TWI390347B - 光阻組成物 - Google Patents
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Description
本發明係有關於適用作酸放大型非高分子系光阻材料之,含特定化學構造式的光阻化合物、酸產生劑、酸交聯劑之感放射線性光阻組成物。本發明之光阻組成物係感應紫外線、遠紫外線、電子束、極紫外線(EUV)、X線等放射線之感放射線性材料,可用作電子領域之LSI、VLSI製造時之遮罩等。
目前為止一般光阻材料係可形成非晶薄膜之高分子系材料。例如,以聚甲基丙烯酸甲酯溶液塗敷於基板上製作之光阻薄膜,經紫外線、遠紫外線、電子束、極紫外線(EUV)、X線等照射,形成0.1μm左右之線條圖案。
然而,高分子系光阻因分子量大如1萬~10萬左右,分子量分佈亦寬,使用高分子系光阻之微影術中,微細圖案表面粗糙,圖案尺寸難以控制,良率低。因此,使用習知高分子系光阻材料之微影術於微細化有其極限。為製作更微細之圖案,有種種低分子量光阻材料之揭示。
非高分子系光阻材料有例如,(1)衍生自芙之正型及負型光阻,(2)衍生自杯狀聯烯之正型及負型光阻,(3)衍生自星爆型化合物之正型光阻,(4)衍生自枝狀物之正型光阻,(5)衍生自枝狀物/杯狀聯烯之正型光阻,(6)衍生自高度分枝的星爆型化合物之正型光阻,(7)衍生自以1,3,5-苯三甲酸為中心骨架,具有酯結合之星爆型化合物之正型光阻,(8)衍生自環狀多酚化合物之負型光阻,以及(9)衍生自多酚化合物之負型光阻。
(1)者抗蝕刻性良好,但塗敷性及感度未臻實用(參考專利文獻1~5)。(2)者抗蝕刻性優良,但因於顯像液之溶解度差不得完美之圖案(參考專利文獻6~8)。(3)者因耐熱性低,曝光後之熱處理中會有圖像之走樣(參考專利文獻9~11)。
(4)者製程複雜,又因耐熱性低,曝光後之熱處理中會有圖像之走樣,不可謂實用(參考非專利文獻1)。(5)者製程複雜,原料昂貴,不可謂實用(參考專利文獻12、13)。(6)者製程複雜,原料昂貴,不可謂實用。(7)者因耐熱性低,曝光後之熱處理中會有圖像之走樣,且基板密著性不足,不可謂實用(參考專利文獻14)。(8)、(9)者非晶性、抗蝕刻性不足,尚待改善(參考專利文獻15~17)。
專利文獻1:日本專利特開平7-134413號公報專利文獻2:特開平9-211862號公報專利文獻3:特開平10-282649號公報專利文獻4:特開平11-143074號公報專利文獻5:特開平11-258796號公報專利文獻6:特開平11-72916號公報專利文獻7:特開平11-322656號公報專利文獻8:特開平9-236919號公報專利文獻9:特開2000-305270號公報專利文獻10:特開2002-99088號公報專利文獻11:特開2002-99089號公報專利文獻12:特開2002-49152號公報專利文獻13:特開2003-183227號公報專利文獻14:特開2002-328466號公報專利文獻15:特開平11-153863號公報專利文獻16:特開2003-207893號公報專利文獻17:特開2004-334106號公報非專利文獻1:Proceedings of SPIE vol.3999(2000)P1202~1206
本發明之目的在提供,不只i線、g線等紫外線,亦感應可見光、KrF等準分子雷射光、電子束、極紫外線(EUV)、X線、離子束等放射線之感放射線性光阻組成物。本發明之又一目的在以簡單製程提供,高感度、高解析度、高耐熱性且係溶劑可溶之非高分子系感放射線性光阻組成物。
本案發明人等一再精心研究結果發現,含滿足特定化學構造條件之化合物,經放射線之照射直接或間接產生酸之酸產生劑以及藉酸交聯之酸交聯劑的組成物有用於上述課題之解決。
亦即本發明係關於其特徵為含(a)碳原子數5~45之芳香酮或芳香醛與碳原子數6~15而具有1~3個酚式羥基之化合物經縮合反應製造之多酚化合物,而且(b)其分子量為300~5000之光阻化合物(A),以選自可見光、紫外線、準分子雷射、電子束、極紫外線(EUV)、X線及離子束之群的任一放射線之照射直接或間接產生酸之酸產生劑(B),以及酸交聯劑(C)之感放射線性光阻組成物。
以下詳細說明本發明。
本發明之感放射線性光阻組成物含光阻化合物(A)、酸產生劑(B)及酸交聯劑(C)。本發明中之光阻化合物(A)同時滿足以下條件(a)及(b)。
條件(a):光阻化合物(A)係碳原子數5~45之芳香酮或芳香醛(以下稱芳香族羰基化合物(A1)),與碳原子數6~15而具有1~3個酚式羥基之化合物(以下稱酚式化合物(A2))經縮合反應製造之多酚化合物。
上述多酚化合物之化學構造為,於分子內有三級或四級碳原子,其三級或四級碳原子結合有2個酚類及1個以上之芳環。因該化學構造,可長久賦予安定之非晶性,具有作為光阻材料之圖案形成所需之成膜性、透光性、溶劑可溶性、抗蝕刻性優良等特色。
條件(b):光阻化合物(A)之分子量為300~5000。
分子量為300~5000,300~2000較佳,300~1000更佳,300~699尤佳。使之在上述範圍即可賦予良好之成膜性,可提升解析度、鹼顯像性能。
滿足上述條件(a)及(b)之光阻化合物(A),以含至少2個之苯環及/或雜原子之非結合電子對所參與之共軛構造為佳。
因具有上述共軛構造,雖係低分子化合物仍可賦予成膜性、高抗蝕刻性、曝光時之低出氣量以及增感效果所需之高感度等性能。該增感效果應係吸收電子束、極紫外線(EUV)等放射線之能量的一部分,其次,吸收之能量有效率地傳達於酸產生劑所致。
上述共軛構造以選自聯苯構造、萘構造、茀構造、苯茀構造、二苯茀構造、蒽構造、菲構造、芘構造、苯并芘構造、乙烷合萘構造、乙烯合萘構造、1-酮基乙烷合萘構造、9-酮基-9,10-二氫菲構造、二苯基酮構造、 構造、硫 構造、黃酮構造、異黃酮構造、二氫茚構造、茚構造、苯并二茚構造、丙烯合萘構造、聯苯構造、蔻構造、構造、聯伸三萘構造、己芬構造、六構造、玉紅省構造、熒省構造、醋菲烯構造、苝構造、苉構造、戊芬構造、庚芬構造、七構造、吡蒽構造、環芳構造、稠四苯構造、稠五苯構造、醋蒽構造、醋菲構造、薁構造、聯伸三苯構造、對聯三苯構造、間聯三苯構造、1,3,5-三苯基苯構造、1,2,3-三苯基苯構造、1,2,4-三苯基苯構造、苯基萘構造、聯萘構造、卵苯構造等,尤以選自聯苯構造、萘構造、茀構造、苯基茀構造、二苯基茀構造、芘構造、乙烷合萘構造、1-酮基乙烷合萘構造、二苯基酮構造、 構造、硫 構造、對聯三苯構造及間聯三苯構造之至少其一因可由較廉價原料導入等理由而較佳。
上述光阻化合物(A)係(a)具有共軛構造之芳香族羰基化合物(A1)與無共軛構造之酚式化合物(A2)縮合反應得之多酚化合物,則於製造上較佳。
上述至少2個苯環及/或雜原子之非結合電子對參與之共軛構造,係以縮合環為更佳。因具有縮合環共軛構造,則更可賦予成膜性、高抗蝕刻性、曝光時之低出氣量,以及增感效果所需之高感度等。
光阻化合物(A),以滿足F<3.0(F表總原子數/(總碳原子數-總氧原子數))為佳,F<2.5較佳,F<2.3更佳,1.8<F<2.2尤佳。滿足上述條件則抗乾式蝕刻性優良。
光阻化合物(A)係以選自丙二醇一甲醚乙酸酯、丙二醇一甲醚、2-庚酮、甲氧苯、乙酸丁酯、丙酸乙酯及乳酸乙酯,且對於光阻化合物(A)溶解能力最高之溶劑,於23℃以較佳者1重量%以上,更佳者3重量%以上,又更佳者5重量%以上,尤佳者10重量%以上溶解。滿足上述條件,則半導體製程中安全溶劑之使用成為可能。
用於本發明之光阻化合物(A)係由芳香族羰基化合物(A1)與酚式化合物(A2)之酸觸媒縮合反應製造。如此之酸觸媒縮合反應係已知的例如,使芳香族羰基化合物(A1)與酚式化合物(A2)於硫乙酸或β-巰基丙酸,及酸觸媒(鹽酸或硫酸)之存在下反應(參考特開2001-206862號公報)。例如,相對於芳香族羰基化合物(A1)1莫耳以酚式化合物(A2)1~16莫耳,硫乙酸或β-巰基丙酸及酸觸媒適量使用,於70~120℃維持20分鐘~20小時左右,即有利於反應之進行。
芳香族羰基化合物(A1)有例如,苯乙酮、二苯基酮、α-萘乙酮、β-萘乙酮、9-茀酮、3-苯-9-茀酮、1,3-二苯-9-茀酮、乙烷合萘酮、萘醌、蒽醌、乙烷合萘醌、菲醌、苯甲基聯苯、苯甲萘、乙醯蒽、乙醯菲、乙醯芘、乙醯苯并芘、乙醯乙烯合萘、乙醯稠四苯、乙醯稠五苯、乙醯聯伸三苯、乙醯呋喃、乙醯吡咯、乙醯卵苯、二氫茚酮、四氫萘酮、吖啶酮、黃酮、異黃酮、二乙醯苯、二乙醯萘、二乙醯聯苯、二苯甲醯苯、二苯甲醯萘、二苯甲醯聯苯、二茀酮、二苯甲醯聯苯、二醯基聯苯、二醯基蒽、二醯基菲、二醯基芘、二醯基苯并芘、二醯基乙烯合萘、二醯基稠四苯、二醯基稠五苯、二醯基聯伸三苯、二醯基呋喃、二醯基吡咯、二醯基卵苯、黃烷酮等芳香酮;以及,苯甲醛、苯乙醛、大茴香醛、1-萘醛、2-萘醛、蒽甲醛、聯苯醛、甲醯第、甲醯菲、甲醯芘、甲醯苯并芘、甲醯乙烯合萘、甲醯稠四苯、甲醯稠五苯、甲醯聯伸三苯、甲醯卵苯、二甲醯苯、二甲醯聯苯、二甲醯萘、二甲醯聯三苯、二甲醯聯伸三苯、甲苯二醛、大茴香二醛、蒽二醛、二甲醯茀、二甲醯菲、二甲醯芘、二甲醯苯并芘、二甲醯乙烯合萘、二甲醯稠四苯、二甲醯稠五苯、二甲醯卵苯等芳香醛。上述芳香酮之中,α-萘乙酮、β-萘乙酮、9-第酮、乙醯蒽、乙醯芘、乙烷合萘酮、乙烷合萘醌、蒽醌、1-萘醛、4-聯苯醛因可廉價取得,反應性較高,且易於製造而較佳。又,上述芳香醛之中,甲醯聯苯、甲醯菲、甲醯芘、甲醯聯伸三苯、3-苯基-9-茀酮、1,3-二苯基-9-茀酮、菲醌、二茀酮、二甲醯聯苯、二甲醯萘、二甲醯聯三苯因可賦予良好之感度、解析度而較佳。
酚式化合物(A2)有例如,酚、C1 - 6
烷基酚(例如,鄰甲酚、間甲酚、對甲酚等甲酚類),二烷基酚(例如,2,3-二甲酚、2,5-二甲酚、2,6-二甲酚、2,6-二(三級丁基)酚,三烷基酚(例如,鄰甲氧酚等甲氧苯類),芳基酚(例如,鄰苯基酚、間苯基酚等苯基酚),環烷酚(例如,2-環己酚),鹵化酚類(例如,氯酚、二氯酚、氯甲酚、溴酚、二溴酚),多元(硫)酚類(例如,兒茶酚、烷基兒茶酚、氯兒茶酚、間苯二酚、烷基間苯二酚、氫醌、烷基氫醌、氯間苯二酚、氯氫醌、五倍子酚、烷基五倍子酚、根皮三酚、1,2,4-三氫酚、以上化合物之OH基由SH基取代之化合物)等。上述化合物可單獨或組合二種以上使用。純度無特殊限制,通常為95重量%以上,99重量%以上更佳。
上述酚式化合物(A2)之中,酚,C1 - 6
烷基酚較佳者2-C1 - 6
烷基酚(鄰甲酚等),芳基酚(鄰苯基酚等),環烷酚(2-環己酚等),兒茶酚,間苯二酚,五倍子酚因易於取得而較佳。又,酚式羥基之鄰位有體積大之取代基及/或電子供給性官能基之酚式化合物(A2)使光阻化合物(A)之結晶性降低,成膜性提升。如此的體積大之取代基及/或電子供給性官能基有例如,甲基、三級丁基、環己基、苯基、甲氧基、異丙氧基、苯氧基等。
光阻化合物(A)係所謂成對(geminal)雙酚,亦即,結合2個酚類之碳原子(成對取代碳原子)有1個以上之化合物。成對取代碳原子相當於芳香族羰基化合物(A1)之羰基碳。芳香族羰基化合物(A1)有2以上羰基時,光阻化合物(A)具有2個以上之成對取代碳原子。
本發明之光阻化合物(A)較佳者為下述式(1)者。
取代基R2
中鹵素原子有氯原子、溴原子及碘原子。烷基有甲基、乙基、丙基、正丙基、正丁基、異丁基、二級丁基、三級丁基等碳原子數1~4之烷基。環烷基有環己基、降基、金剛基。芳基有苯基、甲苯基、二甲苯基、萘基等。芳烷基有苯甲基等。烷氧基有甲氧基、乙氧基、羥乙氧基、
丙氧基、羥丙氧基、異丙氧基、正丁氧基、異丁氧基、二級丁氧基、三級丁氧基等碳原子數1~4之烷氧基。烯基有乙烯基、丙烯基、烯丙基、丁烯基等碳原子數2~4之烯基。醯基有甲醯基、乙醯基、丙醯基、丁醯基、戊醯基、異戊醯基、三甲基乙醯基等碳原子數1~5之脂肪族醯基,及苯甲醯基、甲苯醯基等芳香族醯基。烷氧羰氧基有甲氧羰氧基、乙氧羰氧基、丙氧羰氧基、異丙氧羰氧基、正丁氧羰氧基、異丁氧羰氧基、二級丁氧羰氧基、三級丁氧羰氧基等碳原子數2~5之烷氧羰氧基。烷基羰氧基有乙醯氧基、丙醯氧基、丁醯氧基、異丁醯氧基、戊醯氧基、異戊醯氧基、三甲基乙醯氧基等。芳基羰氧基有苯甲醯氧基等。
又,R2
係以取代於酚式羥基之鄰位為佳。鄰位之R2
降低光阻化合物之結晶性,提升成膜性。R2
係以蓬鬆之取代基及/或電子供給基為佳。如此之取代基有甲基、乙基、異丙基、三級丁基等烷基;環己基、降基、金剛基等環烷基;苯基等芳基;苯甲基等芳烷基,甲氧基、乙氧基、異丙氧基、苯氧基等烷氧基。R2
係以甲基、乙基、異丙基、三級丁基、苯基、環己基、降基、金剛基為佳,甲基更佳。
式(1)中,因感度、解析度提升,以p1及q1各係1為佳。
上述式(1)中,2苯環之對於-CR4
R5
-鄰位的碳亦可介著氧原子或硫原子結合,形成下述式(2)之構造或硫構造。因有如此之構造,有時感度提升。
式(2)中,因感度、解析度提升,以f1及e1各係1為佳。
式(2)之 構造或硫 構造係上述酚式化合物(A2)中,酚式羥基或硫酚式巰基有2或3個之化合物,較佳者可使用多元(硫)酚類導入。多元(硫)酚類以(硫)兒茶酚、(硫)間苯二酚、(硫)五倍子酚因原料易於取得而較佳。
式(2)之化合物因係低分子化合物,且成膜性、耐熱性、抗乾式蝕刻性良好,出氣少,可用作主要光阻成分,可得高解析度、高感度、低線緣粗度之光阻組成物。
上述式(1)及式(2)中,R5
較佳者為係下述式:
所表之取代基。
上述式中R3
係碳原子數1~6之直鏈或分枝烷基或碳原子數3~12之環烷基。烷基有甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、異丁基、二級丁基、三級丁基、戊基、己基;環烷基有環己基。
p3係0~4之整數,q3係0~3之整數,0≦p3+q3≦7成立。r3係0~2之整數。複數個之R3
、p3、q3、r3可各係相同或不同。
具有上述構造之R5
可用α-萘乙酮、β-萘乙酮、1-萘醛、2-萘醛、聯苯醛、甲醯芘作為芳香族羰基化合物(A1)而導入。
上述式(1)及(2)中,R4
及R5
結合之二價取代基較佳者為下述式:
所表者。
上述式中R3
、p3、q3及r3同上,Y係單鍵或羰基,Z係亞甲基或羰基。複數個R3
、p3、q3可各係相同或不同。
上述二價取代基可用9-茀酮、3-苯基-9-茀酮、1,3-二苯基-9-茀酮、乙烷合萘酮、乙烷合萘醌、菲醌等作為芳香族羰基化合物(A1)而導入。
本發明中之光阻化合物(A)係以芳香族羰基化合物(A1)採用芳香族二酮或芳香族二醛而得之下述式(3)之化合物為佳。式(3)之化合物因更提升耐熱性、感度、解析度而尤佳。
式(3)中,因感度、解析度提升,11、m1、n1、o1以各係1為佳。
上述芳香族二酮及芳香族二醛之例有二茀酮、二甲醯聯苯、二甲醯萘、二甲醯三聯苯、二甲醯聯伸三苯等。
上述式(3)中,2苯環之對於-C R4
R5
-在鄰位之碳亦可介著氧原子或硫原子結合而形成下述式(4)之 構造或硫 構造。
式(4)中,因感度、解析度提升,a1、b1、c1、d1以各係1為佳。
上述式(3)及式(4)中,R6
較佳者為下述式:
(上述式中,R3
及q3同上,複數個R3
及q3可各係相同或不同。)
之二價取代基。
上述R6
可用二甲醯聯苯、二甲醯萘、二甲醯三聯苯、二甲醯聯伸三苯等作為芳香族羰基化合物(A1)而導入。
上述式(3)及式(4)中,R6
與2個R4
結合所表之四價取代基係例如下述式:
(上述式中,R3
、Y、q3及r3同上,複數個R3
及q3可各係相同或不同)所表。
上述構造可用二茀酮作為芳香族羰基化合物(A1)而導入。
光阻化合物(A)係以選自下述式(5)~(32)之化合物的至少其一為佳。
式(5)~(33)中,R2
~R4
、X、Y、Z、p1~p3、q1~q3、p1+p2、q1+q2、p1+q1、e1~e2、f1~f2、e1+e2、f1+f2、e1+f1、p3、q3、p3+q3、m1、n1、o1、l1、m2、n2、o2、l2、m1+m2、n1+n2、o1+o2、l1+l2、m1+n1+o1+l1、a1、b1、c1、d1、a2、b2、c2、d2、a1+a2、b1+b2、c1+c2、d1+d2、a1+b1+c1+d1、r3同上。
上述光阻化合物(A)中,式(5)、(8)、(9)、(11)、(12)、(13)、(25)之化合物尤佳。化合物中有縮合環,則感度、解析度提升。
本發明中之光阻化合物(A),亦可藉可見光、紫外線、準分子雷射、電子束、極紫外線(EUV)、X線及離子束照射或經此引發之化學反應起交聯反應而導入交聯反應性基。導入係以例如使光阻化合物(A)與交聯反應性基導入試劑在鹼觸媒下反應為之。交聯反應性基有碳-碳多鍵、環氧基、疊氮基、鹵化苯基及氯甲基。交聯反應性基導入試劑有具如此之交聯反應性基的酸、酸氯化物、酐、二碳酸酯等羧酸衍生物、烷基鹵化物等。含具有交聯反應性基之光阻化合物(A)之光阻組成物,亦可用作高解析度、高耐熱性且溶劑可溶之非高分子系感放射線性光阻組成物。
本發明之感放射線性光阻組成物,含上述光阻化合物(A)1種以上。光阻化合物以1種使用即可得高感度、高解析度,使用2種以上則成膜性、基板密著性提升。
本發明之感放射線性光阻組成物中,以固體成分1~80重量%、溶劑20~99重量%為佳,固體成分1~50重量%、溶劑50~99重量%更佳,固體成分2~40重量%、溶劑60~98重量%又更佳,固體成分2~10重量%、溶劑90~98重量%尤佳。光阻化合物(A)之量以固體成分總重量之3~96.9%為佳,50~96.9重量%更佳,65~96.9%又更佳,81~96.9重量%尤佳。配合比例如上則可得高解析度,乾式蝕刻粗度變小。
本發明之組成物含,以選自可見光、紫外線、準分子雷射、電子束、極紫外線(EUV)、X線及離子束之任一放射線照射直接或間接產生酸之酸產生劑(B)一種以上。
上述光阻化合物(A)係酸放大型化合物,與酸共存則酸交聯劑及光阻化合物(A),分子間或分子內交聯,成為鹼不溶物。無酸共存之部分為鹼可溶物,故能利用作鹼可顯像之負型光阻。酸之產生方法無特殊限制,例如,使酸產生劑共存,於紫外線、高能量等放射線曝光部產生酸。
亦即,本發明中,若系內有酸產生,則酸之產生法無限。取代g線、i線等紫外線使用準分子雷射,更微細加工即為可能,而使用高能量線之電子束、極紫外線(EUV)、X線、離子束則可為又更微細之加工。
上述酸產生劑(B)以選自下述式(35)~(42)化合物之群的至少一種為佳。
式(35)中R2 3
可係相同或不同,各自獨立,係氫原子、碳原子數1~12之直鏈烷基、碳原子數3~12之分枝烷基、碳原子數3~12之環烷基、碳原子數1~12之直鏈烷氧基、碳原子數3~12之分枝烷氧基、碳原子數3~12之環烷氧基、羥基或鹵素原子,X-
係具有碳原子數1~12之烷基、碳原子數6~12之芳基、碳原子數1~12之鹵取代烷基或碳原子數6~12之鹵取代芳基的磺酸離子,或鹵化物離子。
上述式(35)之化合物係以選自三氟甲烷磺酸三苯鋶、九氟正丁烷磺酸三苯鋶、全氟正辛烷磺酸三苯鋶、三氟甲烷磺酸二苯基-4-甲基苯基鋶、三氟甲烷磺酸二苯基-2,4,6-三甲基苯基鋶、三氟甲烷磺酸二苯基-4-三級丁氧基苯基鋶、九氟正丁烷磺酸二苯基-4-三級丁氧基苯基鋶、三氟甲烷磺酸二苯基-4-羥苯基鋶、三氟甲烷磺酸雙(4-氟苯基)-4-羥苯基鋶、九氟正丁烷磺酸二苯基-4-羥苯基鋶、三氟甲烷磺酸雙(4-羥苯基)-苯基鋶、三氟甲烷磺酸參(4-甲氧苯基)鋶、三氟甲烷磺酸參(4-氟苯基)鋶、對甲苯磺酸三苯基鋶、苯磺酸三苯基鋶、對甲苯磺酸二苯基-2,4,6-三甲基苯基鋶、苯磺酸二苯基-2,4,6-三甲基苯基鋶、4-三氟甲基苯磺酸二苯基-2,4,6-三甲基苯基鋶、2,4-二氟苯磺酸二苯基-2,4,6-三甲基苯基鋶、六氟苯磺酸二苯基-2,4,6-三甲基苯基鋶、氟甲烷磺酸二苯基萘基鋶、對甲苯磺酸二苯基-4-羥苯基鋶、10-樟腦磺酸三苯基鋶及10-樟腦磺酸二苯基-4-羥苯基鋶群之至少一種為佳。
式(36)中,X-
及R2 4
同式(35)之X-
及R2 3
。
上述式(36)之化合物係以選自三氟甲烷磺酸雙(4-三級丁基苯基)錪、九氟正丁烷磺酸雙(4-三級丁基苯基)錪、全氟正辛烷磺酸雙(4-三級丁基苯基)錪、對甲苯磺酸雙(4-三級丁基苯基)錪、苯磺酸雙(4-三級丁基苯基)錪、2-三氟甲基苯磺酸雙(4-三級丁基苯基)錪、4-三氟甲基苯磺酸雙(4-三級丁基苯基)錪、2,4-二氟苯磺酸雙(4-三級丁基苯基)錪、六氟苯磺酸雙(4-三級丁基苯基)錪、10-樟腦磺酸雙(4-三級丁基苯基)錪、三氟甲烷磺酸二苯基錪、九氟正丁烷磺酸二苯基錪、全氟正辛烷磺酸二苯基錪、對甲苯磺酸二苯基錪、苯磺酸二苯基錪、10-樟腦磺酸二苯基錪、2-三氟甲基苯磺酸二苯基錪、4-三氟甲基苯磺酸二苯基錪、2,4-二氟苯磺酸二苯基錪、六氟苯磺酸二苯基錪、三氟甲烷磺酸雙(4-三氟甲基苯基)錪、九氟正丁烷磺酸雙(4-三氟甲基苯基)錪、全氟正辛烷磺酸雙(4-三氟甲基苯基)錪、對甲苯磺酸雙(4-三氟甲基苯基)錪、苯磺酸雙(4-三氟甲基苯基)錪及10-樟腦磺酸雙(4-三氟甲基苯基)錪之群的至少一種為佳。
式(37)中,Q係碳原子數1~12之伸烷基、碳原子數6~12之伸芳基或碳原子數1~12之伸烷氧基(-R’-O-,而R’係碳原子數1~12之伸烷基),R2 5
係碳原子數1~12之烷基、碳原子數6~12之芳基、碳原子數1~12之鹵取代烷基或碳原子數6~12之鹵取代芳基。
上述式(37)之化合物係以選自N-(三氟甲基磺醯氧基)丁二醯胺、N-(三氟甲基磺醯氧基)酞醯亞胺、N-(三氟甲基磺醯氧基)二苯基順丁烯二醯亞胺、N-(三氟甲基磺醯氧基)雙環[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二羧氫亞胺、N-(三氟甲基磺醯氧基)萘醯亞胺、N-(10-樟腦磺醯氧基)萘醯亞胺、N-(10-樟腦磺醯氧基)酞醯亞胺、N-(10-樟腦磺醯氧基)二苯基順丁烯二醯亞胺、N-(10-樟腦磺醯氧基)雙環[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二羧亞胺、N-(10-樟腦磺醯氧基)萘醯亞胺、N-(正辛烷磺醯氧基)雙環[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二羧亞胺、N-(正辛烷磺醯氧基)萘醯亞胺、N-(對甲苯磺醯氧基)雙環[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二羧亞胺、N-(對甲苯磺醯氧基)萘醯亞胺、N-(2-三氟甲基苯磺醯氧基)雙環[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二羧亞胺、N-(2-三氟甲基苯磺醯氧基)萘醯亞胺、N-(4-三氟甲基苯磺醯氧基)雙環[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二羧亞胺、N-(4-三氟甲基苯磺醯氧基)萘醯亞胺、N-(全氟苯磺醯氧基)雙環[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二羧亞胺、N-(全氟苯磺醯氧基)萘醯亞胺、N-(1-萘磺醯氧基)雙環[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二羧亞胺、N-(九氟正丁烷磺醯氧基)雙環[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二羧亞胺、N-(九氟正丁烷磺醯氧基)萘醯亞胺、N-(全氟正辛烷磺醯氧基)雙環[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二羧亞胺以及N-(全氟正辛烷磺醯氧基)萘醯亞胺之群的至少一種為佳。
式(38)中,R2 6
可係相同或不同,各自獨立,係碳原子數1~12之直鏈烷基、碳原子數3~12之分枝烷基、碳原子數3~12之環烷基、碳原子數6~12之芳基、碳原子數3~12之雜芳基或碳原子數7~12之芳烷基。上述各取代基亦可由碳原子數1~12之烷基、羥基、鹵素、碳原子數1~12之鹵烷基取代。
上述式(38)之化合物係以選自二苯二碸、二(4-甲基苯基)二碸、二萘二碸、二(4-三級丁苯基)二碸、二(4-羥苯基)二碸、二(3-羥萘基)二碸、二(4-氟苯基)二碸、二(2-氟苯基)二碸以及二(4-三氟甲基苯基)二碸之群的至少一種為佳。
式(39)中,R2 7
可係相同或不同,各自獨立,係碳原子數1~12之直鏈烷基、碳原子數3~12之分枝烷基、碳原子數3~12之環烷基、碳原子數6~12之芳基、碳原子數3~12之雜芳基或碳原子數7~12之芳烷基。上述各取代基亦可由碳原子數1~12之烷基、鹵素、碳原子數1~12之烷氧基取代。
上述式(39)之化合物係以選自α-(甲磺醯氧亞胺基)苯基乙腈、α-(甲磺醯氧亞胺基)-4-甲氧苯基乙腈、α-(三氟甲磺醯氧亞胺基)苯基乙腈、α-(三氟甲磺醯氧亞胺基)-4-甲氧苯基乙腈、α-(乙磺醯氧亞胺基)-4-甲氧苯基乙腈、α-(丙磺醯氧亞胺基)-4-甲基苯基乙腈及α-(甲磺醯氧亞胺基)-4-溴苯基乙脂之群的至少一種為佳。
式(40)中,R2 8
可係相同或不同,各自獨立,係有1以上氯原子及1以上溴原子之鹵化烷基。鹵化烷基之碳原子數以1~5為佳。
上述式(40)之化合物係以選自一氯異三聚氰酸、一溴異三聚氰酸、二氯異三聚氰酸、二溴異三聚氰酸、三氯異三聚氰酸及三溴異三聚氰酸之群的至少一種為佳。
式(41)及(42)中,R2 9
及R3 0
各自獨立,係甲基、乙基、正丙基、異丙基等碳原子數1~3之烷基;環戊基、環己基等碳原子數3~12之環烷基;甲氧基、乙氧基、丙氧基等碳原子數1~3之烷氧基;苯基、甲苯基、萘基等芳基,較佳者為碳原子數6~10之芳基。L2 9
及L3 0
各自獨立,係具有1,2-萘醌二疊氮基之有機基。具有1,2-萘醌二疊氮基之有機基具體較佳者有1,2-萘醌二疊氮-4-磺醯基、1,2-萘醌二疊氮-5-磺醯基、1,2-萘醌二疊氮-6-磺醯基等1,2-萘醌二疊氮磺醯基。以1,2-萘醌二疊氮-4-磺醯基及1,2-萘醌二疊氮-5-磺醯基為尤佳。p係1~3之整數,q係0~4之整數,且1≦p+q≦5。J2 9
係單鍵、碳原子數2~4之聚亞甲基、碳原子數3~10之伸環烷基、碳原子數6~10之伸苯基、下述式(43):
所表之取代基、-Ra
-C(=O)-Rb
-、-Ra
-C(=O)-O-Rb
-、-Ra
-C(=O)-NH-Rb
-或-Rc
-O-Rd
-(而Ra
及Rb
可係相同或不同,各自獨立表單鍵或碳原子數1~3伸烷基,Ra
及Rb
之碳原子數合計為0~3;Rc
及Rd
可係相同或不同,各自獨立表單鍵或碳原子數1~4伸烷基,Rc
及Rd
之碳原子數合計為0~4),Y2 9
係氫原子、碳原子數1~3烷基或碳原子數6~10之芳基,X2 9
及X3 0
各係下述式(44):
(式(44)中Z3 2
各自獨立表係碳原子數1~3之烷基、碳原子數3~10之環烷基或碳原子數6~10之芳基,R3 2
係碳原子數1~3烷基、碳原子數3~10之環烷基或碳原子數1~3之烷氧基,r係0~3之整數。)
所示之基。
其它酸產生劑有雙(對甲苯磺醯)重氮甲烷、雙(2,4-二甲基苯磺醯)重氮甲烷、雙(三級丁磺醯)重氮甲烷、雙(正丁磺醯)重氮甲烷、雙(異丁磺醯)重氮甲烷、雙(異丙磺醯)重氮甲烷、雙(正丙磺醯)重氮甲烷、雙(環己磺醯)重氮甲烷等雙磺醯重氮甲烷類,2-(4-甲氧苯基)-4,6-(雙三氯甲基)-1,3,5-三、2-(4-甲氧萘基)-4,6-(雙三氯甲基)-1,3,5-三、參(2,3-二溴丙基)-1,3,5-三、參(2,3-二溴丙基)異三聚氰酸酯等含鹵素之三衍生物等。
又,上述酸產生劑(B)可單獨或以二種以上使用。本發明之組成物中,酸產生劑之用量係以光阻化合物(A)每100重量份0.1~30重量份為佳,0.5~20重量份更佳,1~15重量份又更佳。在上述範圍則因感度、解析度、光阻圖案之截面形狀良好故較佳。
本發明之光阻組成物亦含一種以上之酸交聯劑(C)。酸交聯劑(C)係於產生自酸產生劑(B)之酸的存在下,可將光阻化合物(A)分子內或分子間交聯之化合物。如此之交聯劑(C)有例如,具有與光阻化合物(A)具交聯反應性之1種以上的取代基(下稱「交聯性取代基」)之化合物。
如此之交聯性取代基的具體例有,(i)羥基(C1-C6烷基)、C1-C6烷氧基(C1-C6烷基)、乙醯氧基(C1-C6烷基)等羥基烷基或衍生自該等之取代基;(ii)甲醯基、羧基(C1-C6烷基)等羰基或衍生自該等之取代基;(iii)二甲胺甲基、二乙胺甲基、二羥甲胺甲基、二羥乙胺甲基、啉甲基等具含氮基之取代基;(iv)環氧丙醚基、環氧丙酯基、環氧丙胺基等含環氧丙基之取代基;(v)苯甲氧基、苯醯氧甲基等,衍生自C1-C6烯丙氧基(C1-C6烷基)、C1-C6芳烷氧基(C1-C6烷基)等芳香族基之取代基:(vi)乙烯基、異丙烯基等含聚合性多鍵之取代基等。本發明之交聯劑之交聯性取代基係以羥烷基及烷氧烷基等為佳,烷氧甲基尤佳。
上述具有交聯性取代基之酸交聯劑(C)有例如,(i)含羥甲基之三聚氰胺化合物、含羥甲基之苯并胍胺化合物、含羥甲基之脲化合物、含羥甲基之甘脲化合物、含羥甲基之酚化合物等含羥甲基之化合物;(ii)含烷氧烷基之三聚氰胺化合物、含烷氧烷基之苯并胍胺化合物、含烷氧烷基之脲化合物、含烷氧烷基之甘脲化合物、含烷氧烷基之酚化合物等含烷氧烷基之化合物;(iii)含羧甲基之三聚氰胺化合物、含羧甲基之苯并胍胺化合物、含羧甲基之脲化合物、含羧甲基之甘脲化合物、含羧甲基之酚化合物等含羧甲基之化合物;(iv)雙酚A系環氧化合物、雙酚F系環氧化合物、雙酚S系環氧化合物、清漆酚醛樹脂系環氧化合物、可溶酚醛樹脂系環氧化合物、聚(羥基苯乙烯)系環氧化合物等環氧化合物等。
酸交聯劑(C)者更可用,於具有酚式羥基之化合物,以及鹼可溶性樹脂中之酸性官能基導入上述交聯性取代基,賦予交聯性之化合物及樹脂。此時交聯性取代基之導入率,相對於具有酚式羥基之化合物,以及鹼可溶性樹脂中之酸性官能基,通常係調節為5~100莫耳%,10~60莫耳%較佳,15~40莫耳%更佳。在上述範圍則充分起交聯反應,殘膜率低,可避免圖案之膨潤現象、蛇行等而較佳。
本發明之光阻組成物中,酸交聯劑(C)係以烷氧烷基化脲化合物或其樹脂,或烷氧烷基化甘脲化合物或其樹脂為佳。尤佳之酸交聯劑(C)有下述式(45)~(47)所示之化合物及烷氧甲基化三聚氰胺化合物(酸交聯劑(C1))。
式(45)~(47)中R7
表氫原子、碳原子數1~6之烷基或碳原子數2~6之醯基。碳原子數1~6之烷基又以碳原子數1~3之烷基為佳,有例如甲基、乙基、丙基。碳原子數2~6之醯基又以碳原子數2~4之醯基為佳,有例如乙醯基、丙醯基。式(45)中R8
~R1 1
表氫原子、羥基、碳原子數1~6之烷基或碳原子數1~6之烷氧基。碳原子數1~6之烷基又以碳原子數1~3之烷基為佳,有例如甲基、乙基、丙基。碳原子數1~6之烷氧基又以碳原子數1~3之烷氧基為佳,有例如甲氧基、乙氧基、丙氧基。X2
表單鍵、亞甲基或氧原子,以單鍵或亞甲基為佳。而R7
~R1 1
、X2
亦可於上述例示之基更具有甲基、乙基等烷基,甲氧基、乙氧基等烷氧基,羥基、鹵素原子等取代基。
式(45)之化合物,具體有例如下示之化合物等。
式(46)之化合物具體例有N,N,N,N-四(乙氧甲基)甘脲、N,N,N,N-四(正丙氧甲基)甘脲、N,N,N,N-四(異丙氧甲基)甘脲、N,N,N,N-四(正丁氧甲基)甘脲、N,N,N,N-四(三級丁氧甲基)甘脲等。
式(47)之化合物,具體有例如下示之化合物等。
烷氧基烷基化三聚氰胺化合物,具體例有N,N,N,N,N,N-六(甲氧甲基)三聚氰胺、N,N,N,N,N,N-六(乙氧甲基)三聚氰胺、N,N,N,N,N,N-六(正丙氧甲基)三聚氰胺、N,N,N,N,N,N-六(異丙氧甲基)三聚氰胺、N,N,N,N,N,N-六(正丁氧甲基)三聚氰胺、N,N,N,N,N,N-六(三級丁氧甲基)三聚氰胺等。其中以N,N,N,N,N,N-六(甲氧甲基)三聚氰胺為尤佳。
上述酸交聯劑(C1)可例如使脲化合物或甘脲化合物與福馬林縮合反應導入羥甲基後,更以甲醇、乙醇、丙醇、丁醇等低級醇類醚化,其次將反應液冷卻,析出化合物或其樹脂,回收而得。上述酸交聯劑(C1)有CYMEL(商品名,三井CYANAMID製),NIKALAC(三和化學(股)製)等市售品可以取得。
其它較佳酸交聯劑(C)有,分子內有1~6苯環,羥烷基及/或烷氧基烷基於分子內全体有2以上,該羥烷基及/或烷氧烷基結合於上述任一苯環之酚衍生物(酸交聯劑(C2))。較佳者為分子量1500以下,分子內苯環有1~6,羥烷基及/或烷氧基烷基共有2以上,該羥烷基及/或烷氧烷基結合於上述苯環之任一或複數之苯環的酚衍生物。
結合於苯環之羥烷基以羥甲基、2-羥乙基及2-羥-1-丙基等碳原子數1~6者為佳。結合於苯環之烷氧基烷基以碳原子數2~6者為佳。具體以甲氧甲基、乙氧甲基、正丙氧甲基、異丙氧甲基、正丁氧甲基、異丁氧甲基、二級丁氧甲基、三級丁氧甲基、2-甲氧乙基及2-甲氧-1-丙基為佳。
這些酚衍生物之中,尤佳者如下。
上述式中,L1
~L8
可係相同或不同,各自獨立表示羥甲基、甲氧甲基或乙氧甲基。具有羥甲基之酚衍生物可使對應的無羥甲基之酚化合物(上述式中L1
~L8
為氫原子之化合物)與甲醛於鹼觸媒下反應而得。此時,為防樹脂化、凝膠化,以於反應溫度60℃以下進行為佳。具體而言,可依特開平6-282067號公報、特開平7-64285號公報等記載之方法合成。
具有烷氧甲基之酚衍生物可使對應的具有羥甲基之酚衍生物與醇於酸觸媒下反應而得。此時,為防樹脂化、凝膠化,以於反應溫度100℃以下進行為佳。具體而言,可依EP632003A1等記載之方法合成。
如此合成之具有羥甲基及/或烷氧甲基之酚衍生物,儲存時安定性佳,具有烷氧甲基之酚衍生物於儲存時之安定性尤佳。酸交聯劑(C2)可單獨或組合二種以上使用。
其它尤佳之酸交聯劑(C)有,至少有一α-羥異丙基之化合物(酸交聯劑(C3))。只要有α-羥基異丙基,其構造無特殊限制。上述α-羥異丙基中羥基之氫原子亦可由1種以上之酸解離性基(R-COO-基、R-SO2
-基等,R表選自碳原子數1~12之直鏈烴基、碳原子數3~12之環烴基、碳原子數1~12之烷氧基、碳原子數3~12之1-分枝烷基及碳原子數6~12之芳烴基之群的取代基)取代。上述具有α-羥異丙基之化合物有例如,至少含一α-羥異丙基之取代或非取代芳香族化合物、二苯基化合物、萘化合物、呋喃化合物等之1種或2種以上。具體有例如,下述一般式(48)之化合物(下稱「苯系化合物(48)」),下述一般式(49)之化合物(下稱「二苯基系化合物(49)」),下述一般式(50)之化合物(下稱「萘系化合物(50)」)以及下述一般式(51)之化合物(下稱「呋喃系化合物(51)」)等。
上述一般式(48)~(51)中,各A2
獨立示α-羥異丙基或氫原子,且A2
之至少其1係α-羥異丙基。一般式(48)中R5 1
示氫原子、羥基、碳原子數2~6之直鏈或分枝烷基羰基或碳原子數2~6之直鏈或分枝烷氧羰基。一般式(49)中R5 2
示單鍵、碳原子數1~5之直鏈或分枝伸烷基,-O-、-CO-或-COO-。一般式(51)中R5 3
及R5 4
互相獨立示氫原子或碳原子數1~6之直鏈或分枝烷基。
上述苯系化合物(48)之具體例有α-羥異丙基苯、1,3-雙(α-羥異丙基)苯、1,4-雙(α-羥異丙基)苯、1,2,4-參(α-羥異丙基)苯、1,3,5-參(α-羥異丙基)苯等α-羥異丙基苯類;3-α-羥異丙基酚、4-α-羥異丙基酚、3,5-雙(α-羥異丙基)酚、2,4,6-參(α-羥異丙基)酚等α-羥異丙基酚類;3-α-羥異丙基苯基.甲基酮、4-α-羥異丙基苯基.甲基酮、4-α-羥異丙基苯基.乙基酮、4-α-羥異丙基苯基.正丙基酮、4-α-羥異丙基苯基.異丙基酮、4-α-羥異丙基苯基.正丁基酮、4-α-羥異丙基苯基.三級丁基酮、4-α-羥異丙基苯基.正戊基酮、3,5-雙(α-羥異丙基)苯基.甲基酮、3,5-雙(α-羥異丙基)苯基.乙基酮、2,4,6-參(α-羥異丙基)苯基.甲基酮等α-羥異丙基苯基.烷基酮類;3-α-羥異丙基苯甲酸甲酯、4-α-羥異丙基苯甲酸甲酯、4-α-羥異丙基苯甲酸乙酯、4-α-羥異丙基苯甲酸正丙酯、4-α-羥異丙基苯甲酸異丙酯、4-α-羥異丙基苯甲酸正丁酯、4-α-羥異丙基苯甲酸三級丁酯、4-α-羥異丙基苯甲酸正戊酯、3,5-雙(α-羥異丙基)苯甲酸甲酯、3,5-雙(α-羥異丙基)苯甲酸乙酯、2,4,6-參(α-羥異丙基)苯甲酸甲酯等4-α-羥異丙基苯甲酸烷基酯類等。
上述二苯基系化合物(49)之具體例有3-α-羥異丙基聯苯、4-α-羥異丙基聯苯、3,5-雙(α-羥異丙基)聯苯、3,3’-雙(α-羥異丙基)聯苯、3,4’-雙(α-羥異丙基)聯苯、4,4’-雙(α-羥異丙基)聯苯、2,4,6-參(α-羥異丙基)聯苯、3,3’,5-參(α-羥異丙基)聯苯、3,4’,5-參(α-羥異丙基)聯苯、2,3’,4,6-肆(α-羥異丙基)聯苯、2,4,4’,6-肆(α-羥異丙基)聯苯、3,3’,5,5’-肆(α-羥異丙基)聯苯、2,3’,4,5’,6-伍(α-羥異丙基)聯苯、2,2’,4,4’,6,6’-陸(α-羥異丙基)聯苯等α-羥異丙基類;3-α-羥異丙基二苯甲烷、4-α-羥異丙基二苯甲烷、1-(4-α-羥異丙基苯基)-2-苯乙烷、1-(4-α-羥異丙基苯基)-2-苯丙烷、2-(4-α-羥異丙基苯基)-2-苯丙烷、1-(4-α-羥異丙基苯基)-3-苯丙烷、1-(4-α-羥異丙基苯基)-4-苯丁烷、1-(4-α-羥異丙基苯基)-5-苯戊烷、3,5-雙(α-羥異丙基)二苯基甲烷、3,3’-雙(α-羥異丙基)二苯基甲烷、3,4’-雙(α-羥異丙基)二苯基甲烷、4,4’-雙(α-羥異丙基)二苯基甲烷、1,2-雙(4-α-羥異丙基苯基)乙烷、1,2-雙(4-α-羥異丙基苯基)丙烷、2,2-雙(4-α-羥異丙基苯基)丙烷、1,3-雙(4-α-羥異丙基苯基)丙烷、2,4,6-參(α-羥異丙基)二苯甲烷、3,3’,5-參(α-羥異丙基)二苯甲烷、3,4’,5-參(α-羥異丙基)二苯甲烷、2,3’,4,6-肆(α-羥異丙基)二苯甲烷、2,4,4’,6-肆(α-羥異丙基)二苯甲烷、3,3’,5,5’-肆(α-羥異丙基)二苯甲烷、2,3’,4,5’,6-伍(α-羥異丙基)二苯甲烷、2,2’,4,4’,6,6’-陸(α-羥異丙基)二苯甲烷等α-羥異丙基二苯基烷類;3-α-羥異丙基二苯醚、4-α-羥異丙基二苯醚、3,5-雙(α-羥異丙基)二苯醚、3,3’-雙(α-羥異丙基)二苯醚、3,4’-雙(α-羥異丙基)二苯醚、4,4’-雙(α-羥異丙基)二苯醚、2,4,6-參(α-羥異丙基)二苯醚、3,3’,5-參(α-羥異丙基)二苯醚、3,4’,5-參(α-羥異丙基)二苯醚、2,3’,4,6-肆(α-羥異丙基)二苯醚、2,4,4’,6-肆(α-羥異丙基)二苯醚、3,3’,5,5’-肆(α-羥異丙基)二苯醚、2,3’,4,5’,6-伍(α-羥異丙基)二苯醚、2,2’,4,4’,6,6’-陸(α-羥異丙基)二苯醚等α-羥異丙基二苯醚類;3-α-羥異丙基二苯基酮、4-α-羥異丙基二苯基酮、3,5-雙(α-羥異丙基)二苯基酮、3,3’-雙(α-羥異丙基)二苯基酮、3,4’-雙(α-羥異丙基)二苯基酮、4,4’-雙(α-羥異丙基)二苯基酮、2,4,6-參(α-羥異丙基)二苯基酮、3,3’,5-參(α-羥異丙基)二苯基酮、3,4’,5-參(α-羥異丙基)二苯基酮、2,3’,4,6-肆(α-羥異丙基)二苯基酮、2,4,4’,6-肆(α-羥異丙基)二苯基酮、3,3’,5,5’-肆(α-羥異丙基)二苯基酮、2,3’,4,5’,6-伍(α-羥異丙基)二苯基酮、2,2’,4,4’,6,6’-陸(α-羥異丙基)二苯基酮等α-羥異丙基二苯基酮類;3-α-羥異丙基苯甲酸苯酯、4-α-羥異丙基苯甲酸苯酯、苯甲酸3-α-羥異丙基苯酯、苯甲酸4-α-羥異丙基苯酯、3,5-雙(α-羥異丙基)苯甲酸苯酯、3-α-羥異丙基苯甲酸3-α-羥異丙基苯酯、3-α-羥異丙基苯甲酸4-α-羥異丙基苯酯、4-α-羥異丙基苯甲酸3-α-羥異丙基苯酯、4-α-羥異丙基苯甲酸4-α-羥異丙基苯酯、苯甲酸3,5-雙(α-羥異丙基)苯酯、2,4,6-參(α-羥異丙基)苯甲酸苯酯、3,5-雙(α-羥異丙基)苯甲酸3-α-羥異丙基苯酯、3,5-雙(α-羥異丙基)苯甲酸4-α-羥異丙基苯酯、3-α-羥異丙基苯甲酸3,5-雙(α-羥異丙基)苯酯、4-α-羥異丙基苯甲酸3,5-雙(α-羥異丙基)苯酯、苯甲酸2,4,6-參(α-羥異丙基)苯酯、2,4,6-參(α-羥異丙基)苯甲酸3-α-羥異丙基苯酯、2,4,6-參(α-羥異丙基)苯甲酸4-α-羥異丙基苯酯、3,5-雙(α-羥異丙基)苯甲酸3,5-雙(α-羥異丙基)苯酯、3-α-羥異丙基苯甲酸2,4,6-參(α-羥異丙基)苯酯、4-α-羥異丙基苯甲酸2,4,6-參(α-羥異丙基)苯酯、2,4,6-參(α-羥異丙基)苯甲酸3,5-雙(α-羥異丙基)苯酯、3,5-雙(α-羥異丙基)苯甲酸2,4,6-參(α-羥異丙基)苯酯、2,4,6-參(α-羥異丙基)苯甲酸2,4,6-參(α-羥異丙基)苯酯等α-羥異丙基苯甲酸苯酯類等。
上述萘系化合物(50)之具體例有,1-(α-羥異丙基)萘、2-(α-羥異丙基)萘、1,3-雙(α-羥異丙基)萘、1,4-雙(α-羥異丙基)萘、1,5-雙(α-羥異丙基)萘、1,6-雙(α-羥異丙基)萘、1,7-雙(α-羥異丙基)萘、2,6-雙(α-羥異丙基)萘、2,7-雙(α-羥異丙基)萘、1,3,5-參(α-羥異丙基)萘、1,3,6-參(α-羥異丙基)萘、1,3,7-參(α-羥異丙基)萘、1,4,6-參(α-羥異丙基)萘、1,4,7-參(α-羥異丙基)萘、1,3,5,7-肆(α-羥異丙基)萘等。
上述呋喃系化合物(51)之具體例有,3-(α-羥異丙基)呋喃、2-甲基-3-(α-羥異丙基)呋喃、2-甲基-4-(α-羥異丙基)呋喃、2-乙基-4-(α-羥異丙基)呋喃、2-正丙基-4-(α-羥異丙基)呋喃、2-異丙基-4-(α-羥異丙基)呋喃、2-正丁基-4-(α-羥異丙基)呋喃、2-三級丁基-4-(α-羥異丙基)呋喃、2-正戊基-4-(α-羥異丙基)呋喃、2,5-二甲基-3-(α-羥異丙基)呋喃、2,5-二乙基-3-(α-羥異丙基)呋喃、3,4-雙(α-羥異丙基)呋喃、2,5-二甲基-3,4-雙(α-羥異丙基)呋喃、2,5-二乙基-3,4-雙(α-羥異丙基)呋喃等。
上述酸交聯劑(C3)係以游離α-羥異丙基有2以上之化合物為佳,α-羥異丙基有2以上之苯系化合物(48)、α-羥異丙基有2以上之二苯基系化合物(49)、α-羥異丙基有2以上之萘系化合物(50)更佳,α-羥異丙基有2以上之α-羥異丙基聯苯類、α-羥異丙基有2以上之萘系化合物(50)尤佳。
上述酸交聯劑(C3)通常可經,使1,3-二乙醯苯等含乙醯基之化合物以CH3
MgBr等格氏試劑反應甲基化後水解之方法,或1,3-二異丙苯等含異丙基之化合物以氧等氧化生成過氧化物後還原之方法而得。
本發明中酸交聯劑(C)之配合比例係,上述光阻化合物(A)每100重量份0.5~70重量份,0.5~40重量份較佳,1~30重量份更佳。使上述酸交聯劑(C)之配合比例為0.5重量份以上,則上述樹脂(A)於鹼顯像液之溶解度之抑制效果提升,殘膜率低,圖案膨潤、蛇行之發生可予抑制而較佳,另一方面,在70重量份以下,則光阻耐熱性下降可予抑制故較佳。
又,選自上述酸交聯劑(C)中上述酸交聯劑(C1)、酸交聯劑(C2)、酸交聯劑(C3)之至少1種化合物之配合比例亦無特殊限制,可隨用於形成光阻圖案之際的基板之種類而為種種範圍。
總酸交聯劑成分中,上述烷氧甲基化三聚氰胺化合物及/或(45)~(47)之化合物係50~99重量%,60~99重量%較佳,70~98重量%更佳,80~97重量%又更佳。使烷氧甲基化三聚氰胺化合物及/或(45)~(47)之化合物為總酸交聯劑成分之50重量%以上,可提升解析度而較佳,99重量%以下,則圖案截面形狀易為矩形故較佳。
本發明之光阻組成物,在無礙於本發明目的之範圍,必要時可以添加任意成分(D):酸擴散控制劑、溶解控制劑、溶解促進劑、增感劑及界面活性劑等各種添加劑之1種或2種以上。
[1]酸擴散控制劑本發明之光阻組成物亦可配合,具有以放射線照射產生自光酸產生劑之酸於光阻被膜中之擴散現象予以控制,未曝光區域之不必要化學反應予以控制之作用等的酸擴散控制劑。使用如此之酸擴散控制劑,即可提升光阻組成物之儲存安定性,並提升解析度,放射線照射前之放置時間、放射線照射後之放置時間的變動所致之光阻圖案線寬變化可予抑制,製程安定性極佳。
上述酸擴散控制劑有例如,含氮有機化合物、因曝光分解之鹼性化合物等。上述含氮有機化合物有例如下述一般式(52):
之化合物(下稱「含氮化合物(I)」),同一分子內氮原子有2之二胺化合物(下稱「含氮化合物(II)」),氮原子有3個以上之多胺化合物(下稱「含氮化合物(III)」),含醯胺基之化合物,脲化合物及含氮雜環化合物等。而上述酸擴散控制劑可1種單獨使用或併用2種以上。
上述一般式(52)中,R6 1
、R6 2
及R6 3
互相獨立示氫原子,直鏈、分枝或環烷基,芳基或芳烷基。上述烷基、芳基或芳烷基可係非取代,亦可經羥基等其它官能基取代。於此,上述直鏈、分枝或環烷基有例如碳原子數1~15,較佳者1~10者,具體有甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、異丁基、二級丁基、三級丁基、正戊基、新戊基、正己基、蒂西基(thexyl)、正庚基、正辛基、正乙己基、正壬基、正癸基等。上述芳基有碳原子數6~12者,具體有苯基、甲苯基、二甲苯基、基、1-萘基等。上述芳烷基有碳原子數7~19者,7~13較佳,具體有苯甲基、α-甲基苯甲基、苯乙基、萘甲基等。
上述含氮化合物(I)具體有例如正己胺、正庚胺、正辛胺、正壬胺、正癸胺、正十二胺、環己胺等一(環)烷基胺類;二正丁胺、二正戊胺、二正己胺、二正庚胺、二正辛胺、二正壬胺、二正癸胺、甲基正十二基胺、二正十二胺、環己基甲基胺、二環己胺等二(環)烷基胺類;三乙胺、三正丙胺、三正丁胺、三正戊胺、三正己胺、三正庚胺、三正辛胺、三正壬胺、三正癸胺、二甲基正十二基胺、二正十二基甲基胺、二環己基甲基胺、二正十二基甲基胺、二環己基甲基胺、三環己胺等三(環)烷基胺類;一乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺等醇胺類;苯胺、N-甲基苯胺、N,N-二甲基苯胺、2-甲基苯胺、3-甲基苯胺、4-甲基苯胺、二苯胺、三苯胺、1-萘胺等芳胺類等。
上述含氮化合物(II)具體有例如乙二胺、N,N,N’,N’-四甲基乙二胺、N,N,N’,N’-肆(2-羥丙基)乙二胺、四亞甲二胺、六亞甲二胺、4,4’-二胺二苯甲烷、4,4’-二胺二苯基酮、4,4’-二胺二苯胺、2,2-雙(4-胺苯基)丙烷、2-(3-胺苯基)-2-(4-胺苯基)丙烷、2-(4-胺苯基)-2-(3-羥苯基)丙烷、2-(4-胺苯基)-2-(4-羥苯基)丙烷、1,4-雙[1-(4-胺苯基)-1-甲乙基]苯、1,3-雙[1-(4-胺苯基)-1-甲乙基]苯等。
上述含氮化合物(III)具體有例如聚乙烯亞胺、聚烯丙胺、N-(2-二甲胺乙基)丙烯醯胺之聚合物等。
上述含醯胺基之化合物具體有例如甲醯胺、N-甲基甲醯胺、N,N-二甲基甲醯胺、乙醯胺、N-甲基乙醯胺、N,N-二甲基乙醯胺、丙醯胺、苄醯胺、吡咯烷酮、N-甲基吡咯烷酮等。
上述脲化合物具體有例如尿素、甲脲、1,1-二甲脲、1,3-二甲脲、1,1,3,3-四甲脲、1,3-二苯脲、三正丁硫脲等。
上述含氮雜環化合物具體有例如咪唑、苯并咪唑、4-甲咪唑、4-甲-2-苯咪唑、2-苯基苯并咪唑等咪唑類;吡啶、2-甲吡啶、4-甲吡啶、2-乙吡啶、4-乙吡啶、2-苯吡啶、4-苯吡啶、2-甲基-4-苯吡啶、菸鹼、菸鹼酸、菸鹼酸醯胺、喹啉、8-氧喹啉、吖啶等吡啶類;以及吡、吡唑、嗒、1,4-二羥蒽醌、標呤、吡咯啶、哌啶、味啉、4-甲味啉、1,4-二甲哌、1,4-二吖啶雙環[2.2.2]辛烷等。
上述經曝光分解之鹼性化合物有例如下述一般式(53):
之鋶化合物,及下述一般式(54):
之錪化合物等。
上述一般式(53)及(54)中,R7 1
、R7 2
、R7 3
、R7 4
及R7 5
互相獨立示氫原子、碳原子數1~6之烷基、碳原子數1~6之烷氧基、羥基或鹵素原子。Z-
示HO-
、R-COO-
(唯R示碳原子數1~6之烷基、碳原子數1~6之芳基或碳原子數1~6之烷芳基)或下述一般式(55):
之陰離子。
上述經曝光分解之鹼性化合物的氫氧化三苯鋶、乙酸三苯鋶、柳酸三苯鋶、氫氧化二苯基-4-羥苯鋶、乙酸二苯基-4-羥苯鋶、柳酸二苯基-4-羥苯鋶、氫氧化雙(4-三級丁苯基)錪、乙酸雙(4-三級丁苯基)錪、氫氧化雙(4-三級丁苯基)錪、乙酸雙(4-三級丁苯基)錪、柳酸雙(4-三級丁苯基)錪、氫氧化4-三級丁苯-4-羥苯錪、乙酸4-三級丁苯-4-羥苯錪、柳酸4-三級丁苯-4-羥苯錪等。
酸擴散控制劑之配合量係以光阻化合物(A)每100重量份0.001~10重量份為佳,0.005~5重量份更佳,0.01~3重量份又更佳。使配合量在0.001重量份以上,則解析度、圖案形狀、尺寸忠實度等更為良好,且放射線照射至放射線照射後加熱之放置時間長,圖案上層部之圖案形狀亦仍良好。使配合量在10重量份以下則光阻之感度、未曝光部之顯像性下降可予防止。
[2]溶解控制劑溶解控制劑係於光阻化合物(A)於鹼等顯像液溶解度過高時,具有控制其溶解度適當降低顯像時之溶解速度的作用之成分。如此之溶解控制劑係以光阻被膜之煅燒、放射線照射、顯像等步驟中無化學變化者為佳。
溶解控制劑有例如萘、菲、蒽、乙烷合萘等芳香烴類;苯乙酮、二苯基酮、苯基萘基酮等酮類;甲基苯基碸、二苯碸、二萘碸等碸類。這些溶解控制劑可單獨或以2種以上使用。
溶解控制劑之配合量係隨所用之光阻化合物(A)的種類適當調節,以光阻化合物(A)每100重量份30重量份以下為佳,10重量份以下更佳。
[3]溶解促進劑溶解促進劑係具有,光阻化合物(A)於鹼等顯像液之溶解度過低時,提高其溶解度,使顯像時光阻化合物(A)之溶解速度適當加大作用之成分。上述溶解促進劑有例如,有2~6個左右苯環之低分子量酚式化合物,具體例有雙酚類、參(羥苯基)甲烷等。這些溶解促進劑可單獨或以2種以上使用。
溶解促進劑之配合量係隨所用之光阻化合物(A)的種類適當調節,以光阻化合物(A)每100重量份30重量份以下為佳,10重量份以下更佳。
[4]增感劑增感劑係具有吸收照射之放射線的能量,傳遞該能量至酸產生劑(B),藉此酸生成量增加之作用,使光阻之表觀感度提升之成分。如此之增感劑有例如,二苯基酮類、聯乙醯類、芘類、啡噻類、茀類等,無特殊限制。
這些增感劑可單獨或以二種以上使用。增感劑之配合量係光阻化合物(A)每100重量份30重量份以下為佳,10重量份以下更佳。
[5]界面活性劑界面活性劑係具有改良本發明之光阻組成物的塗敷性、輝紋,光阻顯像性等之作用的成分。如此之界面活性劑可係陰離子系、陽離子系、非離子系或兩性之任一。較佳界面活性劑為非離子系界面活性劑。非離子系界面活性劑與用於製造感放射線性光阻組成物之溶劑的親和性佳,更有效。非離子系界面活性劑有例如,聚氧乙烯高級烷基醚、聚氧乙烯高級烷基苯醚、聚乙二醇之高級脂肪酸二酯類等,無特殊限制。市售品有以下商品名之,EFTOP(JEMCO公司製)、MEGAFAX(大日本油墨化學工業公司製),FLUORAD(住友3M公司製),ASAHIGUARD、SURFLON(以上,旭硝子公司製)、PEPOL(東邦化學工業公司製)、KP(信越化學工業公司製)、POLYFLO(共榮社油脂化學工業公司製)等。
界面活性劑之配合量係以光阻化合物(A)每100重量份,2重量份以下為佳。
[6]上述酸擴散控制劑、溶解促進劑、溶解控制劑、增感劑及界面活性劑以外之其它添加劑於本發明之負型感放射線性光阻組成物,在無妨於本發明目的之範圍,必要時可配合1種或2種以上之上述酸擴散控制劑、溶解促進劑、溶解控制劑、增感劑及界面活性劑以外之其它添加劑。如此之添加劑有例如,染料、顏料及接著助劑等。例如,以染料或顏料配合,可使曝光部之潛像可見,可緩和曝光時暈光作用之影響而較佳。以接著助劑配合則可改善與基板之接著性故較佳。其它添加劑有暈光防止劑、儲存安定劑、消泡劑、形狀改良劑等,具體有4-羥-4’-甲基查耳酮等。
本發明之光阻組成物通常係於使用時將各成分溶解於溶劑成為均勻溶液,然後必要時以例如孔徑0.2μm左右之濾材等過濾而調製。上述均勻溶液中總固體成分濃度通常在50重量%以下,1~50重量%較佳,1~30質量%更佳,1~10重量%又更佳。
用於調製本發明之光阻組成物的上述溶劑有例如,乙二醇一甲醚乙酸酯、乙二醇一乙醚乙酸酯、乙二醇一正丙醚乙酸酯、乙二醇一正丁醚乙酸酯等乙二醇一烷基醚乙酸酯類;乙二醇一甲醚、乙二醇一乙醚等乙二醇一烷基醚類;丙二醇一甲醚乙酸酯、丙二醇一乙醚乙酸酯、丙二醇一正丙醚乙酸酯、丙二醇一正丁醚乙酸酯等丙二醇一烷基醚乙酸酯類;丙二醇一甲醚、丙二醇一乙醚等丙二醇一烷基醚類;乳酸甲酯、乳酸乙酯、乳酸正丙酯、乳酸正丁酯、乳酸正戊酯等乳酸酯類;乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸正丙酯、乙酸正丁酯、乙酸正戊酯、乙酸正己酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯等脂肪族羧酸酯類;3-甲氧丙酸甲酯、3-甲氧丙酸乙酯、3-乙氧丙酸甲酯、3-乙氧丙酸乙酯、3-甲氧-2-甲基丙酸甲酯、3-乙氧丙酸乙酯、3-甲氧-2-甲基丙酸甲酯、3-甲氧丁基乙酸酯、3-甲-3-甲氧丁基乙酸酯、3-甲氧-3-甲基丁酸丁酯、乙醯乙酸甲酯、丙酮酸甲酯、丙酮酸乙酯等其它酯類;甲苯、二甲苯等芳香烴類;2-庚酮、3-庚酮、4-庚酮、環己酮等酮類;N,N-二甲基甲醯胺、N-甲基乙醯胺、N,N-二甲基乙醯胺、N-甲基吡咯烷酮等醯胺類;γ-內酯等內酯類等,無特殊限制。這些溶劑可單獨或以2種以上使用。
本發明之光阻組成物在無妨於本發明目的之範圍,可含可溶於鹼水溶液之化合物及/或樹脂。可溶於鹼水溶液之化合物無特殊限制,有例如多酚化合物等具有酚式羥基之酚化合物,可溶於鹼水溶液之樹脂有酚醛清漆樹脂、聚乙烯酚類、聚丙烯酸類、聚乙烯醇、苯乙烯-順丁烯二酐樹脂以及含丙烯酸、乙烯醇或乙烯酚單體單元之聚合物,或這謝之衍生物等。可溶於鹼水溶液之化合物及/或樹脂之配合量係隨所用之光阻化合物的種類適當調節,而上述光阻化合物(A)每100重量份,以30重量份以下為佳,10重量份以下更佳,5重量份以下又更佳,0重量份尤佳。
在無妨於本發明目的之範圍,可含具有經可見光、紫外線、準分子雷射、電子束、極紫外線(EUV)、X線及離子束照射或以此引發之化學反應起交聯反應之交聯反應性基:乙烯基、烯丙基、桂皮醯基、乙烯烯丙基、環氧基、氯甲基、鹵化苯基之化合物及/或樹脂。具有交聯反應性基之化合物及/或樹脂無特殊限制,有上述可溶於鹼水溶液之化合物及/或樹脂,使交聯反應性基導入試劑在鹼觸媒下反應製造之化合物及/或聚合物,或這些之衍生物等。此所謂交聯反應性基導入試劑係指具有交聯反應性基之酸、酸氯化物、酐、二碳酸酯等羧酸衍生物化合物、烷基鹵化物等。這些之中,酸氯化物尤佳。這些可用一種以上。
本發明之光阻組成物之配合(光阻化合物(A)/酸產生劑(B)/酸交聯劑(C)/任意成分(D))基於固體物之重量%,以3~96.9/0.1~30/3~65/0~93.9為佳,65~96.9/0.1~30/0.3~34.9/0~30更佳,65~96.9/0.1~30/0.3~34.9/0~10又更佳,65~96.9/0.1~30/0.6~34.9/0~5尤佳,65~96.9/0.1~30/0.6~30/0最佳。成上述配合則感度、解析度、鹼顯像性等性能優良。
不含任意成分(D)時,本發明之光阻組成物中總固體物之組成以(A)3~96.9重量%,(B)0.1~30重量%,(C)0.3~96.9重量%((A)+(B)+(C)=100重量%)為佳,(A)65~96.9重量%,(B)0.1~32重量%,(C)0.3~34.9重量%((A)+(B)+(C)=100重量%)更佳,(A)70~96.9重量%,(B)0.1~27重量%,(C)3.0~29.9重量%((A)+(B)+(C)=100重量%)又更佳,(A)80~96.9重量%,(B)0.1~17重量%,(C)3.0~19.9重量%((A)+(B)+(C)=100重量%)尤佳,(A)90~96.9重量%,(B)0.1~7重量%,(C)3.0~9.9重量%((A)+(B)+(C)=100重量%)最佳。使之在上述範圍內則感度、解析度、鹼顯像性等性能優良。
本發明中光阻基板係,於基板上形成有上述光阻組成物之光阻膜的基板,圖案形成基板係上述光阻基板上之光阻膜經曝光、顯像圖案化之基板。「圖案形成材料」係指,於光阻基板上形成之經光、電子束或放射線之照射等可形成圖案之組成物,與「光阻膜」同義。「圖案配線基板」係將圖案形成基板蝕刻而得之具有圖案化之配線的基板。
為形成光阻圖案,首先,矽晶圓、鋁被覆之晶圓等基板上,將本發明之光阻組成物以旋塗、流塗、輥塗等塗敷手段塗敷形成光阻膜。必要時,亦可於基板上預先以六亞甲二矽烷基胺等表面處理劑塗敷。
其次,必要時加熱經塗敷之基板。加熱條件隨感放射線性光阻組成物之配合組成等而變,以20~250℃為佳,20~150℃更佳。經加熱,光阻於基板之密著性有時提升而較佳。其次以選自可見光、紫外線、準分子雷射、電子束、極紫外線(EUV)、X線及離子束之群的任一放射線,將光阻膜以所欲圖案曝光。曝光條件等係隨感放射線性光阻組成物之配合組成等適當選定。本發明中為於曝光時安定形成高精度之微細圖案,以於放射線照射後加熱為佳。加熱條件隨感放射線性光阻組成物之配合組成等而變,以20~250℃為佳,20~150℃更佳。
其次,經曝光之光阻膜以鹼顯像液顯像,形成特定光阻圖案。上述鹼顯像液係以例如,一、二或三烷基胺類,一、二或三烷醇胺類,雜環胺類,氫氧化四甲銨(TMAH),膽鹼等鹼性化合物之1種以上溶解為較佳之1~10質量%,更佳的1~5質量%濃度之鹼性水溶液使用。上述鹼性水溶液之濃度在10質量%以下則曝光部於顯像液之溶解可予抑制故較佳。
上述鹼顯像液可適量添加甲醇、乙醇、異丙醇等醇類、上述界面活性劑。這些之中的異丙醇以10~30質量%添加尤佳。以此,可提高顯像液對於光阻之潤濕性故較佳。使用如此之鹼性水溶液的顯像液時,一般係於顯像後以水洗淨。
形成光阻圖案後,經蝕刻得圖案配線基板。蝕刻可藉使用電漿氣體之乾式蝕刻及利用鹼溶液、氯化銅溶液、氯化鐵溶液等之濕式蝕刻等已知方法為之。
形成光阻圖案後,亦可施行鍍敷。上述鍍敷方法有例如鍍銅、焊料鍍敷、鍍鎳、鍍金等。
蝕刻後殘留之光阻圖案可藉有機溶劑、鹼性比顯像用之鹼水溶液強之水溶液剝離。上述有機溶劑有PGMEA(丙二醇一甲醚乙酸酯)、PGME(丙二醇一甲醚)、EL(乳酸乙酯)等,強鹼有例如1~20質量%之氫氧化鈉水溶液、1~20質量%之氫氧化鉀水溶液。上述剝離方法有例如浸泡法、噴霧式等。已形成光阻圖案之電路基板可係多層電路基板,亦可有小徑通孔。
本發明得之電路基板,可於形成光阻圖案後,在真空中以金屬蒸鍍,然後以溶液溶解光阻圖案之方法,亦即剝去法形成。
以下舉實施例更具體說明本發明之實施形態。唯本發明不限於這些實施例。
以下合成例中,化合物之構造係以元素分析及1
H-NMR測定確認。分析結果如表1及表2。
混合鄰甲酚43.2g/0.4mol及萘乙酮17.0g/0.1mol,加熱至約60℃溶解後,加硫酸0.1ml、3-巰丙酸0.8ml、甲苯10ml,於攪拌下反應。確認鄰甲酚之轉化率為100%後加甲苯100ml,將冷卻析出之固體減壓過濾,然後於60℃溫水攪拌洗淨,再結晶得目標產物3.86g。
如同合成例1進行酚37.6 g/0.4mol與萘乙酮17.0 g/0.1mol之反應,得目標產物3.50g。
如同合成例1進行兒茶酚44.0 g/0.4mol與萘乙酮17.0 g/0.1mol之反應,得目標產物3.33g。
如同合成例1進行鄰甲酚43.2 g/0.4mol與萘醛15.6 g/0.1mol之反應,得目標產物6.62g。
如同合成例1進行酚37.6 g/0.4mol與萘醛15.6 g/0.1mol之反應,得目標產物6.35g。
如同合成例1進行2,5-二甲酚48.8g/0.4mol與萘醛15.6g/0.1mol反應,得目標產物6.32g。
如同合成例1進行2,3,6-三甲酚54.4g/0.4mol與萘醛15.6 g/0.1mol之反應,得目標產物6.34g。
如同合成例1進行酚37.6g/0.4mol與聯苯醛18.2g/0.1mol之反應,得目標產物3.70g。
如同合成例1進行鄰甲酚43.2g/0.4mol與聯苯醛18.2g/0.1mol之反應,得目標產物6.56g。
如同合成例1進行2,5-二甲酚48.8g/0.4mol與聯苯醛18.2g/0.1mol之反應,得目標產物6.33g。
如同合成例1進行2,3,6-三甲酚54.4g/0.4mol與聯苯醛18.2 g/0.1mol之反應,得目標產物6.64g。
如同合成例1進行酚37.6g/0.4mol與三聯苯醛25.8 g/0.1mol之反應,得目標產物7.62g。
如同合成例1進行2,3,6-三甲酚54.4g/0.4mol與三聯苯醛25.8g/0.1mol之反應,得目標產物7.42g。
如同合成例1進行酚37.6g/0.4mol與對三聯苯醛25.8g/0.1mol之反應,得目標產物7.62g。
如同合成例1進行2,3,6-三甲酚54.4g/0.4mol與對三聯苯醛25.8 g/0.1mol之反應,得目標產物7.24g。
如同合成例1進行酚37.6g/0.4mol與菲醛20.6 g/0.1mol之反應,得目標產物5.21 g。
如同合成例1進行2,5-二甲酚48.8g/0.4mol與菲醛20.6 g/0.1mol之反應,得目標產物6.32 g。
如同合成例1進行酚37.6g/0.4mol與芘醛23.0 g/0.1mol之反應,得目標產物8.32 g。
如同合成例1進行2,5-二甲酚48.8g/0.4mol與芘醛23.0g/0.1mol之反應,得目標產物8.45 g。
如同合成例1進行酚37.6g/0.4mol與茀酮18.0 g/0.1mol之反應,得目標產物5.75g。
如同合成例1進行兒茶酚44.0 g/0.4mol與茀酮18.0 g/0.1mol之反應,得目標產物6.32g。
如同合成例1進行五倍子酚50.44 g/0.4mol與茀酮18.0 g/0.1mol之反應,得目標產物6.30g。
如同合成例1進行鄰甲酚43.2g/0.4mol與第酮18.0g/0.1mol之反應,得目標產物6.39g。
如同合成例1進行酚37.6g/0.4mol與蒽醌20.8g/0.1mol之反應,得目標產物2.68g。
如同合成例1進行酚37.6g/0.4mol與乙烷合萘酮16.8g/0.1mol之反應,得目標產物7.21g。
如同合成例1進行2,6-二甲酚48.8g/0.4mol與乙烷合萘酮16.8 g/0.1mol之反應,得目標產物6.80g。
如同合成例1進行酚37.6g/0.4mol與乙烷合萘醌18.2g/0.1mol之反應,得目標產物6.35g。
如同合成例1進行2,6-二甲酚48.8g/0.4mol與乙烷合萘醌18.2 g/0.1mol之反應,得目標產物6.11g。
如同合成例1進行酚37.6g/0.4mol與苯第酮25.6g/0.1mol之反應,得目標產物3.65g。
如同合成例1進行酚37.6g/0.4mol與二苯茀酮33.2g/0.1mol之反應,得目標產物3.51g。
如同合成例1進行酚37.6g/0.4mol與菲醌20.8 g/0.1mol之反應,得目標產物5.56g。
如同合成例1進行鄰甲酚43.2g/0.4mol與菲醌20.8 g/0.1mol之反應,得目標產物5.89g。
如同合成例1進行2,6-二甲酚48.8g/0.4mol與菲醌20.8 g/0.1mol之反應,得目標產物5.99g。
如同合成例1進行酚75.2g/0.8mol與2,6-萘二醛18.4g/0.1mol之反應,得目標產物8.79g。
如同合成例1進行鄰甲酚86.4g/0.8mol與2,6-萘二醛18.4 g/0.1mol之反應,得目標產物9.89g。
如同合成例1進行2,5-二甲酚97.6g/0.8mol與2,6-萘二醛18.4 g/0.1mol之反應,得目標產物9.02g。
如同合成例1進行2,3,6-三甲酚108.8g/0.8mol與2,6-萘二醛18.4g/0.1mol之反應,得目標產物8.99g。
如同合成例1進行酚75.2g/0.8mol與4,4’-聯苯二醛21.0 g/0.1mol之反應,得目標產物9.9g。
如同合成例1進行鄰甲酚86.4g/0.8mol與4,4’-聯苯二醛21.0 g/0.1mol之反應,得目標產物10.9g。
如同合成例1進行2,5-二甲酚97.6g/0.8mol與4,4’-聯苯二醛21.0 g/0.1mol之反應,得目標產物11.0g。
如同合成例1進行2,3,6-三甲酚108.8g/0.8mol與4,4’-聯苯二醛21.0 g/0.1mol之反應,得目標產物10.3g。
如同合成例1進行酚75.2g/0.8mol與間三聯苯二醛28.6 g/0.1mol之反應,得目標產物11.5g。
如同合成例1進行酚75.2g/0.8mol與聯茀酮28.2g/0.1mol之反應,得目標產物6.63g。
將表3-1、表3-2之光阻化合物(A)、酸產生劑(B)、酸交聯劑(C)溶劑製成均勻溶液,以孔徑0.2μm之鐵氟龍製濾膜過濾,調製光阻組成物。將所得光阻組成物旋塗於矽晶圓,形成光阻膜。所得各光阻膜之成膜性如表5-1、表5-2。
光阻旋塗於潔淨之矽晶圓上後,於烘箱中作曝光前烘烤(PB),形成厚度0.2μm之光阻膜。該光阻被膜以波長365nm之i線曝光,然後於烘箱中作曝光後烘烤(表4-1、表4-2)。以靜置法於23℃用氫氧化四甲銨2.38%水溶液經5秒進行顯像。然後,以水洗淨30秒,乾燥,形成負型光阻圖案。所得各光阻圖案依下述方法評估。評估結果如表5-1、表5-2。
(1)化合物之安全溶劑溶解度試驗於23℃進行光阻化合物(A)於安全溶劑之溶解度試驗。於選自丙二醇一甲醚乙酸酯、丙二醇一甲醚、2-庚酮、甲氧苯、乙酸丁酯、丙酸乙酯及乳酸乙酯,而最能溶解之溶劑的溶解量,依下述基準評估。
A:溶解1wt%以上B:溶解0.1wt%以上~未達1wt%C:不溶解
(2)光阻膜成膜性評估將光阻組成物旋塗於矽晶圓上,形成光阻膜,然後以110℃之熱板加熱3分鐘,將10×10mm見方之光阻被膜依下述基準評估。
A:表面性狀良好C:部分白化或於表面發生凹凸
(3)光阻圖案之5μm L&S顯像後之光阻圖案以光學顯微鏡觀察,作有無5μm之線條與間隔的形成之確認,依下述基準評估。
A:確認C:無法確認
(4)抗蝕刻性對於所得之5μm線條與間隔,用四氟甲烷作為蝕刻氣體,以70sccm、50W、20Pa之條件,使用RIE蝕刻裝置,進行乾式蝕刻,求出光阻圖案之蝕刻率。結果與用聚羥基苯乙烯(PHS)作為光阻化合物時之蝕刻率比較。
A:蝕刻率為PHS之1/1.3以下B:蝕刻率為PHS之1/1.1~1/1.2C:蝕刻率與PHS同等
(5)表面粗度塗敷於矽晶圓上之光阻膜,以靜置法於23℃用氫氧化四甲銨2.38%水溶液浸泡至膜厚之半。然後,以水洗淨30秒,乾燥,以掃描式電子顯微鏡觀察光阻膜之表面粗度,評估均方表面粗度(Rms)。
A:Rms<0.5nm B:0.5nm≦Rms<1.0nm C:Rms≧1.0nm
酸產生劑(B)PAG-1:1,2-萘醌-2-二疊氮-5-磺酸鈉(東京化成工業(股))PAG-2:三氟磺酸二苯錪(綠工業(股))PAG-3:六氟磷酸二苯酮-2-基鋶交聯劑(C)C-1:NIKALAC MW-100LM(三和化學(股))C-2:NIKALAC N-2702(三和化學(股))C-3:2,6-雙(羥甲基)對甲酚(東京化成工業(股))其它添加劑(D)PHS-1:聚羥基苯乙烯(Mw=8000)(關東化學(股))PHS-2:聚羥基苯乙烯(Mw=12000)(關東化學(股))溶劑S-1:丙二醇一甲醚乙酸酯(東京化成工業(股))S-2:丙二醇一甲醚(東京化成工業(股))S-3:乙酸丁酯(關東化學(股))S-4:丙酸乙酯(東京化成工業(股))S-5:乳酸乙酯(關東化學(股))
本發明之感放射線性光阻組成物因具高感度,可製作高解析度之光阻圖案,高積體密度之半導體元件的高生產力製作成為可能。
Claims (34)
- 一種感放射線性光阻組成物,其特徵為含:光阻化合物(A),其係(a)碳原子數5~45之芳香酮或芳香醛,與碳原子數6~15之具有1~3個酚性羥基之化合物,經縮合反應製造之多酚化合物,且,(b)分子量為300~5000;酸產生劑(B),其係以選自可見光、紫外線、準分子雷射、電子束、極紫外線(EUV)、X線及離子束之群的任一放射線的照射直接或間接產生酸;以及酸交聯劑(C);其中,作為該酸產生劑(B)係選自下述之至少一種:下述式(35)~(42)所示者,
- 如申請專利範圍第1項之感放射線性光阻組成物,其中上 述光阻化合物(A)含,至少2個苯環及/或雜原子之非結合電子對所參與之共軛構造。
- 如申請專利範圍第2項之感放射線性光阻組成物,其中上述共軛構造係選自聯苯構造、聯三苯構造、萘構造、蒽構造、菲構造、芘構造、茀構造、苯茀構造、二苯茀構造、乙烷合萘構造、1-酮基乙烷合萘構造、9-酮基-9,10-二氫菲構造、二苯基酮構造、構造及硫構造之群的至少1構造。
- 如申請專利範圍第2或3項之感放射線性光阻組成物,其中上述光阻化合物(A)係:(a)具有共軛構造,碳原子數5~45之芳香酮或芳香醛,與無共軛構造,碳原子數6~15之含有1~3個酚性羥基之化合物經縮合反應製造之多酚化合物。
- 如申請專利範圍第2或3項之感放射線性光阻組成物,其中上述共軛構造係縮合環。
- 如申請專利範圍第1項之感放射線性光阻組成物,其中上述光阻化合物(A)係如下述式(1)所表示:
- 如申請專利範圍第6項之感放射線性光阻組成物,其中上述式(1)之R5 係如下述式所表示:
- 如申請專利範圍第6項之感放射線性光阻組成物,其中上述式(1)之R4 與R5 結合形成之二價取代基係如下述式所表示:
- 如申請專利範圍第1~3項中任一項之感放射線性光阻組成物,其中上述碳原子數5~45之芳香酮或芳香醛係二酮或二醛。
- 如申請專利範圍第1項之感放射線性光阻組成物,其中上述光阻化合物(A)係如下述式(3)所表示:
- 如申請專利範圍第10項之感放射線性光阻組成物,其中上述式(3)之R6 係如下述式所表示:
- 如申請專利範圍第10項之感放射線性光阻組成物,其中上述式(3)之2個R4 與R6 結合形成之四價取代基係例如下述式所表示:
- 如申請專利範圍第6或7項之感放射線性光阻組成物,其中上述光阻化合物(A)係如下述式(5)所表示:
- 如申請專利範圍第6或7項之感放射線性光阻組成物,其中上述光阻化合物(A)係如下述式(6)所表示:
- 如申請專利範圍第6或7項之感放射線性光阻組成物,其中上述光阻化合物(A)係如下述式(7)所表示:
- 如申請專利範圍第6或7項之感放射線性光阻組成物,其中上述光阻化合物(A)係如下述式(8)所表示:
- 如申請專利範圍第6或7項之感放射線性光阻組成物,其中上述光阻化合物(A)係如下述式(9)所表示:
- 如申請專利範圍第6或8項之感放射線性光阻組成物,其中上述光阻化合物(A)係如下述式(10)所表示:
- 如申請專利範圍第6或8項之感放射線性光阻組成物,其中上述光阻化合物(A)係如下述式(11)所表示:
- 如申請專利範圍第6或8項之感放射線性光阻組成物,其中上述光阻化合物(A)係如下述式(12)所表示:
- 如申請專利範圍第6或8項之感放射線性光阻組成物,其中上述光阻化合物(A)係如下述式(13)所表示:
- 如申請專利範圍第6或8項之感放射線性光阻組成物,其中上述光阻化合物(A)係如下述式(14)所表示:
- 如申請專利範圍第10或11項之感放射線性光阻組成物,其中上述光阻化合物(A)係如下述式(25)所表示:
- 如申請專利範圍第10或11項之感放射線性光阻組成物,其中上述光阻化合物(A)係如下述式(26)所表示:
- 如申請專利範圍第10或11項之感放射線性光阻組成物,其中上述光阻化合物(A)係如下述式(27)所表示:
- 如申請專利範圍第10或12項之感放射線性光阻組成物,其中上述光阻化合物(A)係如下述式(28)所表示:
- 如申請專利範圍第6或10項之感放射線性光阻組成物,其中上述光阻化合物(A)中,R2 係甲基。
- 如申請專利範圍第1~3、6及10項中任一項之感放射線性光阻組成物,其中含上述光阻化合物(A)2種以上。
- 如申請專利範圍第1~3、6及10項中任一項之感放射線性光阻組成物,其中固體成分1~80重量%,溶劑成分20~99重量%。
- 如申請專利範圍第28項之感放射線性光阻組成物,其中上述固體成分係光阻化合物(A)3~96.9重量%、酸產生劑(B)0.1~30重量%、酸交聯劑(C)3~65重量%、任意成分(D)0~93.9重量%。
- 如申請專利範圍第29項之感放射線性光阻組成物,其中上述固體成分係光阻化合物(A)65~96.9重量%、酸產生劑(B)0.1~30重量%、酸交聯劑(C)0.3~34.9重量%、任 意成分(D)0~30重量%。
- 如申請專利範圍第29項之感放射線性光阻組成物,其中上述固體成分係光阻化合物(A)65~96.9重量%、酸產生劑(B)0.1~30重量%、酸交聯劑(C)0.6~30重量%。
- 如申請專利範圍第1~3、6及10項中任一項之感放射線性光阻組成物,其中上述光阻化合物(A)滿足F<3.0(F表總原子數/(總碳原子數-總氧原子數))。
- 如申請專利範圍第1~3、6及10項中任一項之感放射線性光阻組成物,其中上述光阻化合物(A)於丙二醇一甲醚乙酸酯、丙二醇一甲醚、2-庚酮、甲氧苯、乙酸丁酯、丙酸乙酯或乳酸乙酯在23℃可溶解1重量%以上。
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US11130724B2 (en) | 2015-12-25 | 2021-09-28 | Mitsubishi Gas Chemical Company, Inc. | Compound, resin, composition, resist pattern formation method, and circuit pattern formation method |
-
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US11130724B2 (en) | 2015-12-25 | 2021-09-28 | Mitsubishi Gas Chemical Company, Inc. | Compound, resin, composition, resist pattern formation method, and circuit pattern formation method |
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