使用兩種以上時,較佳為其合計含量在上述較佳含量範圍內。
[感光化射線性或感放射線性樹脂組成物之其他態樣]
本發明還涉及具有下述結構的感光化射線性或感放射線性樹脂組成物(光阻組成物)。
一種感光化射線性或感放射線性樹脂組成物,其含有:樹脂(A1),其含有由下述式(1)表示的重複單元、由下述式(2)表示的重複單元、及由下述式(3)表示的重複單元;以及
化合物(B),其係選自由含有共軛酸之pKa為2以上的陰離子的鎓鹽(B1)及非離子性鹼性化合物(B2)所組成之群組中的至少一個。
[化學式21]
式(1)中,R
1表示氫原子、鹵素原子或有機基。
式(2)中,R
2表示氫原子、鹵素原子或有機基。R
3表示氫原子或取代基。R
4表示取代基。當存在複數個R
4時,複數個R
4可以相同亦可以相互不同,R
4可以彼此鍵結而形成環。R
3與R
4可以鍵結而形成環。k1表示0或1。k2表示0~7的整數。
式(3)中,R
5表示氫原子、鹵素原子或有機基。R
6表示氫原子或取代基。R
7表示有機基。L
1表示-O-或-NR
8-,R
8表示氫原子或取代基。R
6與R
7可以鍵結而形成環。R
7與R
8可以鍵結而形成環。
其中,R
1及R
5中的至少一個表示鹵素原子或氟化烷基。
關於式(1)~(3)及化合物(B)的說明、具體例及較佳範圍與前述相同。其中,R
1及R
5中的至少一個表示鹵素原子或氟化烷基。由此,樹脂(A1)作為藉由光化射線或放射線(較佳為X射線、電子束或極紫外線)的照射而主鏈分解的樹脂發揮功能。
又,關於樹脂(A1)的說明、具體例及腳架範圍與前述的關於樹脂(A)的內容相同。
關於感光化射線性或感放射線性樹脂組合物可以含有的其他成分,亦與前述相同。
[光阻膜、圖案形成方法]
本發明還涉及使用上述光阻組成物而形成的光阻膜。
又,本發明還涉及一種圖案形成方法,其具有使用上述光阻組成物形成膜之製程、對上述膜進行曝光之製程、以及使用顯影劑對曝光後的膜進行顯影之製程。
使用上述光阻組成物的圖案形成方法之步驟並無特別限制,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:使用含有有機溶劑的顯影液對曝光後的光阻膜進行顯影之製程
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。
光阻組成物的定義如上所述。
作為使用光阻組成物在基板上形成光阻膜的方法,例如,可舉出將光阻組成物塗佈在基板上的方法。
此外,較佳為在塗佈之前視需要用過濾器過濾光阻組成物。過濾器的孔徑較佳為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塗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,被覆有矽、二氧化矽)上。塗佈方法較佳為使用旋塗器的旋轉塗佈。使用旋塗器的旋塗時的轉速較佳為1000~3000rpm(rotation per minute)。
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底塗層膜(無機膜、有機膜、抗反射膜)。
作為乾燥方法,例如,可舉出加熱進行乾燥的方法。加熱可藉由通常的曝光機及/或顯影機所具備的裝置來實施,亦可使用熱板等來實施。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,更佳為60~800秒,進一步較佳為60~600秒。
光阻膜之膜厚並無特別限制,但從可形成更高精度的微細圖案之觀點而言,較佳為10~120nm。其中,在設為EUV曝光及EB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。又,在ArF液浸曝光的情況下,光阻膜之膜厚更佳為10~120nm,進一步較佳為15~90nm。
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。上塗層並無特別限定,可藉由先前公知的方法來形成先前公知的上塗層,例如,可基於日本特開2014-059543號公報之段落[0072]~[0082]的記載來形成上塗層。
例如,較佳為在光阻膜上形成諸如日本特開2013-061648號公報中所記載的包含鹼性化合物之頂塗層。
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、羰基鍵、及酯鍵所組成的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、極紫外線、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,較佳為在進行顯影前進行曝光後熱處理(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,從而使感度及圖案形狀更加良好。
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。
<製程3:顯影製程>
製程3係使用顯影液,對曝光後的光阻膜進行顯影以形成圖案之製程。
顯影液係含有有機溶劑之顯影液(以下,亦稱為有機系顯影液)。
作為顯影方法,例如,可舉出將基板浸漬於裝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止一定時間來進行顯影之方法(覆液法)、對基板表面噴灑顯影液之方法(噴塗法)、及在以一定速度旋轉的基板上一邊以一定速度掃描顯影液吐出噴嘴一邊持續噴出顯影液之方法(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即可,並無特別限制,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℃。
有機系顯影液較佳為含有選自由酮系溶劑、酯系溶劑、醇系溶劑、醯胺系溶劑、醚系溶劑、及烴系溶劑所組成之群組中的至少一種有機溶劑的顯影液。
上述溶劑可以混合複數種,亦可以與上述以外的溶劑或水混合。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%,特佳為實質上不含水。
有機溶劑相對於有機系顯影液的含量,相對於顯影液的總量,較佳為50質量%以上且100質量%以下,更佳為80質量%以上且100質量%以下,進一步較佳為90質量%以上且100質量%以下,特佳為95質量%以上且100質量%以下。
<其他製程>
上述圖案形成方法較佳為,於製程3之後,包括用沖洗液進行清洗的製程。
在使用了有機系顯影液之顯影製程後的沖洗製程中使用的沖洗液,只要係為不溶解圖案者即可,並無特別限制,可使用含有一般有機溶劑之溶液。沖洗液較佳為使用含有選自由烴系溶劑、酮系溶劑、酯系溶劑、醇系溶劑、醯胺系溶劑及醚系溶劑所組成之群組中的至少一種有機溶劑的沖洗液。
沖洗製程的方法並無特別限定,例如,可舉出將沖洗液連續噴出到以一定速度旋轉的基板上的方法(旋轉塗佈法)、將基板浸漬在裝滿沖洗液的槽中一定時間的方法(浸漬法)、及向基板表面噴灑沖洗液的方法(噴塗法)等。
又,本發明之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,殘留於圖案間及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、圖案的表面粗糙度得到改善之效果。沖洗製程後之加熱製程通常在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,可以將所形成的圖案作為遮罩,實施基板的蝕刻處理。亦即,可以將在製程3中所形成的圖案作為遮罩,對基板(或下層膜及基板)進行加工,在基板上形成圖案。
基板(或下層膜及基板)的加工方法並無特別限定,但較佳為將製程3中所形成之圖案作為遮罩,藉由對基板(或下層膜及基板)進行乾式蝕刻,在基板上形成圖案之方法。乾法蝕刻較佳為氧電漿蝕刻。
在光阻組成物及本發明的圖案形成方法中所使用的各種材料(例如,溶劑、顯影液、沖洗液、抗反射膜形成用組成物、頂塗層形成用組成物等)較佳為不含金屬等雜質。此等材料中所包含的雜質含量較佳為1質量ppm(parts per million,百萬分之一)以下,更佳為10質量ppb(parts per billion,十億分之一)以下,進一步較佳為100質量ppt(parts per trillion,萬億分之一)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,可舉出使用過濾器的過濾。在國際公開第2020/004306號之段落[0321]中記載有使用過濾器的過濾的細節。
又,作為減少各種材料中所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、及利用鐵氟龍(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,可以利用吸附材料去除雜質,亦可以將過濾器過濾與吸附材料組合使用。作為吸附材料,可使用公知的吸附材料,例如能夠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含有的金屬等雜質,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的含量較佳為100質量ppt以下,更佳為10質量ppt以下,進一步較佳為1質量ppt以下。
光阻組成物有時亦含有水作為雜質。含有水作為雜質時,作為水的含量,較佳為盡可能少,亦可以相對於光阻組成物整體包含1~30000質量ppm。
又,光阻組成物有時亦可以含有殘留單體(例如,源自用於合成樹脂(A)的原料單體的單體(monomer))作為雜質。含有殘留單體作為雜質時,作為殘留單體的含量,較佳為盡可能少,亦可以相對於光阻組成物的總固體成分,包含1~30000質量ppm。
在沖洗液等有機系處理液中,可以添加導電性化合物,以防止伴隨靜電帶電及隨後產生的靜電放電,藥液配管及各種部件(過濾器、O型環、管等)出現故障。導電性化合物並無特別限制,例如,可舉出甲醇。添加量並無特別限制,但從維持較佳顯影特性或清洗特性的觀點而言,較佳為10質量%以下,更佳為5質量%以下。
作為藥液配管,例如,可使用SUS(不銹鋼)、或塗覆有已施加防帶電處理的聚乙烯、聚丙烯、或者氟樹脂(聚四氟乙烯或全氟烷氧基樹脂等)之各種配管。同樣,對於過濾器及O型環,亦可使用已施加防帶電處理的聚乙烯、聚丙烯或氟樹脂(聚四氟乙烯或全氟烷氧基樹脂等)。
[電子器件之製造方法]
本發明亦涉及包含上述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、比例、處理內容、及處理步驟等,只要不脫離本發明的主旨,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之各種成分]
〔樹脂〕
表1中所示的樹脂(A-1~A-23、RA-1及RA-2)如下所示。
表1中示出了後文揭示的各重複單元之含量(莫耳%;自左起依次對應)、重量平均分子量(Mw)、及分散度(Mw/Mn)。重量平均分子量(Mw)及分散度(Mw/Mn)藉由GPC(載體:四氫呋喃(THF))測定(係聚苯乙烯換算量)。又,各重複單元的含量藉由
13C-NMR(Nuclear Magnetic Resonance,核磁共振)測定。
[表1]
A-1~A-23、RA-1及RA-2的結構式如下所示。A-1~A-23相當於樹脂(A)。RA-1不相當於樹脂(A),因為其不包含式(1)所表示的重複單元。RA-2不相當於樹脂(A),因為其主鏈不會因光化射線或放射線的照射而分解。
[化學式22]
[化學式23]
[化學式24]
〔鎓鹽〕
鎓鹽B1-1~B1-17、及RB-1的結構式如下所示。又,B1-1~B1-17、及RB-1中所含的陰離子的共軛酸之pKa如下述表2所示。由於B1-5及B1-6具有兩個陰離子部位,因此記載了各自的pKa。B1-1~B1-17相當於鎓鹽(B1)。RB-1,因為陰離子的共軛酸之pKa小於2,因此,不相當於鎓鹽(B1)。
[化學式25]
[化學式26]
[表2]
〔鹼性化合物〕
鹼性化合物B2-1~B2-12的結構式如下所示。B2-1~B2-12相當於鹼性化合物(B2)。
[化學式27]
〔溶劑〕
以下示出所使用的溶劑。
C-1:丙二醇單甲醚乙酸酯(PGMEA)
C-2:丙二醇單甲醚(PGME)
C-3:環己酮
C-4:乳酸乙酯
C-5:γ-丁內酯
C-6:雙丙酮醇
〔顯影液、沖洗液〕
以下示出顯影液及沖洗液。
D-1:乙酸丁酯
D-2:乙酸異丙酯
D-3:乙酸丁酯/正十一烷=90/10(質量比)
[光阻組成物的製備]
將表3所示的溶劑以外的各成分,以表3所示的含量(質量%)使用,並與表3所示的溶劑混合。各成分的含量係相對於光阻組成物的總固體成分的質量比。接下來,將所得的混合液用孔徑為0.03μm的聚乙烯過濾器過濾以製備光阻組成物(Re-1~Re-53、Re-X1~Re-X4)。將各光阻組成物的固體成分濃度調整為1.3質量%。所謂固體成分,係意指除溶劑之外的所有成分。將所得的光阻組成物用於實施例及比較例中。表3記載了所用之溶劑的種類及其質量比。在表3中,當使用了兩種以上各成分時,用「/」劃分表示各自的種類及含量。例如,光阻組成物Re-50中的「A-1/A-2」表示使用了A-1和A-2兩種作為樹脂,「48/42」則表示A-1的含量為48質量%,A-2的含量為42質量%。
[表3]
[圖案形成及評價]
〔藉由EUV曝光之圖案形成及評價:實施例1-1~1-53、比較例1-1~1-4〕
<圖案形成>
將下層膜形成用組成物SHB-A940(信越化學工業公司製)塗佈於矽晶圓上,並在205℃下烘烤60秒鐘,藉此形成了膜厚20nm的下層膜。在下層膜上,塗佈表4中所示的光阻組成物,並在100℃下烘烤60秒鐘,從而形成膜厚30nm的光阻膜。藉此,形成了具有光阻膜的矽晶圓。
接著,使用EUV曝光裝置(Exitech公司製,Micro Exposure Tool,NA0.3,Quadrupol,外西格瑪0.68,內西格瑪0.36),對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=1:1的遮罩。
將曝光後的光阻膜在90℃下烘烤60秒鐘後,用表4中所示之顯影液覆液30秒鐘來進行顯影,僅限於存在記載之情況,以1000rpm的轉速旋轉晶圓的同時,倒入表4中所示之沖洗液10秒鐘來進行沖洗,再以4000rpm的轉速旋轉晶圓30秒鐘,藉此得到了圖案。
〔解析度評價(極限解析,nm)〕
在上述<圖案形成>中,以最佳曝光量Eop(mJ/cm
2)(使用光阻組成物形成的圖案再現用於曝光的遮罩的圖案時的曝光量)進行曝光。
接下來,實施從最佳曝光量Eop逐漸改變曝光量來形成線與空間圖案的試驗。此時,使用測長掃描型電子顯微鏡(SEM((股)日立製作所S-9380II))求出不崩塌而解析的圖案的最小尺寸,并將此設為「解析度(nm)」。結果如下述表4所示。解析度的值愈小,解析度愈良好。解析度較佳為16.0nm以下,更佳為15.0nm以下,進一步較佳為14.0nm以下,進一步更佳為13.0nm以下,特佳為12.0nm以下,最佳為11.0nm以下。
又,測量了各光阻組成物中所含的含水量,結果如下述表4所示。含水量為相對於光阻組成物整體的水的含量(質量ppm)。
藉由卡爾費雪法測量了各光阻組成物中所含的水的含量。使用的測定裝置為MKC-710(京都電子工業(股)製,卡爾費雪電量滴定式),使用的卡爾費雪液為Aquamicron AX(三菱化學(股)製)或Aquamicron AKX(三菱化學(股)製)。
又,相對於光阻組成物的總固體含量,各光阻組成物含有1~30000質量ppm的源自用於合成樹脂(A)的原料單體的單體(monomer)作為雜質。
[表4]
由表4的結果可知,實施例的光阻組成物具有優異的解析度。
〔藉由EB曝光之圖案形成及評價:實施例2-1~2-53〕
除了使用電子束(EB)來代替EUV作為曝光光源以外,皆與實施例1-1~1-53相同,使用各光阻組成物形成光阻膜,進行圖案形成,並進行了評價。其結果,使用EB曝光時亦獲得了與藉由EUV曝光進行圖案形成的情況同樣傾向的結果。
[產業上之可利用性]
根據本發明,可提供一種解析度優異的感光化射線性或感放射線性樹脂組成物。
又,根據本發明,可提供一種使用上述感光化射線性或感放射線性樹脂組成物而形成的光阻膜、使用上述感光化射線性或感放射線性樹脂組成物的圖案形成方法、及電子器件之製造方法。
儘管詳細地且參照特定實施態樣對本發明進行了說明,但對於本領域技術人員而言,顯而易見地能夠在不脫離本發明之精神和範圍的情況下進行各種改變和修改。
本申請係基於2022年8月31日提交的日本專利申請(日本特願2022-138719),其內容作為參照併入本文中。
無
無
Claims (13)
- 一種感光化射線性或感放射線性樹脂組成物,其含有: 樹脂(A),其含有由下述式(1)表示的重複單元,且主鏈藉由照射光化射線或放射線而分解;以及 化合物(B),其係選自由含有共軛酸之pKa為2以上的陰離子的鎓鹽(B1)及非離子性鹼性化合物(B2)所組成之群組中的至少一個, [化學式1] 式(1)中,R 1表示氫原子、鹵素原子或有機基。
- 如請求項1所述之感光化射線性或感放射線性樹脂組成物,其中,所述鎓鹽(B1)為含有選自由鋶陽離子及碘鎓陽離子所組成之群組中的至少一個的化合物。
- 如請求項1所述之感光化射線性或感放射線性樹脂組成物,其中,所述鎓鹽(B1)為由下述式(Z-1)表示之化合物, [化學式2] 式(Z-1)中,Ar m1、Ar m2及Ar m3各自獨立地表示芳基,X m-表示共軛酸之pKa為2以上的m價的有機陰離子,m表示1以上的整數。
- 如請求項3所述之感光化射線性或感放射線性樹脂組成物,其中,所述式(Z-1)中,X m-為共軛酸之pKa為3.5以上的m價的有機陰離子。
- 如請求項1所述之感光化射線性或感放射線性樹脂組成物,其中,所述鹼性化合物(B2)為含有1個以上芳香環的胺化合物。
- 如請求項5所述之感光化射線性或感放射線性樹脂組成物,其中,所述鹼性化合物(B2)為由下述式(Q-1)表示之化合物, [化學式3] 式(Q-1)中,G 1表示取代基,當存在複數個G 1時,複數個G 1可以相同亦可以不同,G 1可以彼此鍵結而形成環,k表示0~5的整數。
- 如請求項1所述之感光化射線性或感放射線性樹脂組成物,其中,所述式(1)中的R 1為氯原子。
- 如請求項1所述之感光化射線性或感放射線性樹脂組成物,其中,所述樹脂(A)含有選自由下述式(2)表示的重複單元及由下述式(3)表示的重複單元所組成之群組中的至少一個重複單元, [化學式4] 式(2)中,R 2表示氫原子、鹵素原子或有機基,R 3表示氫原子或取代基,R 4表示取代基,當存在複數個R 4時,複數個R 4可以相同亦可以相互不同,R 4可以彼此鍵結而形成環,R 3與R 4可以鍵結而形成環,k1表示0或1,k2表示0~7的整數, 式(3)中,R 5表示氫原子、鹵素原子或有機基,R 6表示氫原子或取代基,R 7表示有機基,L 1表示-O-或-NR 8-,R 8表示氫原子或取代基,R 6與R 7可以鍵結而形成環,R 7與R 8可以鍵結而形成環。
- 如請求項1所述之感光化射線性或感放射線性樹脂組成物,其中,所述樹脂(A)中的所述式(1)所表示的重複單元之含量,相對於所有重複單元為1~40莫耳%。
- 一種感光化射線性或感放射線性樹脂組成物,其含有: 樹脂(A1),其含有由下述式(1)表示的重複單元、由下述式(2)表示的重複單元、及由下述式(3)表示的重複單元;以及 化合物(B),其係選自由含有共軛酸之pKa為2以上的陰離子的鎓鹽(B1)及非離子性鹼性化合物(B2)所組成之群組中的至少一個, [化學式5] 式(1)中,R 1表示氫原子、鹵素原子或有機基, 式(2)中,R 2表示氫原子、鹵素原子或有機基,R 3表示氫原子或取代基,R 4表示取代基,當存在複數個R 4時,複數個R 4可以相同亦可以相互不同,R 4可以彼此鍵結而形成環,R 3與R 4可以鍵結而形成環,k1表示0或1,k2表示0~7的整數, 式(3)中,R 5表示氫原子、鹵素原子或有機基,R 6表示氫原子或取代基,R 7表示有機基,L 1表示-O-或-NR 8-,R 8表示氫原子或取代基,R 6與R 7可以鍵結而形成環,R 7與R 8可以鍵結而形成環, 其中,R 1及R 5中的至少一個表示鹵素原子或氟化烷基。
- 一種光阻膜,其使用請求項1至10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。
- 一種圖案形成方法,其使用請求項11所述之光阻膜。
- 一種電子器件之製造方法,其包括請求項12所述之圖案形成方法。
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