TWI242003B - Chemically amplified polymer having pendant group with dicyclohexyl and resist composition comprising the same - Google Patents

Chemically amplified polymer having pendant group with dicyclohexyl and resist composition comprising the same

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TWI242003B
TWI242003B TW091136589A TW91136589A TWI242003B TW I242003 B TWI242003 B TW I242003B TW 091136589 A TW091136589 A TW 091136589A TW 91136589 A TW91136589 A TW 91136589A TW I242003 B TWI242003 B TW I242003B
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Jae-Hyun Kang
Deog-Bae Kim
Jae-Hyun Kim
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Dongjin Semichem Co Ltd
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Description

1242003 玖、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於具有二環己基懸掛官能基鍵結之新的 (甲基)丙烯酸((meth)acrylic)或冰片烯羧酸酯(n〇rb〇rnene carboxylate)化合物、製備該化合物之製程、以該化合物來 合成一化學式增強兩分子、及可用於ArF之包含該高分子 的光阻組合物’其係具有高解析度與優良抗餘刻性。 【先前技術】 因半導體裝置朝向高集積度,故亟需0.25微米尺寸 以下之超精細圖案。因此,根據雷里準則(Rayleigh,s rule) 用於圖案化之光源波長係而縮短,如436奈米(g-nne)與 365奈米(i-line)縮減為193奈米(ArF)、157奈米(VUV)與 248奈米(KrF)。然而,先前技術中一般阻劑材料需於248 奈米尺寸下使用,以獲致可用於容量超過1Gbit之裝置之 圖案尺寸。因此’為了滿足精密解析度之需求,已不斷 開發能在低於1 9 3奈米波長下作用之新的阻劑材料。 習知用於可抗- ArF-阻劑材料之高分子係依據其結構 分為三類:聚丙烯酯、環烯-順丁烯二酸酐(cycl〇〇lefin- maleic anhydride)共聚合物與聚冰片烯(p〇lyn〇rb〇rnene)。 以平版印刷之優劣表現(圖案崩塌、線緣粗糙度、SEM光 束收縮、抗蝕刻等)而言,三者之中,以環烯-順丁烯二酸 酐共聚合物(COMA)形式之阻劑較有用。然而,以c〇MA 為基礎之光阻因順丁烯二酸酐(Μ A)水解之問題,而導致 1242003 解析度無法滿足需求,特別無法滿足細線密度與相間隔 案方面之需求。包含傳統COMA之光阻也因其不具有 效的抗钱刻性,因此不易使用乾蝕刻製程。 【内容】 本發明之一目的係提供(曱基)丙烯酸叛酸 ((meth)aci*ylic carboxylate)化合物或具有巨脂肪環取代基 冰片烯羧酸酯(n〇rb〇rnene carboxylate),並提供製備該化 物之製程,以解決上述所提先前技術之問題,其中該化 物具有增加高解析度和抗蝕刻性之能力。 本發明之另一目的係提供一感光性共聚合物與三 物,該共聚合物係適於作為一化學式增強阻劑,其至少 含具有一環狀結構與脂肪環化合物之懸掛官能基,該官 基係可獲致用於半導體高集積度之有效解析度及有效建 強的抗乾式蝕刻性。 本發明之另一目的係提供一用於ArF之化學式增強 光阻組合物,該組合物至少包含感光共聚合物、三聚物 其之混合物。 為了達成上述所提之目的,本發明係提供下列化學 之(甲基)丙烯酸1 -燒基-二環己酯(1-alkyl dicycl〇hexyl (meth)acrylate): [化學式1 ] 圖 有 酯 之 合 合 聚 包 能 立 正 及 式 5 1242003 R* _/ c=o
0
R 其中R係為一甲基或乙基官能基,R*係為一氫或甲基 官能基。 本發明係也提供製備化學式1之(甲基)丙烯酸卜烷 基-1-二環己酯之製程,其至少包含下列步驟: a) 讓二環己_ (dicyclohexyl ketone)與一烷基格林納 試劑(grignard reagent)或烷基鋰試劑反應,以製備卜 烷基-1-二環己基醇(1-alkyl-1-dicycl〇hexyl alcohol);及 b) 讓前述步驟a)所製備之i-烷基二環己基醇與 (甲基)丙婦醯氯((meth)acryloyl chloride)反應。 本發明係也提供下列化學式2所述之 5-冰片烯-2·羧 酸 2-烧基-2-二環己醋(2-alkyl-2-dicyclohexyl-5-norbornene-2-carboxylate): [化學式2] 、c=n
1
0 R 其中R係為一曱基或乙基官能基,R*係為一氫或甲基 6 1242003 官能基。 此外,本發明係提供製備化學式2之 5-冰片烯-2-羧 酸2-烷基-2-二環己酯之製程,藉由讓化學式1之(甲基)丙 烯酸1-烧基-1-二環己酯與環戊二烯(cyclopentadiene)進行狄 爾斯-艾德耳(Diels-Alder)反應所製備而成的。 本發明係再提供下列化學式3所述之一感光性共聚合 物: [化學式
其中R係為一甲基或乙基官能基,R*係為一氫或甲基 官能基,而η係為介於20至25間之一整數。
本發明係更提供製備化學式3之感光性共聚合物之製 程,該製程至少包含讓化學式2之化合物與順-丁烯二酸酐 (maleic anhydirde)進行聚合反應之步驟。 本發明係也提供下列化學式4所述之一感光性三聚 物: 7 1242003 [化學式4]
其中R係為一甲基或乙基官能基;R*係為一氩或甲基 官能基;R’係為一氫及一烷基或羥基烷基官能基;R”係為 一氫或一甲基官能基;而m與η係均滿足m + n=l且0·1<χη<0·9 及0·1<η<0.9的條件。 本發明係更提供製備化學式4之感光性三聚物之製 程,其至少包含讓化學式1之化合物與一順-丁烯二酸酐及 化學式6所示之一冰片烯進行聚合反應之步驟。 [化學式6]
其中 R’係為一氫及一烷基或羥基烷基官能基;R”係 為一氫或一甲基官能基。 本發明更提供化學式5所述之一感光性三聚物: 8 1242003 [化學式5]
其中R係為一甲基或乙基官能基;R*係 官能基;R’係為一氫及一烷基或羥基烧基官: 一氫基或一甲基官能基;而 m與η係均滿 0.1<m<0.9 及 0.1<η<0.9 的條件。 本發明係更提供製備化學式5之感光 程,其至少包含讓化學式2之化合物與順-丁 學式7所示之丙烯酸酯進行聚合反應之步驟。 [化學式7] =<R" c=o \ OR, 其中 R’係為一氫及一烷基或羥基烷基 為一氫或一曱基官能基。 本發明更提供一用於 ArF之化學式增 物,該組合物至少包含選自化學式3之感光 化學式4之感光性三聚物及化學式5之感光 成之群組之一或多者。 更特定而言,上述所界定之化學式中, 有C^-Ci。之碳氩脂肪族化合物之烷基官能基 為一氫或甲基 能基;R”係為 足 m+n=l 且 性三聚物之製 烯二酸酐及化 官能基;R”係 強正光阻組合 性共聚合物、 性三聚物所組 R’係較佳為具 或具有C i - C i 〇 1242003 之碳氫脂肪族化合物之羥基烷基官能基。 本發明係也提供包含以上述用於ArF之正光阻組合物 所製備而成的半導體裝置。 【實施方式】 本發明於稍後加以詳細描述。 本發明係提供使用(甲基)丙婦酸叛酸g旨((met h) aery lie carboxylate)化合物或具有巨脂肪環取代基之冰片烯羧酸酯 (norbornene carboxylate)化合物製備感光性共聚合物與三聚 物之方法,與使用該共聚合物與三聚物製備一化學式增強 正光阻組合物之方法,該組合物係具有高解析度與良好抗 蝕刻性。 本發明化學式1之(甲基)丙烯酸1 -烷基-1 -二環己酯 (1-alkyl-l-dicyclohexyl (meth)acrylate)係以 1·烧基-1-二環 己基醇與(曱基)丙稀醢氣((meth)acryloyl chloride)反應製備 而成。 1-烷基-1二環己基醇係依照流程1加以製備: [流程1 ]
如流程1所示,1·烷基丨_二環己基醇係藉由二環己基 酮(dicyclohexyl ketone)與一烷基格林納試劑(grignard re agent)或烷基鋰試劑反應,以誘導一烷基官能基形成於二 10 1242003 環己基嗣之位置1而製備形成。上述之袼林納試劑係包含 烧基漠化鎮、烧基氯化鎮等,而其較佳係使用甲基漠化鎂 或甲基氯化鎂。 而後,依據本發明1-烷基1-二環己基(甲基)丙烯酸酯 係藉由卜烧基-1-二環己基醇與(甲基)丙烯醯氯反應製備而 成,如流程2所示: [流程2]
其中R係為甲基或乙基,R*係為氫或甲基。 根據本發明,化#式2之冰片烯化合物係也使用化學 式1之化合物製備。 根據本發明,具有冰片烯取代基之化學式2之 5-冰片 烯-2-羧酸 2-烷基 2-二環己酯(2-alkyl-2-dicyclohexyl-5-
norbornene-2-carboxylate)係藉由化學式 1之化合物與環戊 二稀(cyclopentadiene)進行狄爾斯-艾德耳(Diels-Alder)反應 製備而成,如流程3所示: [流程3 ]
11 1242003 其中R係為曱基或乙基,R*係為氫或甲基。 根據本發明,化學式3之感光性共聚合物與化學式4 與化學式5之感光性三聚物係也使用化學式1與化學式2 之化合物加以製備。 首先,化學式3之感光性共聚合物之製備如下所示: [流程4]
其中R、R*與η如上述所界定。 如流程4所示,’化學式3之感光性共聚合物係藉由化 學式 2之化合物與一順-丁稀二酸酐(maleic anhydirde)進行 聚合反應而獲致。聚合反應至少包含一起始劑,如可使用 偶氮雙異丁腈(azobix(isobutyronitrile) ; AIBN)。所獲致之 化學式3之感光性共聚合物係較佳具有3,000至100,000之 重量平均分子量與1.0至5.0之分散性。 φ 根據本發明化學式4與化學式5所述之感光性三聚 物,其分別依照下述流程5與流程6製備: 12 1242003 [流程5]
錄 [流程6 ]
如流程5所示,本發明化學式4之感光性三聚物係藉 由化學式1之化合物及化學式6之冰片烯化合物一起與順-丁烯二酸酐進行聚合反應而獲致。 如流程6所示,本發明化學式5之感光性三聚物係藉 由化學式2之化合物及化學式7之丙烯酸酯化合物一同與 順-丁烯二酸酐進行聚合反應而獲致。 化學式4與化學式5之感光性三聚物之聚合反應係也 均包含如偶氮雙異丁腈之一起始劑。所獲致之化學式4與 化學式5之感光性共聚合物係較佳具有3,000至100,000之 13 1242003 (cyclohexanone) 、 2-經 基 丙 酸 乙 酉旨 (ethyl 2- hydroxypropinate)、2-經基 3-曱基丙酸乙酉旨(ehyl 2-hydroxy
3- methyl propitiate)、乙氧基醋酸乙酯(ethyl ethoxyacetate)、 經基醋酸乙醋(ethyl hydroxyacetate)、2-經基3-曱基丁酸甲 酉旨(methyl 2-hydroxy 3-methyl butanoate)、3-甲氧基 2-曱基 丙酸甲酯(methyl 3-methoxy 2-methy 1 propinate)、3-乙氧基 丙酸乙酿(ethyl 3-ethoxypropionate)、3-曱氧基 2-曱基丙酸 乙 S旨(ethyl 3-methoxy 2-methyl propinate)、乙酸乙酯(ethyl acetate)、乙酸丁酯(butyl acetate)等 此外,本發明之阻劑組合物更包含〇·〇1至2.00重量百 分比之一有機鹼類。該有機鹼類係可使用三乙基胺、三異丁 基胺、三異辛基胺、二乙醇胺、三乙醇胺或其之混合物。
本發明係也藉由一旋轉塗佈機在一矽晶圓或鋁基板上 塗佈上述之阻劑組合物以形成一阻劑薄膜,並進行曝光、顯 影與硬烘烤製程步驟,以提供具有良好圖案之半導體裝置。 顯影溶液係可使用一鹼性水溶液,其中該鹼性化合物諸如氫 氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鈉及四甲基氫氧化銨 (tetramethylammoniumhydroxide;TMAH)係溶解配製為 〇·ι 至 1 〇百分比之濃度。一水溶性有機溶劑諸如曱醇及乙醇與一界 面活性劑更以適當之含量加入上述之顯影溶液中。以顯影溶 液進行顯影步驟後,該薄膜係以超純水沖洗。 本發明現將參考以下之實例詳細描述。然而,本發明範 _不應被侷限於該些實例。 實施例 15 1242003 f .例—成(甲基)丙烯酸1-曱基-1-二瑗巴酯
Ll:A3J^y卜 1-dicvclohexvl (meth)acrylate)(R=甲某 K化合物 1) a) 1-甲基-1-二環己基醇(i_aikyl-l-dicyclohexyl alcohol)
以200毫升之無水THF稀釋210毫升(0.64莫耳)之甲 基溴化鎂之二乙醚溶液(3· 〇M)。繼之倒入該溶液於1公升的 燒瓶中並維持於〇〇C的溫度。62.2克(0.32莫耳)之二環己基 酮經一滴定漏斗緩慢滴入該溶液中並於室溫下進行反應約2 小時。直至反應完全後,使用一旋轉蒸發器移除過量之THF, 而反應產物係以已稀釋之硫酸中和、以二乙醚萃取並以無水 硫酸鎂乾燥。獲致之產物係以柱狀色層分析法純化以獲致目 標產物1-甲基-1-二環己基醇(產率:90%)。 b) 合成丙烯酸1-甲基-^二環己酯(1_methyM-dicycl〇hexyl acrylate)
溶解56.8克(0·27莫耳)之上述步驟a)製備之丨_甲基-i 二環己醇化合物與44.48毫升(0.32莫耳)之三乙基胺於250 亳升之THF中,再將26毫升(0.32莫耳)之丙烯醯氯以一滴 定漏斗緩慢滴入該溶液中。之後,於室溫下進行反應2小時。 直至反應完全後’使用一旋轉蒸發器移除過量之THF並將該 產物倒入水中。產生之產物接續以已稀釋之鹽酸中和、以二 乙醚粹取並以無水硫酸鎂乾燥。獲致之產物係以柱狀色層分 析法(正-己烷(n-hexane):乙酸乙酯=4 : 1)純化以獲致目標 產物1丙婦酸-曱基-1-二環己醋(產率:7〇%)。 c) 合成曱基丙稀酸 1-曱基-1-二環己g旨 (1- methyl -1- dicyclohexyl methacrylate) 16 1242003 dicyclohexyl methacrylate) 施以相同於上述步驟b)之方法,以製備i -甲基-i-二環 己基甲基丙烯酸醋,但步驟b)之丙豨醯氯係被甲基丙烯醯 氣取代。 f.M_卜2 : 合成_片烯-2-羧酸 2-曱基-2-二環己酯(2-methyl-2-dicyclohexyl-5 _norbornene_2_carboxylate)(R=甲基、 (化合物2) 溶解42.3克(0.16莫耳)之實例ι_ι之步驟b)所製備的 丙烯酸1-甲基-1-二環己酯於250毫升之THF中,於〇。(:下 緩慢加入31.68克(0.48亳升)之環戊二稀(Cyclopentadiene), 而後將反應溫度升高至室溫。繼之,在室溫下,持續擾拌 進行反應24小時。直至反應完全後,使用一旋轉蒸發器移 除過量之THF並抽真空蒸餾該產物,以獲致呈無色黏稠液 體狀態之目·標產物 5-冰片烯-2-羧酸2-烷基-2-二環己酯(產 率:70%)。 實例 1-3 :合成(甲基)丙烯酸 1-乙基-1-二環己S_Ui-aikyl-1-dicyclohexyl (meth)acrylate)(R=乙基化合物 1 \ 施以相同於上述實例 1 -1步驟a)之方法,以分別製備 丙烯酸1 -乙基-1 -二環己酯與曱基丙烯酸1 -乙基-1 -二環己 酯,但實例1-1步驟a)之曱基溴化鎂之二乙醚溶液(3.〇M)係 被甲基溴化鎂之二乙醚溶液(1.0M)取代。 17 1242003 實例 1-4:合成 5-冰片婦-2-難酸2 - 基Ί-二-壤 a1kv1-2-dicvc1nhftYv1-5-norbornene-2-carboxylate)(R=乙甘 - --- (化合物2) 施以相同於上述實例1 -2之方法,但實例1 -2中由實例 1·1所製備之丙烯酸1-曱基-1-二環己酯係由實例1、3所製 備之丙烯酸1 -乙基-1 -二環己酯取代。 實例2-1 :使用 5-冰片烯-2-羧酸2-甲基-2-二瑷Ρ,酷^^^ 聚合物(化合物 3)
溶解33·7克(〇·1〇2莫耳)之實例1-2所製備之 ’水片 烯-2-羧酸2-甲基-2-二環己酯、10.0克(〇1 〇2莫耳)之順 烯二酸酐及 0.7 克之偈氮雙異丁 (azobix(isobutyronitrile) ; ΑΙΒΝ)於 25 克之無水 THF 中 將反應物置於一安瓿内並藉由冷凍方法排氣。之後,該反 應物於68°C下進行聚合反應24小碑。直至聚合反應完全 後’該反應物緩慢滴入過S的二乙鱗内使之沉澱,而後再 一次溶解於THF中,最後於二乙醚内再沉澱以獲致一共聚 合物(產率:40%)。 所獲致之共聚合物’其重量平均分子量及分散性分別 為 8,000 及 1.80 。 實例2-2 :使用 5-冰片烯-2-羧酸2-乙二環己醋 聚合物Γ化合物3) 施以相同於上述實例2 -1之聚合反應,但其中係使用 18 1242003 實例i-4所製備之5冰片烯-2-竣酸2_乙基_2_二環己酯製 備一共聚合物。 所獲致之共聚合物,其重量平均分子量及分散性分別 為 7,〇〇〇 及 1.85 。 實例3-1 :合成二1物(R=曱某)(〜也合物4) 除了係分別使用丙烯酸1 -甲基_ j _二環己酯與曱基丙烯 酸1-甲基-1-二環己酯外,由丙烯酸I甲基_1β二環己酯或 甲基丙烯酸1 -甲基-1 -二環己酯所組成之三聚物係利用以下 方法加以製備 。 a)合成三聚物(R=甲基、R3=氫) 溶解53.9克(0.204莫耳)之實例1β1所製備之丙烯酸卜 甲基-1-二環己酯、14.Γ克(0.102莫耳)之5-冰片烯羧酸、 10.0克(0.102莫耳)之順丁婦二酸酐及〇7克之偶氮雙異丁 腈於50克之無水THF中,反應物係置於一安瓿内並藉由冷 凍方法排氣。之後,該反應物於68°C下進行聚合反應24 小時。直至聚合反應完全後,該反應物緩慢滴入過量的 乙醚内使之沉澱,而後再一次溶解於THF中,最後於二乙 醚内再沉澱以獲致一三聚物(產率:40%)。 所獲致之三聚物,其重量平均分子量及分散性分別為 7,000 A 1.80。 b)合成三聚物(R=甲基、R3==氫氧乙基) 施以相同於上述實例3-1步驟a)之聚合反應以製備一 三聚物,但其中係使用2-氫氧乙基**5-冰片烯羧I 8曰取代 19 1242003 5-冰片烯-2-羧酸。 所獲致之三聚物,其重量平均分子量及分散性分別為 8.000 及 1.8 ° c)合成三聚物(R=甲基、R3=甲基) 施以相同於上述實例3-1步驟a)之聚合反應以製備一 三聚物,但其中係使用5-冰片烯-2-羧酸曱酯取代5-冰片烯-2 -羧酸。 所獲致之三聚物,其重量平均分子量及分散性分別為 8.000 及 1.8 ° 實例3-2 :合成三聚物(R=乙基)(化合物4) 除了分別使用丙烯酸 1 -乙基-1 -二環己酯與甲基丙烯酸 1 -乙基-1 -二環己酯外,由丙烯酸 1 -乙基-1 -二環己酯或 曱 基丙烯该 1 -乙基-1 -二環己酯所組成之三聚物係利用以下方 法加以製備 。 a) 合成三聚物(R=乙基、R3=氫) 施以相同於上述實例 3 -1步驟a)之聚合反應以製備一 三聚物,但其中係使用實例1 -3所製備之曱基丙烯酸1-乙 基-1-二環己酯取代甲基丙烯酸1-甲基-1-二環己酯。 所獲致之三聚物,其重量平均分子量及分散性分別為 6,500 及 1.8° b) 合成三聚物(R=乙基、R3=氫氧乙基) 施以相同於上述實例 3 ·2步驟a)之聚合反應以製備一 三聚物,但其中係使用5-冰片烯-2-羧酸2-氫氧乙酯取代5- 20 1242003 冰片 '歸-2 -叛酸。 所獲致之三聚物,其重量平均分子量及分散性分別為 8,000 及 1.8 〇 c)合成三聚物(r=乙基、Rf甲基) 施以相同於上述實例3-2步驟a)之聚合反應以製備一 二聚物,但其中係使用5-冰片婦-2_叛酸曱酯取代5«;水片烯· 2-羧酸。
所獲致之三聚物,其重量平均分子量及分散性分別為 8,500 及 1.8 〇 實例4-1 :合成三聚物(化 a) 合成三聚物(R=甲基、R尸氫)
溶解33.7克(〇·1〇2莫耳)之實例卜2所製備之冰片 烯-2-丙烯酸2-曱基-2-二環己酯、〇·44克(〇 005莫耳)之甲 基丙稀酸、10.0克(〇·;[ 〇2莫耳)之順丁烯二酸酐及〇7克之 偶氮雙異丁腈於25克之無水THF中,將反應物置於一安瓶 内並藉由冷凍方法排氣。之後,該反應物於68。C下進行聚 合反應24小時。直至聚合反應完全後,該反應物緩慢滴入 過量的二乙醚内使之沉澱,而後再一次溶解於THF中,最 後於二乙謎内再沉澱以獲致一三聚物(產率:4〇%)。 所獲致之三聚物,其重量平均分子量及分散性分別為 8,500 及 1.8 ° b) 合成三聚物(R=曱基、R3=氫氧乙基) 施以相同於上述實例4_丨步驟a)之聚合反應以製備— 21 1242003 三聚物,但其中係使用甲基丙烯酸2-氫氧乙酯取代甲基丙 烯酸。 所獲致之三聚物,其重量平均分子量及分散性分別為 8.000 及 1.8 ° c)合成三聚物(R=曱基、R3 =甲基) 施以相同於上述實例4-1步驟 a)之聚合反應以製備一 三聚物,但其中係使用甲基丙烯酸甲酯取代甲基丙烯酸。 所獲致之三聚物,其重量平均分子量及分散性分別為 8.000 及 1.8。 實例4-2 :合成三聚物(化學式5) a) 合成三聚物(R=乙基、R3=氫) 施以相同於上述★例4-1步驟 a)之聚合反應以製備一 三聚物,但其中係使用實例1-4所製備之 5_冰片烯-2-羧酸 2 -乙基-2-二環己醋取代 5-冰片稀-2-竣酸2 -曱基-2-二壞己 酯。 所獲致之三聚物,其重量平均分子量及分散性分別為 8.500 及 1.8 ° b) 合成三聚物(R=乙基、R3 =氫氧乙基) 施以相同於上述實例 4-2步驟 a)之聚合反應以製備一 三聚物,但其中係使用曱基丙烯2-羥基乙酸酯取代甲基丙 稀酸。 所獲致之三聚物,其重量平均分子量及分散性分別為 8.500 及 1.8 ° 22 1242003 c)合成三聚物(R=乙基、R,甲基) 施以相同於上述實例4-2步驟a)之聚合反應以製備一 三聚物,但其中係使用甲基丙烯曱酸酯取代曱基丙烯酸。 所獲致之三聚物,其重量平均分子量及分散性分別為 8,500 A 1.8。
實例5 :阻劑組合物之製備L 完全溶解2.0克之實例2-1所製備之共聚合物與〇·〇2 克之三苯基三氟甲烷基亞磺基化硫鑌(triphenyl sulfonium triflate;TPS-105)於 17 克之丙二醇單曱醚醋酸酯 (propyleneglycol monomethyl ether acetate;PGMEA)中。該 溶液再以 0 · 2 μηι之盤狀濾器過濾以獲致一阻劑組合物。繼 之,覆蓋約0·30μιη庳度之阻劑溶液於以六甲基二矽氨烷 (hexamethyldisilazane;HMDS)處理之石夕晶圓上。 具有阻劑組合物覆蓋之矽晶圓係在1丨〇。C預硬烘烤9 0 秒並使用具有0.60數值孔徑之ArF激光雷射曝光。之後, 於1 3 0。C進行曝光後硬烘烤(p eb) 9 〇秒。 之後,以2.38重量百分比之四甲基氫氧化銨顯影該組 合產物30秒。當曝光劑約為2〇mJ/cm2,係可獲致〇」3μιη 相同線寬及相間隔之矩形圖t。本發明之共聚合物係縮減 對多晶矽20%之蝕刻速率,藉此相較於傳統c〇ma製程其 具有良好之抗蝕刻性。 實例6 :阻劑組合物之輩備 23 1242003 完全溶解2.0克之實例3-1所製備之共聚合物與〇 克之三苯基三氟甲烷基亞磺基化硫鑕(TPS-105)於17 * > 二醇單甲醚醋酸酯(PGMEA)中。接續自該溶液形成一阻~ 圖案之製程係相同於實例5之方法。該阻劑圖案係 〇· 1 2μΓΠ相同線寬及相間隔之矩形圖案。 1@丨7 :阻劑组合物之t備 完全溶解2.0克之實例4-1所製備之共聚合物與〇 μ 克之三苯基三氟曱烷基亞磺基化硫鏘於17克之丙二醇單甲 醚醋酸酯(PGMEA)中。接續自該溶液形成一阻劑圖案之製 程係相同於實例5之方法。該阻劑圖案係呈現〇 12μχη相同 線寬及相間隔之矩形圖案。 上述實例5至實例7及習知c〇MS形式之阻劑之残光 度、解析度及圖案形狀係示於下列表1中。此外實例7 習知COMA之阻劑圖案係分別示於第1圖及第2圖。第3 圖及第4圖係也分別說明本發明及習知c〇MA阻劑對氧化 物及聚合物抗蝕刻性之結果。 表1 感光度 h解析度 ----^ 圖案形狀 實例5 20 0.13 矩形 實例6 22 0.12 矩形 實例7 19 0.12 矩形 習知COMA 25 0.14 錐形 由表1及第1圖至第4圖可知,本發明之阻劑相較於 24 1242003 習知COMA具有良好的矩形圖案及對氧化物與聚合物具有 良好的抗钱刻性。 如上所述,本發明係提供使用新的(甲美 ,T丞)丙烯酸或冰片 烯羧酸酯化合物製備之共聚合物與三聚物,兑 ^ 具中(甲基)丙烯 酸或冰片烯羧酸酯化合物係鍵結二環己其料 〜 么G丞懸掛官能基,本 發明係也提供用於Ad之化學式增強正向光阻組合物,而 使用該聚合物之組合物係具有高解析度與優良抗蝕刻性, 藉此獲致良好之光阻圖案。 轉 【圖式簡單說明】 第1圖係說明本發明第7實例之阻劑圖案; 第2圖係說明先前COMA-形式阻劑之圖案結果· 第3圖係說明本發明第5實例至第7實例對氧化物抗餘刻 性結果; ” 第4圖係說明先前C0MA形式阻劑對聚合物之抗蝕刻性結 果。 【元件代表符號簡單說明】 25

Claims (1)

  1. 1242003 拾、申請專利範圍 1 · 一種(甲基)丙婦酸1 -烧基-1 -二環己酯化合物,其係具有 下列化學式1之結構·· [化學式1] c=〇
    其中R係為一乙基官能基,R*係為一氫或曱基官能基。 2. —種製備如申請專利範圍第1項所述之化學式1之(曱 基)丙婦酸1-烧基-1-二環己基酯之製程,該製程至少包含 下列步驟:
    a) 讓二環己基酮(dicyclohexyl ketone)與一烧基袼林 納試劑(grignard reagent)或烷基鋰試劑反應,以製備1-烷基 -1-二環己基醇(1-alkyl-1-di cyclohexyl alcohol);及 b) 讓步驟a)所製備而成之1-烷基-1·二環己基醇與(曱 基)丙婦醯氯((meth)acryloyl chloride)反應。 3. —種5-冰片烯-2-羧酸2-烷基-2-二環己酯化合物,其係具 有下列化學式2之結構: [化學式2] 26 1242003
    其中R係為一乙基官能基,R*係為一氫或曱基官能基。
    4· 一種製備如申請專利範圍第3項所述之化學式2之5-冰 片烯-2-羧酸2-烷基-2-二環己酯之製程,其中該5-冰片烯 -2-羧酸2-烷基-2-二環己酯係藉由申請專利範圍第1項所 述之化學式1之(甲基)丙烯酸1-烷基-1-二環己基酯與環 戊二婦(cyclopentadiene)進行狄爾斯-艾德耳(Diels-Alder) 反應所製備而成。 5 · —種感光性共聚合物,其係具有下列化學式3之結構:
    其中 R係為一乙基官能基,R*係為一氫或甲基官能 基,而η係為介於20至25間之一整數。 27 1242003 6. 一種製備如申請專利範圍第5項所述之化學式3之感光 性共聚合物之製程,該製程至少包含如申請專利範圍第3 項所述之化學式 2之化合物與順-丁烯二酸酐(maleic anhydirde)進行聚合反應之步驟。 7. —種感光性三聚物,其係具有下列化學式4之結構: [化學式4]
    其中 R係為一乙基官能基;R*係為一氫或甲基官能 基;R’係為一氫及一烷基或羥基烷基官能基;R”係為一氫或 一曱基官能基;而m與η係均滿足m + n=l且0· 1 <m<0.9及 0.1<η<0·9 的條件。 8. 一種製備如申請專利範圍第7項所述之化學式4之感光 性三聚物之製程,該製程至少包含如申請專利範圍第1 項所述之化學式1之化合物與順·丁烯二酸酐及化學式6 所示之冰片烯(norbornene)進行聚合反應之步驟, [化學式6]
    28 1242003 其中R’係為一氫及一烷基或羥基烷基官能基;R”係為 一氫或一甲基官能基。 9· 一種感光性三聚物,其係具有下列化學式5之結構: [化學式5]
    其中R係為一乙基官能基;R*係為一氫或甲基官能 基;R’係為一氫、一烷基或羥基烷基官能基;R”係為一氫或 一甲基官能基;而m與η係均滿足m + n=l且0.1<m<0.9及 0.1<η<0·9 的條件。
    10. —種製備如申請專利範圍第9項所述之化學式5之感光 性三聚物之製程,該製程至少包含讓如申請專利範圍第3 項所述之化學式2之化合物與順-丁烯二酸酐及化學式7 所示之丙婦酸酯(acrylate)進行聚合反應步驟, [化學式7] =cR" c=o \ OR· 其中R’係為一氫及一烷基或羥基烷基官能基;R”係為 一氫或一曱基官能基。 29 1242003 1 1 · 一種用於ArF之化學式增強正光阻組合物,該組合物至 少包含1%至30%之一或多種選自由化學式3之感光性共 聚合物、化學式4之感光性三聚物及化學式5之感光性 三聚物所組成之群組中之聚合物: [化學式3]
    [化學式4]
    [化學式5] 30 1242003
    \/ R"
    R C=〇 \ OR'
    其中R係為一乙基官能基;R*係為一氫或曱基官能 基;R’係為一氫及一烷基或羥基烷基官能基;R”係為一氫或 一曱基官能基;而m與η係均滿足m + n= l且0.1<m<0.9及 0.1 <n<0.9 的條件0 12.如申請專利範圍第1 1項所述之正光阻組合物,其中該光 阻組合物更包含一光酸產生劑(photoacid generator),該 光酸產生劑佔全部組合物之含量係為0.5至1 0重量百分 比。
    1 3 ·如申請專利範圍第1 2項所述之正光阻組合物,其中該光 酸產生劑係選自鏽鹽(onium salts)、有機續酸(organic sulfonic acids)及其之混合物之群組。 14.如申請專利範圍第1 1項所述之正光阻組合物,其中該光 阻組合物更包含一有機驗類,該有機驗類係選自三乙基 胺、三異丁基胺、三異辛基胺、二乙醇胺、三乙醇胺及 其之混合物之群組,其中該有機鹼類佔全部組合物之含 量係為0.01至2.00重量百分比。 31
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