TWI480273B - 鹽及含該鹽之光阻組成物 - Google Patents

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Description

鹽及含該鹽之光阻組成物
本發明係有關於一種鹽及含該鹽之光阻組成物。
使用微影製程的半導體微製造(microfabrication)所使用的化學放大型正光阻組成物含有酸產生劑,該酸產生劑包括藉由放射線產生酸之化合物。
US 2002/0102491A1揭露下式所示之鹽:
以及含有該鹽作為酸產生劑之光阻組成物。
本發明之一目的係提供一種新穎的鹽及含該鹽之光阻組成物。本發明係有關於下列者:
<1> 一種式(I)所示之鹽:
其中,Q1 與Q2 分別獨立為氟原子或C1-C6全氟烷基;L1 表示*-CO-O-La -或*-CH2 -O-Lb -;*表示結合至-C(Q1 )(Q2 )-的位置;La 與Lb 分別獨立為C1-C15二價飽和烴基,其中一或多個-CH2 -可被-O-或-CO-置換;環W1 表示C2-C36含氮雜環基,其中一或多個-CH2 -可被-O-置換;以及Z1⊕ 係表示有機抗衡離子;
<2>如<1>所述之鹽,其中,L1 係表示*-CO-O-La -;
<3>如<1>或<2>項所述之鹽,其中,Z1⊕ 係三芳基鋶陽離子;
<4>一種包括<1>、<2>或<3>所述之鹽的酸產生劑;
<5>一種包括<4>所述之酸產生劑與樹脂的光阻組成物;
<6>如<5>所述之光阻組成物,其中,該樹脂係包括具有酸不穩定基團之結構單元,且不溶或難溶於鹼性水溶液,但藉由酸的作用變成可溶於鹼性水溶液;
<7>如<5>或<6>所述之光阻組成物,係進一步含有鹼性化合物;
<8>一種產生光阻圖案之方法,包括下列步驟(1)至(5):
(1)將如<5>、<6>、或<7>所述之光阻組成物施用於基材之步驟;
(2)藉由進行乾燥而形成光阻薄膜之步驟;
(3)使該光阻薄膜於輻射下曝光之步驟;
(4)烘烤經曝光之光阻薄膜之步驟;以及
(5)使經烘烤之光阻薄膜以鹼性顯影劑顯影,以形成光阻圖案之步驟。
本發明之鹽係如下列式(I)所示:
其中,Q1 與Q2 分別獨立為氟原子或C1-C6全氟烷基;L1 表示*-CO-O-La -或*-CH2 -O-Lb -;*表示結合至-C(Q1 )(Q2 )-的位置;La 與Lb 分別獨立為C1-C15二價飽和烴基,其中一或多個-CH2 -可被-O-或-CO-置換;環W1 表示C2-C36含氮雜環基,其中一或多個-CH2 -可被-O-置換;以及Z1⊕ 係表示有機抗衡離子(以下簡稱為鹽(I))。
C1-C6全氟烷基的實例包含三氟甲基、五氟乙基、七氟丙基、九氟丁基、十一氟戊基、及十三氟己基,較佳者為三氟甲基。較佳者,Q1 與Q2 分別獨立表示氟原子或三氟甲基;更佳者,Q1 與Q2 為氟原子。
L1 較佳為*-CO-O-La -。
C1-C15二價飽和烴基的實例包含C1-C17直鏈烷撐基,例如甲撐基、乙撐基、丙烷-1,3-二基、丙烷-1,2-二基、丁烷-1,4-二基、丁烷-1,3-二基、戊烷-1,5-二基、己烷-1,6-二基、庚烷-1,7-二基、辛烷-1,8-二基、壬烷-1,9-二基、癸烷-1,10-二基、十一烷-1,11-二基、十二烷-1,12-二基、十三烷-1,13-二基、十四烷-1,14-二基、十五烷-1,15-二基、十六烷-1,16-二基、及十七烷-1,17-二基;以及C2-17支鏈烷撐基,例如1-甲基-1,3-丙撐基、2-甲基-1,3-丙撐基、2-甲基-1,2-丙撐基、1-甲基-1,4-丁撐基、及2-甲基-1,4-丁撐基;二價單環飽和烴基,例如環丁烷-1,3-二基、環戊烷-1,3-二基、環己烷-1,2-二基、1-甲基環己烷-1,2-二基、環己烷-1,4-二基、環辛烷-1,2-二基、及環辛烷-1,5-二基;二價多環飽和烴基,例如降莰烷-2,3-二基、降莰烷-1,4-二基、降莰烷-2,5-二基、金剛烷-1,2-二基、金剛烷-1,5-二基及及金剛烷-2,6-二基;以及結合二或多個基團所形成之基,該二或多個基團係選自由上述取代基所組成之組群。
其中一或多個-CH2 -被-O-或-CO-置換的*-CO-O-La -的實例包含*-CO-O-Lc -CO-O-Ld -,其中,Lc 與Ld 分別獨立表示C1-C12飽和烴基,其先決條件為Lc 與Ld 的總碳數為1至13。
其中一或多個-CH2 -被-O-或-CO-置換之*-CH2 -O-Lb -的實例包含*-CH2 -O-CO-Le -,其中,Le 表示C1-C14飽和烴基。
*-CO-O-La -的實例包含*-CO-O-CH2 -、*-CO-O-CH2 -CH2 -、*-CO-O-(CH2 )3 -CH2 -、*-CO-O-(CH2 )5 -CH2 -、*-CO-O-(CH2 )7 -CH2 -、*-CO-O-(CH2 )9 -CH2 -、*-CO-O-(CH2 )11 -CH2 -、*-CO-O-CH2 -CO-O-CH2 -、*-CO-O-(CH2 )2 -CO-O-CH2 -、*-CO-O-(CH2 )3 -CO-O-CH2 -、*-CO-O-(CH2 )4 -CO-O-CH2 -、*-CO-O-(CH2 )6 -CO-O-CH2 -、*-CO-O-(CH2 )8 -CO-O-CH2 -、*-CO-O-CH2 -CO-O-(CH2 )2 -、*-CO-O-CH2 -CO-O-(CH2 )4 -、*-CO-O-CH2 -CO-O-(CH2 )6 -、*-CO-O-CH2 -CO-O-(CH2 )8 -、*-CO-O-CH2 -CO-O-(CH2 )12 -、*-CO-O-CH2 -CH(CH3 )-CO-O-(CH2 )8 -、*-CO-O-CH2 -C(CH3 )2 -CO-O-(CH2 )8 -、及以下所列者。
*-CH2 -O-Lb -的實例包含以下所列者。
環W1 表示C2-C36含氮雜環基,且該雜環基中的一或多個-CH2 -可被-O-置換。該雜環基可為雜芳基,且可為不具有芳香性的雜環基。該雜環基可為單環也可為多環。較佳者,該雜環基為不具有芳香性之雜環基。
該基團的實例如下式所示:
包含下列基團,該基團較佳者如下式(W1)、(W2)、及(W3)所示之基。
鹽(I)的實例包含以下所列者。
Z1⊕ 所示之抗衡離子的實例包含鎓陽離子,例如鋶陽離子、錪陽離子、銨陽離子、苯并噻唑鎓陽離子、及鏻陽離子,較佳者為鋶陽離子與錪陽離子,更佳者為芳基鋶陽離子,又更佳者為三芳基鋶陽離子。
Z1⊕ 所示之陽離子部分的較佳實例包含式(Z1)至(Z4)所示之陽離子:
其中,Pa 、Pb 、及Pc 分別獨立為C1-C30脂肪族烴基,該C1-C30脂肪族烴基可具有一或多個取代基,該取代基係選自由羥基、C1-C12烷氧基、及C6-C18芳香族烴基所構成之組群;C3-36飽和環狀烴基,該C3-36飽和環狀烴基可具有一或多個取代基,該取代基係由選自鹵素原子、C2-C4醯基、及縮水甘油氧基所構成之組群;或C6-C18芳香族烴基,該C6-C18芳香族烴基可具有一或多個取代基,該取代基係選自由鹵素原子、羥基、C1-C36脂肪族烴基、C3-36飽和環狀烴基、或C1-C12烷氧基所構成之組群;P4 及P5 每次出現時分別獨立為羥基、C1-C12脂肪族烴基、或C1-12烷氧基;i及j分別獨立表示0至5之整數;P4 及P5 分別表示C1-C36脂肪族烴基、或C3-C36飽和環狀烴基,或P6 與P7 鍵結而形成C2-C11二價非環狀烴基,其可與S+ 共同形成環,該二價非環狀烴基中的一或多個-CH2 -可被-CO-、-O-、或-S-置換;以及P8 表示氫原子、C1-C36脂肪族烴基、C3-C36飽和環狀烴基、或C6-C18芳香族烴基,P9 表示C1-C12脂肪族烴基、C6-C18飽和環狀烴基、或C6-C18芳香族烴基,且該芳香族烴基可具有一或多個取代基,該取代基係選自由C1-C12脂肪族烴基、C1-C12烷氧基、C3-C18飽和環狀烴基、及C2-C13烷氧基所構成之組群,或P8 與P9 互相鍵結而形成C1-C10二價非環狀烴基,其與鍵結至P8 和P9 之-CHCO-共同形成2-側氧基環烷基,以及該二價非環狀烴基中的一或多個-CH2 -可被-CO-、-O-、或-S-置換;以及P10 、P11 、P12 、P13 、P14 、及P15 分別獨立表示羥基、C1-C12脂肪族烴基、或C1-C12烷氧基;E表示-S-或-O-;以及p、r、x、及y分別獨立表示0至5之整數;v與w分別獨立表示0至4之整數;以及q表示0或1。
Pa 至Pc 所示之脂肪族烴基較佳係具有1至12個碳原子。Pa 至Pc 所示之飽和環狀烴基較佳係具有3至18個碳原子,更佳係具有4至12個碳原子。
該脂肪族烴基的實例包含烷基,例如甲基、乙基、丙基、異丙基、丁基、第二丁基、第三丁基、1-甲基丙基、2,2-二甲基丙基、1-乙基丙基、1-甲基丁基、2-甲基丁基、3-甲基丁基、1-丙基丁基、戊基、1-甲基戊基、己基、1,4-二甲基己基、庚基、1-甲基庚基、2-乙基己基、辛基、甲基辛基、壬基、甲基壬基、癸基、十一烷基、及十二烷基。
該飽和環狀烴基可為單環或多環,且單環飽和烴基的實例包含環烷基,例如環戊基、環己基、甲基環己基、二甲基環己基、環庚基、及環辛基。多環飽和烴基的實例包含十氫萘基、金剛烷基、降莰基、甲基降莰基、及下列基團。
芳香族烴基的實例包含芳基,例如苯基、萘基、蒽基、對-甲基苯基、對-第三丁基苯基、對-金剛烷基苯基、甲苯基、二甲苯基、異丙基苯基、2,4,6,-三甲基苯基、聯苯基、菲基、2,6-二乙基苯基、及2-甲基-6-乙基-苯基。
鹵素原子的實例包含氟原子、溴原子、氯原子及碘原子。C1-C12烷基的實例包含甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基、十一烷基、及十二烷基。C1-C12烷氧基的實例包含甲氧基、乙氧基、丙氧基、丁氧基、戊氧基、己氧基、庚氧基、辛氧基、壬氧基、癸氧基、十一烷氧基、及十二烷氧基。C2-C4醯基的實例包含乙醯基、丙醯基、及丁醯基。C2-C13醯氧基的實例包含乙醯氧基、丙醯氧基、丁醯氧基、異丙基羰氧基、第二丁基羰氧基、第三丁基羰氧基、戊基羰氧基、己基羰氧基、辛基羰氧基、及2-乙基己基羰氧基。C6-C12芳基的實例包含苯基及萘基。C7-C21芳烷基的實例包含苯甲基、苯乙基、苯基丙基、三苯甲基、萘基甲基、及萘基乙基。
該脂肪族烴基之較佳實例包含甲基、乙基、丙基、異丙基、丁基、第二丁基、第三丁基、戊基、己基、辛基、及2-乙基己基。該飽和環狀烴基的較佳實例包含環丙基、環丁基、環戊基、環己基、環庚基、環癸基、2-烷基2-金剛烷基、1-(1-金剛烷基)-1-烷基、及異莰基。該芳香族基的較佳實例包含苯基、4-甲基苯基、4-乙基苯基、4-第三丁基苯基、4-環己基苯基、4-甲氧基苯基、聯苯基、及萘基。具有芳香族烴基之脂肪族烴基的實例包含苯甲基。該烷氧基的實例包含甲氧基、乙氧基、丙氧基、異丙氧基、丁氧基、第二丁氧基、第三丁氧基、戊氧基、己氧基、庚氧基、辛氧基、2-乙基己氧基、壬氧基、癸氧基、十一烷氧基、及十二烷氧基。
P6 與P7 鍵結所形成之C3-C12二價非環狀烴基的實例包含三甲撐基、四甲撐基、及五甲撐基。二價非環狀烴基與S共同形成之環的實例包含硫雜環戊-1-鎓環(四氫噻吩鎓環)、硫雜環己-1-鎓環、及1,4-氧硫雜環己-4-鎓環。較佳者為C3-C7二價非環狀烴基。
P8 與P9 鍵結所形成之C1-C10二價非環狀烴基的實例包含甲撐基、乙撐基、三甲撐基、四甲撐基、及五甲撐基,以及環的實例包含以下所列者。
上述陽離子中,較佳者為式(Z1)所示之陽離子,更佳者為式(Z5)所示之陽離子,又更佳者為三苯基鋶陽離子。
其中,P1 、P2 、及P3 每次出現時獨立為鹵素原子、羥基、C1-C36脂肪族烴基、C3-C36飽和環狀烴基、或C1-C12烷氧基,且該脂肪族烴基中的一或多個氫原子可被羥基、C1-C12烷氧基、或C6-C18芳香族烴基置換,該飽和環狀烴基中的一或多個氫原子可被鹵素原子、C2-C4醯基、或縮水甘油氧基置換;以及z每次出現時獨立為0至5之整數。該脂肪族烴基較佳係具有1至12個碳原子,以及該飽和環狀烴基較佳係具有4至36個碳原子,且z每次出現時,較佳係獨立為0或1。較佳者,P1 、P2 、及P3 係獨立為鹵素原子(較佳為氟原子)、羥基、C1-C12烷基、或C1-C12烷氧基。
式(Z1)所示之陽離子的實例包含以下所列者。
式(Z2)所示之陽離子的實例包含以下所列者。
式(Z3)所示之陽離子的實例包含以下所列者。
式(Z4)所示之陽離子的實例包含以下所列者。
鹽(I)的實例包含其中陰離子部分為上述陰離子部分中任一者以及陽離子部分為上述陽離子部分中任一者的鹽。鹽(I)的具體實例包含以下所列者。
以下將說明製造鹽(I)之製程。
例如,藉由式(Ib)所示之化合物與式(Ic)所示之鹽進行反應可製造式(Ia)所示之鹽,該反應係在例如氯仿之溶劑中,以及例如鋰胺之觸媒存在的條件下進行。
其中,環W1 、Q1 、Q2 、及Z1⊕ 之定義與上述相同。
式(Ib)所示之化合物的實例包含4-(8-羥辛基)嗎福林、及4-(2-羥乙基)嗎福林。
根據JP 2008-13551A所揭示之方法可製造式(Ic)所示之鹽。
例如,藉由式(IIIb)所示之化合物與式(IIIc)所示之鹽進行反應可製造式(IIIa)所示之鹽,該反應係在例如氯仿之溶劑中進行。
其中,環W1 、Q1 、Q2 、及Z1⊕ 之定義與上述相同,以及環W2 表示二價飽和環狀烴基。
藉由式(IIId)所示之化合物與式(IIIe)所示之化合物進行反應可製造式(IIIb)所示之化合物。
式(IIId)所示之化合物的實例包含嗎福林,以及(IIIe)所示之化合物的實例包含1,2-環氧基環己烷。
藉由式(IIIf)所示之化合物與式(IIIg)所示之化合物進行反應可製造式(IIIc)所示之化合物。
根據例如JP 2008-13551A所揭示之方法可製造式(IIIf)所示之化合物。
本發明之酸產生劑包括鹽(I)。本發明之酸產生劑可含有二或多種鹽(I)。本發明之酸產生劑除了鹽(I)之外,可含有一或多種已知的酸產生劑。該光阻組成物較佳係含有鹽(I),以及除了鹽(I)以外之酸產生劑作為酸產生劑。
本發明之光阻組成物包括含有鹽(I)之酸產生劑以及樹脂。
相對於100重量份之樹脂,鹽(I)之含量通常係0.1重量份或以上,以及較佳係0.2重量份或以上。相對於100重量份之樹脂,鹽(I)之含量通常係10重量份或以下,以及較佳係5重量份或以下。
可使用之鹽(I)以外之酸產生劑包含非離子性之酸產生劑以及離子性之酸產生劑。非離子性的酸產生劑之實例包含有機鹵化物、磺酸酯類,例如2-硝基苯甲基酯、芳香族磺酸酯、肟磺酸鹽、N-磺醯氧醯亞胺、磺醯氧酮、及DNQ 4-磺酸酯,以及碸類,例如二碸、酮基碸、及磺醯重氮甲烷。離子性的酸產生劑之實例包含鎓鹽類,例如重氮鎓鹽、鏻鹽、鋶鹽、錪鹽,以及該鎓鹽陰離子的實例包含磺酸陰離子、磺醯亞胺陰離子、及磺醯甲基化物陰離子。
酸產生劑的其他實例包含JP 63-26653A、JP 55-164824A、JP 62-69263A、JP 63-146038A、JP 63-163452A、JP 62-153853A、JP 63-146029A、美國專利US 3,779,778、美國專利US 3,849,137、德國專利DE 3914407、及歐洲專利EP 126,712所揭露之酸產生劑。
酸產生劑係以含氟者較佳。
酸產生劑之較佳實例係含有式(II)所示之鹽:
其中,Q3 及Q4 分別獨立為氟原子或C1-C6全氟烷基;L2 係表示C1-C17飽和二價烴基,其中一或多個-CH2 -可被-O-或-CO-置換,且可具有一或多個取代基;Y1 係表示C1-C36脂肪族烴基或C3-C36飽和環狀烴基,該脂肪族烴基與該飽和環狀烴基可具有一或多個取代基,且該脂肪族烴基與該飽和環狀烴基中的一或多個-CH2 -可被-O-、-CO-、或-SO2 -置換;以及Z2⊕ 係表示有機陽離子。
C1-C6全氟烷基的實例包含上述在Q1 及Q2 所揭示之相同者。較佳者,Q3 及Q4 獨立表示氟原子或三氟甲基;更佳者,Q3 及Q4 為氟原子。
C1-C17飽和二價烴基的實例包含C1-C17烷撐基以及具有脂環族二價烴基之二價基。該烷撐基的實例包含直鏈烷二基,例如甲撐基、乙撐基、丙烷-1,3-二基、丁烷-1,4-二基、戊烷-1,5-二基、己烷-1,6-二基、庚烷-1,7-二基、辛烷-1,8-二基、壬烷-1,9-二基、癸烷-1,10-二基、十一烷-1,11-二基、十二烷-1,12-二基、十三烷-1,13-二基、十四烷-1,14-二基、十五烷-1,15-二基、十六烷-1,16-二基、及十七烷-1,17-二基,以C1-C4烷基置換上述直鏈烷二基之一或多個氫原子所形成之支鏈烷二基;以及具有脂環族二價烴基之二價基,例如下式(X1 -A)至(X1 -C)所示之基團:
其中,X1A 與X1B 分別獨立表示具有一或多個取代基之C1-C6烷撐基,其先決條件為式(X1 -A)、(X1 -B)、或(X1 -C)所示基團之碳原子總數係1至17。
C1-C6烷撐基中的一或多個-CH2 -可被-O-或-CO-置換。
其中一或多個-CH2 -被-O-或-CO-置換的該C1-C17飽和烴基之實例包含*-CO-O-Ld -、*-CO-O-Lf -CO-O-Le -、*-Lg -O-CO-、*-Li -O-Lh -、*-CO-O-Lj -O-、以及*-CO-O-Lm -O-Lk -CO-O-,其中,Ld 表示單鍵或C1-C15飽和烴基;Le 表示單鍵或C1-C12飽和烴基,Lf 表示C1-C13飽和烴基,其先決條件為Le 與Lf 之總碳數為1至13;Lg 表示C1-C15飽和烴基;Lh 表示C1-C15飽和烴基,Li 表示C1-C15飽和烴基,其先決條件為Lh 與Li 之總碳數為1至16;Lj 表示C1-C14飽和烴基;Lk 表示C1-C11飽和烴基,Lm 表示C1-C11飽和烴基,其先決條件為Lk 與Lm 之總碳數為1至12;以及*表示結合至-C(Q3 )(Q4 )-的位置。其中,較佳者為*-CO-O-Ld -;更佳者為其中Ld 為單鍵或-CH2 -之*-CO-O-Ld -。
*-CO-O-Ld -的實例包含*-CO-O-以及*-CO-O-CH2 -。
*-CO-O-Lf -CO-O-Le -的實例包含*-CO-O-CH2 -CO-O-、*-CO-O-(CH2 )2 -CO-O-、*-CO-O-(CH2 )3 -CO-O-、*-CO-O-(CH2 )4 -CO-O-、*-CO-O-(CH2 )6 -CO-O-、*-CO-O-(CH2 )8 -CO-O-、*-CO-O-CH2 -CH(CH3 )-CO-O-、及*-CO-O-CH2 -C(CH3 )2 -CO-O-。*-Lg -O-CO-的實例包含*-CH2 -O-CO-、*-(CH2 )2 -O-CO-、*-(CH2 )3 -O-CO-、*-(CH2 )4 -O-CO-、*-(CH2 )6- O-CO-、及*-(CH2 )8 -O-CO-。
*-Li -O-Lh -的實例包含*-CH2 -O-CH2 -。*-CO-O-Lj -O-的實例包含*-CO-O-CH2 -O-、*-CO-O-(CH2 )2 -O-、*-CO-O-(CH2 )3 -O-、*-CO-O-(CH2 )4 -O-、及*-CO-O-(CH2 )6 -O-。*-CO-O-Lm -O-Lk -CO-O-的實例包含以下所列者。
Y1 中的取代基實例包含除了氟原子以外的鹵素原子、羥基、側氧基、縮水甘油氧基、C2-C4醯基、C1-C12烷氧基、C2-C7烷氧羰基、C1-C12脂肪族烴基、含有羥基之C1-C12脂肪族烴基、C3-C16飽和環狀烴基、C6-C18芳香族烴基、C7-C12芳烷基、以及-(CH2 )j2 -O-CO-Rb1 -(其中,Rb1 係表示C1-C16脂肪族烴基、C3-C16飽和環狀烴基、或C6-C18芳香族烴基),以及j2表示0至4之整數。鹵素原子的實例包含氟原子、氯原子、溴原子、及碘原子。醯基的實例包含乙醯基與丙醯基,以及烷氧基的實例包含甲氧基、乙氧基、丙氧基、異丙氧基、及丁氧基。烷氧羰基的實例包含甲氧羰基、乙氧羰基、丙氧羰基、異丙氧羰基、及丁氧羰基。脂肪族烴基的實例包含上述所揭示之相同者。含有羥基之脂肪族烴基的實例包含羥甲基。C3-C16飽和環狀烴基的實例包含上述所揭示之相同者,以及芳香族烴基的實例包含苯基、萘基、蒽基、對-甲基苯基、對-第三丁基苯基、及對-金剛烷基苯基。芳烷基的實例包含苯甲基、苯乙基、苯基丙基、三苯甲基、萘基甲基、及萘基乙基。
Y所示之C1-C36脂肪族烴基的實例包含甲基、乙基、丙基、異丙基、丁基、異丁基、第二丁基、第三丁基、戊基、辛戊基、1-甲基丁基、2-甲基丁基、1,2-二甲基丙基、1-乙基丙基、己基、1-甲基戊基、庚基、辛基、2-乙基己基、壬基、癸基、十一烷基、及十二烷基,較佳者係C1-C6烷基。Y1 所示之C3-C36飽和環狀烴基包含下列式(Y1)至(Y26)所示者:
其中,較佳者係式(Y1)至(Y19)所示之基團,更佳者係式(Y11)、(Y14)、(Y15)、及(Y19)所示之基團,特佳者係式(Y11)、及(Y14)所示之基團。
具有一或多個取代基之Y1 的實例包含以下所列者。
Y1 較佳為可具有一或多個取代基之金剛烷基,更佳為金剛烷基或側氧基金剛烷基。
除了鹽(I)以外之酸產生劑(包含如式(II)所示之鹽)之陰離子部分的實例包含下列式(IIa)至(IIi)所示者:
其中,Q3 、Q4 、及Ld 與上述定義相同,以及R係表示C1-C4脂肪族烴基,且R較佳為甲基。
除了鹽(I)以外之酸產生劑之陰離子部分的實例包含以下所列者。
其中,較佳者為下列磺酸陰離子。
式(II)所示之鹽中,Z2⊕ 所示之有機抗衡離子的實例包含鎓陽離子,例如鋶陽離子、錪陽離子、銨陽離子、苯并噻唑鎓陽離子、及鏻陽離子,較佳者為鋶陽離子與錪陽離子,更佳者為芳基鋶陽離子。
Z2⊕ 所示之陽離子部分的較佳實例包含上述式(Z1)至(Z4)所示之陽離子,較佳者為上述式(Z1)所示之陽離子,更佳者為上述式(Z5)所示之陽離子,特佳者係為三芳基鋶陽離子。
式(II)所示之鹽的實例包含其中陰離子部分為上述陰離子部分中任一者以及陽離子部分為上述陽離子部分中任一者的鹽。其較佳實例包含式(IIa)至(IIi)所示之任一陰離子與式(Z5)所示之陽離子組合所形成的鹽,以及式(IIc)至(IIe)所示之任一陰離子與式(Z3)所示之陽離子組合所形成的鹽。
較佳者係式(B1-1)至(B1-18)所示之鹽,更佳者係式(B1-1)、(B1-2)、(B1-6)、(B1-11)、(B1-12)、(B1-13)、及(B1-14)所示之鹽。
式(II)所示之鹽可根據該項技術領域中的已知方法製造。
本發明之光阻組成物中,除了鹽(I)之外的酸產生劑的含量,以100重量份之樹脂計,通常係1重量份或以上,較佳係3重量份或以上。本發明之光阻組成物中,除了鹽(I)之外的酸產生劑的含量,以100重量份之樹脂計,通常係30重量份或以下,較佳係25重量份或以下。
樹脂將說明如下。
該樹脂具有酸不穩定基團,且係不溶或難溶於鹼性水溶液中,但藉由酸的作用變成可溶於鹼性水溶液。該樹脂係具有含酸不穩定基團之化合物所衍生之結構單元,且該樹脂可藉由聚合一或多種具有酸不穩定基團之化合物而加以製造。
於本說明書中,“酸不穩定基團”係指可藉由酸的作用而被消除的基團。
該酸不穩定基團的實例包含式(1)所示之基團:
其中,Ra1 、Ra2 、及Ra3 分別獨立為脂肪族烴基或飽和環狀烴基,或Ra1 與Ra2 係互相鍵結以與和鍵結至Ra1 與Ra2 碳原子共同形成一個環。
脂肪族烴基的實例包含C1-C8烷基。C1-C8烷基的具體實例包含甲基、乙基、丙基、異丙基、丁基、戊基、己基、庚基、及辛基。該飽和環狀烴基可為單環或多環,其實例包含單環脂環族烴基,例如C3-C20環烷基(如,環戊基、環己基、甲基環己基、二甲基環己基、環庚基、及環辛基),以及多環脂環族烴基,例如十氫萘基、金剛烷基、降莰基、甲基降莰基、及下列基團:
該飽和環狀烴基較佳係具有3至20個碳原子。
藉由Ra1 與Ra2 互相鍵結而形成環的實例包含以下所列之基團,且該環較佳係具有3至20個碳原子,更佳係具有3至12個碳原子。
其中,Ra3 係與上述定義相同。
較佳者,式(1)所示之基團中,Ra1 、Ra2 、及Ra3 分別獨立表示C1-C8烷基,例如第三丁基;以及式(1)所示之基團中,Ra1 與Ra2 互相鍵結而形成金剛烷基環,Ra3 為C1-C8烷基,例如2-烷基-2-金剛烷基;以及式(1)所示之基團中,Ra1 與Ra2 為C1-C8烷基,Ra3 為金剛烷基,例如1-(1-金剛烷基)-1-烷基烷氧基羰基。
較佳者,具有酸不穩定基團之化合物為側鏈中具有酸不穩定基團之丙烯酸酯單體,或側鏈中具有酸不穩定基團之甲基丙烯酸酯單體。
具有酸不穩定基團之化合物的較佳實例包含式(a1-1)與(a1-2)所示之單體:
其中,R4 係表示氫原子或甲基;R5 係表示C1-C8脂肪族烴基或C3-C10飽和烴基;M係表示*-O-或*-O-(CH2 )k -CO-O-,其中*係表示結合至-CO-的位置;以及k係表示1至7之整數;s係表示0至14之整數;以及t係表示0至10之整數。
該脂肪族烴基較佳係具有1至6個碳原子,以及該飽和環狀烴基較佳係具有3至8個碳原子,更佳係具有3至6個碳原子。
該脂肪族烴基的實例包含C1-C8烷基,例如甲基、乙基、丙基、異丙基、丁基、第三丁基、2,2-二甲基乙基、1-甲基丙基、2,2-二甲基丙基、1-乙基丙基、1-甲基丁基、2-甲基丁基、3-甲基丁基、1-丙基丁基、戊基、1-甲基戊基、己基、1,4-二甲基己基、庚基、1-甲基庚基、及辛基。該飽和環狀烴基的實例包含環己基、甲基環己基、二甲基環己基、環庚基、甲基環庚基、降莰基、及甲基降莰基。Ra4 較佳為甲基、乙基、或異丙基,以及Ra5 較佳為甲基、乙基、或異丙基。
M較佳表示*-O-或*-O-(CH2 )f -CO-O-,其中*係表示結合至-CO-的位置,以及f係表示1至4之整數,且更較佳為*-O-或*-O-CH2 -CO-O-,特佳為*-O-。
式(a-1)中,s較佳為0至3之整數,更佳為0或1。式(a-2)中,t較佳為0至3之整數,更佳為0或1。
特別是,當光阻組成物含有具巨大(bulky)體積結構(例如飽和環狀烴基)之單體所衍生的樹脂,則傾向於獲得具有優異解析度之光阻組成物。
式(a-1)所示之單體的實例包含以下所列者。
其中,較佳者為丙稀酸2-甲基-2-金剛烷酯、甲基丙稀酸2-甲基-2-金剛烷酯、丙烯酸2-乙基-2-金剛烷酯、甲基丙稀酸2-乙基-2-金剛烷酯、丙烯酸2-異丙基-2-金剛烷酯、及甲基丙稀酸2-異丙基-2-金剛烷酯,更佳者為甲基丙稀酸2-甲基-2-金剛烷酯、甲基丙稀酸2-乙基-2-金剛烷酯、及甲基丙稀酸2-異丙基-2-金剛烷酯。
式(a-2)所示之單體的實例包含以下所列者。
其中,較佳者為丙稀酸1-乙基-1-環己酯及甲基丙稀酸1-乙基-1-環己酯,更佳為甲基丙稀酸1-乙基-1-環己酯。
樹脂中,以樹脂中的所有結構單體為100莫耳%為基準計,具有酸不穩定基團之化合物所衍生之結構單體的含量通常係10至95莫耳%,較佳係15至90莫耳%,更佳係20至85莫耳%。
具有酸不穩定基團之化合物的其他實例包含式(a-3)所示之單體:
其中,R6 係表示氫原子;可具有一或多個取代基之C1-C3脂肪族烴基;羰基;氰基;或-COORm ,其中Rm 係表示C1-C8脂肪族烴基;或C3-C8飽和環狀烴基,該C1-C8脂肪族烴基與C3-C8飽和環狀烴基可具有一或多個羥基,且該C1-C8脂肪族烴基與C3-C8飽和環狀烴基中的一或多個-CH2 -可被-O-或-CO-置換;R7 、R8 、及R9 獨立表示C1-C12脂肪族烴基或C3-C12飽和環狀烴基,或R8 與R9 係互相鍵結以與鍵結至R8 與R9 之碳原子共同形成一個環,該C1-C12脂肪族烴基與C3-C12飽和環狀烴基可具有一或多個羥基,且該C1-C12脂肪族烴基與C3-C12飽和環狀烴基中的一或多個-CH2 -可被-O-或-CO-置換。
該取代基的實例包含羥基。可具有一或多個取代基之C1-C3脂肪族烴基的實例包含甲基、乙基、丙基、羥基甲基、及2-羥基乙基。Ra13 的實例包含甲基、乙基、丙基、2-側氧基-氧雜環物烷-3-基、及2-側氧基-氧雜環物烷-4-基。Ra10 、Ra11 、及Ra12 的實例包含甲基、乙基、環己基、甲基環己基、羥基環己基、側氧基環己基、及金剛烷基,以及藉由R8 與R9 互相鍵結以與鍵結至R8 與R9 之碳原子所共同形成之環的實例包含環己烷及金剛烷環。
式(a-3)所示之單體的實例包含5-降莰烯-2-羧酸第三丁酯、5-降莰烯-2-羧酸1-環己基-1-甲基乙酯、5-降莰烯-2-羧酸1-甲基環己酯、5-降莰烯-2-羧酸2-甲基-2-金剛烷酯、5-降莰烯-2-羧酸2-乙基-2-金剛烷酯、5-降莰烯-2-羧酸1-(4-甲基環己基)-1-甲基乙酯、5-降莰烯-2-羧酸1-(4-羥基環己基)-1-甲基乙酯、5-降莰烯-2-羧酸1-甲基-1-(4-側氧基環己基)乙酯、及5-降莰烯-2-羧酸1-(1-金剛烷基)-1-甲基乙酯。當樹脂具有式(a-3)所示單體所衍生之結構單元時,傾向於獲得具有優異解析度及以及更高乾蝕刻抗性之光阻組成物。
當樹脂含有式(a-3)所示單體所衍生之結構單元時,以樹脂中的所有結構單元之總莫耳數為基準計,式(a-3)所示單體所衍生之結構單元的含量通常係10至95莫耳%,較佳係15至90莫耳%,更佳係20至85莫耳%。
具有酸不穩定基團之化合物的其他實例包含式(a-4)所示之單體:
其中,R10 表示氫原子、鹵素原子、C1-C6烷基、或C1-C6鹵化烷基;R11 每次出現時獨立為鹵素原子、羥基、C1-C6烷基、C1-C6烷氧基、C2-C4醯基、C2-C4醯氧基、丙烯醯基(acryloyl)、或甲基丙烯醯基;1a表示0至4之整數;R12 與R13 分別獨立為氫原子或C1-C12烴基;X4 表示單鍵或C1-C17二價飽和烴基,其中一或多個-CH2 -可被-O-、-CO-、-S-、-SO2 -、或-N(Rc )-置換,其中Rc 表示氫原子或C1-C6烷基;以及Y4 表示C1-C12脂肪族烴基、C3-C18飽和環狀烴基、或C6-C18芳香族烴基,該C1-C12脂肪族烴基、C3-C18飽和環狀烴基、及C6-C18芳香族烴基可具有一或多個取代基。
鹵素原子的實例包含氟原子。
C1-6烷基的實例包含甲基、乙基、丙基、異丙基、丁基、異丁基、第二丁基、第三丁基、戊基、及己基,較佳者為C1-C4烷基,更佳者為C1-C2烷基,特佳者為甲基。
C1-6鹵化烷基的實例包含三氟甲基、五氟乙基、七氟丙基、七氟異丙基、九氟丁基、九氟第二丁基、九氟第三丁基、全氟戊基、及全氟己基。
C1-C6烷氧基的實例包含甲氧基、乙氧基、丙氧基、異丙氧基、丁氧基、異丁氧基、第二丁氧基、第三丁氧基、戊氧基、及己氧基,較佳者為C1-C4烷氧基,更佳者為C1-C2烷氧基,特佳者為甲氧基。
C2-C4醯基的實例包含乙醯基、丙醯基、及丁醯基,C2-C4醯氧基的實例包含乙醯氧基、丙醯氧基、及丁醯氧基。
C1-C12烴基的實例包含C1-C12脂肪族烴基,例如甲基、乙基、丙基、異丙基、丁基、異丁基、第二丁基、第三丁基、戊基、己基、庚基、辛基、2-乙基己基、壬基、癸基、十一烷基、及十二烷基,以及C1-C12飽和環狀烴基,例如環己基、金剛烷基、2-烷基-2-金剛烷基、1-(1-金剛烷基)-1-烷基、及異莰基。
C1-C17二價飽和烴基的實例包含甲撐基、乙撐基、丙烷-1,3-二基、丁烷-1,4-二基、戊烷-1,5-二基、己烷-1,6-二基、庚烷-1,7-二基、辛烷-1,8-二基、壬烷-1,9-二基、癸烷-1,10-二基、十一烷-1,11-二基、十二烷-1,12-二基、十三烷-1,13-二基、十四烷-1,14-二基、十五烷-1,15-二基、十六烷-1,16-二基、及十七烷-1,17-二基。
C1-C12脂肪族烴基的實例包含甲基、乙基、丙基、異丙基、丁基、異丁基、第二丁基、第三丁基、戊基、己基、庚基、辛基、2-乙基己基、壬基、癸基、十一烷基、及十二烷基。C3-C18飽和環狀烴基的實例包含環丙基、環丁基、環戊基、環己基、環庚基、環辛基、環壬基、環癸基、降莰基、1-金剛烷基、2-金剛烷基、異莰基、及以下所列之基團:
C6-C18芳香族烴基的實例包含苯基、萘基、蒽基、對-甲基苯基、對-第三丁基苯基、對-金剛烷基苯基。
式(a-4)所示之單體的實例包含以下所列者:
當樹脂含有式(a-4)所示單體所衍生之結構單元時,以樹脂中的所有結構單元之總莫耳數為基準計,式(a-4)所示單體所衍生之結構單元的含量通常係10至95莫耳%,較佳係15至90莫耳%,更佳係20至85莫耳%。
該樹脂可具有二或多種結構單元,該結構單元係由具有酸不穩定基團之化合物所衍生。
該樹脂較佳係含有由具有酸不穩定基團之化合物所衍生之結構單元,以及不具有酸不穩定基團之化合物所衍生之結構單元。該樹脂可具有二或多種結構單元,該結構單元係由不具有酸不穩定基團之化合物所衍生。當樹脂含有由具有酸不穩定基團之化合物所衍生之結構單元及不具有酸不穩定基團之化合物所衍生之結構單元時,以樹脂中的所有結構單元之總莫耳數為基準計,由具有酸不穩定基團之化合物所衍生之結構單元的含量通常係10至80莫耳%,較佳係20至60莫耳%。就光阻組成物之乾蝕刻抗性而言,在不具有酸不穩定基團之化合物所衍生之結構單元中,具有金剛烷基之單體(特別是式(a-1)所示單體)所衍生之結構單元的含量,較佳係15莫耳%或以上。
不具有酸不穩定基團之化合物較佳係含有一或多個羥基或內酯環。當樹脂含有化合物不具有酸不穩定基團且具有一或多個羥基或內酯環之化合物所衍生之結構單元時,傾向於獲得具有優異解析度且光阻劑對基材具有附著力之光阻組成物。
不具有酸不穩定基團且具有一或多個羥基之化合物的實例包含式(b-1)所示之單體:
其中,R14 係表示氫原子、鹵素原子、C1-C6烷基、或C1-C6鹵化烷基;R15 每次獨立出現時獨立為鹵素原子、羥基、C1-C6烷基、C1-C6烷氧基、C2-C4醯基、C2-C4醯氧基、丙醯氧基、或甲基丙醯氧基;b係表示0至4之整數;以及式(b-2)所示之單體:
其中,R16 係表示氫原子或甲基;R17 與R18 獨立表示氫原子、甲基、或羥基;M2 係表示*-O-或*-O-(CH2 )k2 -CO-O-,其中*係表示結合至-CO-的位置,且k2表示1至7之整數;以及c表示0至10之整數。
使用KrF準分子雷射(波長:248 nm)微影系統,或高能量雷射例如電子束及超紫外線作為曝光系統時,係以含有式(b-1)所示單體所衍生之結構單元的樹脂為較佳者;以及使用ArF準分子雷射(波長:193 nm)作為曝光系統時,係以含有式(b-2)所示單體所衍生之結構單元的樹脂為較佳者。
式(b-1)中,鹵素原子的實例包含氟原子;C1-C6烷基的實例包含甲基、乙基、丙基、異丙基、丁基、異丁基、第二丁基、第三丁基、戊基、及己基,較佳者為C1-C4烷基,更佳者為C1-C2烷基,特佳者為甲基。C1-C6鹵化烷基的實例包含三氟甲基、五氟乙基、七氟丙基、七氟異丙基、九氟丁基、九氟第二丁基、九氟第三丁基、全氟戊基、及全氟己基。C1-C6烷氧基的實例包含甲氧基、乙氧基、丙氧基、異丙氧基、丁氧基、異丁氧基、第二丁氧基、第三丁氧基、戊氧基、及己氧基,較佳者為C1-C4烷氧基,更佳者為C1-C2烷氧基,特佳者為甲氧基。C2-C4醯基的實例包含乙醯基、丙醯基、及丁醯基,以及C2-C4醯氧基的實例包含乙醯氧基、丙醯氧基、及丁醯氧基。式(b-1)中,ma較佳為0、1、或2,更佳為0或1,特佳為0。
含有式(b-1)所示單體所衍生之結構單元及具有酸產生劑之化合物所衍生之結構單元的樹脂,可藉由例如聚合具有酸產生劑之化合物及單體(該單體係利用乙醯基保護式(b-1)所示單體之羥基)而加以製造,接著以鹼進行所得聚合物之去乙醯作用而獲得。
式(b-1)所示之單體的實例包含以下所列者。
其中,較佳者為4-羥基苯乙烯及4-羥基-α-甲基苯乙烯。
當樹脂含有式(b-1)所示單體所衍生之結構單元時,以樹脂中的所有結構單元之總莫耳數為基準計,式(b-1)所示單體所衍生之結構單元的含量通常係5至90莫耳%,較佳係10至85莫耳%,更佳係15至80莫耳%。
式(b-2)中,R16 較佳為甲基;R17 較佳為氫原子;R18 較佳為氫原子或羥基;M較佳為*-O-或*-O-(CH2 )f2 -CO-O-,其中*係表示結合至-CO-的位置,且f2表示1至4之整數,更佳者為*-O-;以及C較佳為0、1、2、或3,更佳為0或1。
式(b-2)所示之單體的實例包含以下所列者,較佳者為丙烯酸3-羥基-1-金剛烷酯、甲基丙烯酸3-羥基-1-金剛烷酯、丙烯酸3,5-二羥基-1-金剛烷酯、甲基丙烯酸3,5-二羥基-1-金剛烷酯、丙烯酸1-(3,5-二羥基-1-金剛烷基氧基羰基)甲酯、及甲基丙烯酸1-(3,5-二羥基-1-金剛烷基氧基羰基)甲酯,更佳者為甲基丙烯酸3-羥基-1-金剛烷酯、及甲基丙烯酸3,5-二羥基-1-金剛烷酯。
當樹脂含有式(b-2)所示單體所衍生之結構單元時,以樹脂中的所有結構單元之總莫耳數為基準計,式(b-2)所示單體所衍生之結構單元的含量通常係3至40莫耳%,較佳係5至35莫耳%,更佳係5至30莫耳%。
不具有酸不穩定基團且具有內酯環之化合物的內酯環之實例包含單環內酯環,例如β-丙內酯環、γ-丁內酯環及γ-戊內酯、以及單環內酯環與其他環所形成之縮合環。其中,較佳者為γ-丁內酯環、及γ-丁內酯環與其他環所形成之縮合內酯環。
不具有酸不穩定基團且具有內酯環之單體的較佳實例包含式(c-1)、(c-2)、及(c-3)所示之單體:
其中,M2 獨立表示*-O-或*-O-(CH2 )k3 -CO-O-,其中*係表示結合至-CO-的位置,且k3表示1至7之整數;R19 獨立表示氫原子或甲基;R20 獨立表示C1-C4脂肪族烴基;R21 與R22 每次出現時獨立表示羧基、氰基、或C1-C4脂肪族烴基;以及d表示0至5之整數;e與g獨立為0至3之整數。
較佳者,M2 為*-O-或*-O-(CH2 )d1 -CO-O-,其中*係表示結合至-CO-的位置,且d1表示1至7之整數,更佳者M2 為*-O-。R19 較佳為甲基。R20 較佳為甲基。較佳者,R21 與R22 每次出現時獨立為羧基、氰基、或甲基。較佳者,d為0至2之整數,更佳者,d為0或1。較佳者,e與g分別獨立表示為0至2之整數,更佳者e與g分別獨立表示0或1。
式(c-1)所示之單體的實例包含以下所列者。
式(c-2)所示之單體的實例包含以下所列者。
式(c-3)所示之單體的實例包含以下所列者。
其中,較佳者為丙烯酸5-側氧基-4-氧雜三環[4.2.1.03,7 ]壬-2-基酯、甲基丙烯酸5-側氧基-4-氧雜三環[4.2.1.03,7 ]壬-2-基酯、丙烯酸四氫-2-側氧基-3-呋喃酯、甲基丙烯酸四氫-2-側氧基-3-呋喃酯、丙烯酸2-(5-側氧基-4-氧雜三環[4.2.1.03,7 ]壬-2-基氧基)-2-側氧基乙酯、及甲基丙烯酸2-(5-側氧基-4-氧雜三環[4.2.1.03,7 ]壬-2-基氧基)-2-側氧基乙酯。更佳者為甲基丙烯酸5-側氧基-4-氧雜三環[4.2.1.03,7 ]壬-2-基酯、甲基丙烯酸四氫-2-側氧基-3-呋喃酯、及甲基丙烯酸2-(5-側氧基-4-氧雜三環[4.2.1.03,7 ]壬-2-基氧基)-2-側氧基乙酯。
當樹脂含有不具有酸不穩定基團且具有內酯環之單體所衍生之結構單元時,以樹脂中的所有結構單元之總莫耳數為基準計,其含量通常係5至50莫耳%,較佳係10至45莫耳%,更佳係15至40莫耳%。
該樹脂可含有具有酸不穩定基團且含內酯環之單體所衍生之結構單元。該具有酸不穩定基團且含內酯環之單體的實例包含以下所列者。
不具有酸不穩定基團之其他單體的實例包含式(d-1)、(d-2)、及(d-3)所示之單體:
其中,R23 與R24 獨立表示氫原子、可具有一或多個取代基之C1-C3脂肪族烴基;羰基;氰基;或-COOR25 ,其中,R25 係表示C1-C36脂肪族烴基或C3-C36飽和環狀烴基,該C1-C36脂肪族烴基與C3-C36飽和環狀烴基中的一或多個-CH2 -可被-O-或-CO-置換,其先決條件為鍵結至-COOR25 之R25 之-O-的碳原子不是三級碳原子;或R23 與R24 共同鍵結而形成-C(=O)OC(=O)-所示之羧酸酐殘基。
C1-C3脂肪族烴基之取代基的實例包含羥基。可具有一或多個取代基之C1-C3脂肪族烴基的實例包含C1-C3烷基,例如甲基、乙基、及丙基;C1-C3羥基烷基,例如羥基甲基、及2-羥基乙基。R5 所示之C1-C36脂肪族烴基較佳為C1-C8脂肪族烴基,更佳為C1-C6脂肪族烴基。R25 所示之C3-C36飽和環狀烴基較佳為C4-C36飽和環狀烴基,更佳為C4-C12飽和環狀烴基。R25 的實例包含甲基、乙基、丙基、2-側氧基-氧雜環戊-3-基、及2-側氧基-氧雜環戊-4-基。
式(d-3)所示之單體的實例包含2-降莰烯、2-羥基-5-降莰烯、5-降莰烯-2-羧酸、5-降莰烯-2-羧酸甲酯、5-降莰烯-2-羧酸2-羥基乙酯、5-降莰烯-2-甲醇、及5-降莰烯-2,3-二羧酸酐(dicarboxylic anhydride)。
當樹脂含有式(d-1)、(d-2)、或(a-3)所示單體所衍生之結構單元時,以樹脂中的所有結構單元之總莫耳數為基準計,其含量通常係2至40莫耳%,較佳係3至30莫耳%,更佳係5至20莫耳%。
較佳之樹脂係含有由具有酸不穩定基團之單體所衍生之結構單元,及具有一或多個羥基之單體及/或具有內酯環之單體所衍生之結構單元的樹脂。具有酸不穩定基團之單體較佳係式(a-1)所示之單體或式(a-2)所示之單體,更佳係式(a-1)所示之單體。具有一或多個羥基之單體較佳係式(b-1)所示之單體,以及具有內酯環之單體較佳係式(c-1)或式(c-2)所示之單體。樹脂可根據已知的聚合方法,例如自由基聚合,加以製造。
該樹脂通常具有2,500或以上之重量平均分子量,以及較佳係具有3,000或以上之重量平均分子量。該樹脂通常具有50,000或以下之重量平均分子量,以及較佳係具有30,000或以上之重量平均分子量。該重量平均分子量可利用凝膠滲透層析法進行測量。
固體成分中,該樹脂的含量通常係80重量%或以上。在本案書明書中,“固體成分”係指該光阻組成物中,溶劑以外的成分。該固體成分的含量可利用習用的方法,例如液相層析法及氣相層析法,進行分析。
本發明之光阻組成物中可含有鹼性化合物作為淬熄劑(quencher)。
該鹼性化合物較佳為鹼性的含氮有機化合物,其實例包含胺化合物,例如脂肪族胺與芳香族胺以及銨鹽。該脂肪族胺的實例包含一級胺、二級胺、及三級胺。該芳香族胺的實例包含其中芳香環具有一或多個胺基的芳香族胺,例如苯胺,以及雜芳族胺,例如吡啶。其較佳實例包含式(C2)所示之芳香族胺:
其中,Arc1 表示芳香族烴基;以及Rc5 與Rc6 分別獨立為氫原子、脂肪族烴基、飽和環狀烴基、或芳香族烴基,且該脂肪族烴基、飽和環狀烴基、及芳香族烴基可具有一或多個取代基,該取代基係選自由羥基、胺基、具有一或二個C1-C4烷基之胺基、及C1-C6烷氧基所構成之組群。
該脂肪族烴基較佳為烷基,且飽和環狀烴基較佳為環烷基。該脂肪族烴基較佳係具有1至6個碳原子。該飽和環狀烴基較佳係具有5至10個碳原子。該芳香族烴基較佳係具有6至10個碳原子。
就式(C2)所示之芳香族胺而言,較佳係式(C2-1)所示之胺:
其中,Rc5 及Rc6 與上述定義相同;以及Rc7 每次出現時獨立為脂肪族烴基、烷氧基、飽和環狀烴基、或芳香族烴基,且該脂肪族烴基、烷氧基、飽和環狀烴基、及芳香族烴基可具有一或多個取代基,該取代基係選自由羥基、胺基、具有一或二個C1-C4烷基之胺基、及C1-C6烷氧基所構成之組群;以及m3表示0至3之整數。該脂肪族烴基較佳係烷基,該飽和環狀烴基較佳係環烷基。該脂肪族烴基較佳係具有1至6個碳原子。該飽和環狀烴基較佳係具有5至10個碳原子。該芳香族烴基較佳係具有6至10個碳原子。該烷氧基較佳係具有1至6個碳原子。
式(C2)所示之芳香族胺的實例包含1-萘基胺、2-萘基胺、苯胺、2-異丙基苯胺、2-甲基苯胺、3-甲基苯胺、4-甲基苯胺、4-硝基苯胺、N-甲基苯胺、N,N-二甲基苯胺、及二苯基胺,其中,較佳者為二異丙基苯胺,又更佳者為2,6-二異丙基苯胺。
鹼性化合物的其他實例包含式(C3)至(C11)所示之胺:
其中,Rc8 、Rc20 、Rc21 、及Rc23 至Rc28 分別獨立表示脂肪族烴基、烷氧基、飽和環狀烴基、或芳香族烴基,且該脂肪族烴基、烷氧基、飽和環狀烴基、及芳香族烴基可具有一或多個取代基,該取代基係選自由羥基、胺基、具有一或二個C1-C4烷基之胺基、及C1-C6烷氧基所構成之組群,Rc9 、Rc10 、Rc11 至Rc14 、Rc16 至Rc19 、及Rc22 分別獨立表示氫原子、脂肪族烴基、飽和環狀烴基、或芳香族烴基,且該脂肪族烴基、飽和環狀烴基、及芳香族烴基可具有一或多個取代基,該取代基係選自由羥基、胺基、具有一或二個C1-C4烷基之胺基、及C1-C6烷氧基所構成之組群,Rc15 每次出現時獨立為脂肪族烴基、飽和環狀烴基、或烷醯基,Lc1 與Lc2 獨立表示二價脂肪族烴基、-CO-、-C(=NH)-、-C(=NHc3 )-、-S-、-S-S-、或其組合,以及Rc3 表示C1-C4烷基,o3至u3分別獨立表示0至3之整數,以及n3表示0至8之整數。
該脂肪族烴基較佳係具有1至6個碳原子,該飽和環狀烴基較佳係具有3至6個碳原子,該烷醯基較佳係具有2至6個碳原子,以及該二價脂肪族烴基較佳係具有1至6個碳原子。該二價脂肪族烴基較佳係伸烷基。
式(C3)所示之胺的實例包含己基胺、庚基胺、辛基胺、壬基胺、癸基胺、二丁基胺、二戊基胺、二己基胺、二庚基胺、二辛基胺、二壬基胺、二癸基胺、三乙基胺、三甲基胺、三丙基胺、三丁基胺、三戊基胺、三己基胺、三庚基胺、三辛基胺、三壬基胺、三癸基胺、甲基二丁基胺、甲基二戊基胺、甲基二己基胺、甲基二環己基胺、甲基二庚基胺、甲基二辛基胺、甲基二壬基胺、甲基二癸基胺、乙基二丁基胺、乙基二戊基胺、乙基二己基胺、乙基二庚基胺、乙基二辛基胺、乙基二壬基胺、乙基二癸基胺、二環己基甲基胺、參[2-(2-甲氧基乙氧基)乙基]胺、三異丙醇胺、乙二胺、丁二胺、己二胺、4,4’-二胺基-1,2-二苯基乙烷、4,4’-二胺基-3,3’-二甲基二苯基甲烷、及4,4’-二胺基-3,3’-二乙基二苯基甲烷。
式(C4)所示之胺的實例包含哌。式(C5)所示之胺的實例包含嗎福林。式(C6)所示之胺的實例包含哌啶以及JP11-52575A所揭示具有哌啶骨架之受阻胺化合物。式(C7)所示之胺的實例包含2,2’-亞甲基雙苯胺。式(C8)所示之胺的實例包含咪唑及4-甲基咪唑。式(C9)所示之胺的實例包含吡啶及4-甲基吡啶。式(C10)所示之胺的實例包含二-2-吡啶基酮、1,2-二(2-吡啶基)乙烷、1,2-二(4-吡啶基)乙烷、1,3-二(4-吡啶基)丙烷、1,2-雙(2-吡啶基)乙烯、1,2-雙(4-吡啶基)乙烯、1,2-二(4-吡啶基氧基)乙烷、4,4’-二吡啶基硫化物、4,4’-二吡啶基二硫化物、2,2’-二吡啶二羧基胺、及2,2’-二甲基吡啶胺。式(C11)所示之胺的實例包含聯吡啶。
四級銨氫氧化物的實例包含四甲基銨氫氧化物、四丁基銨氫氧化物、四己基銨氫氧化物、四辛基銨氫氧化物、苯基三甲基銨氫氧化物、(3-三氟甲基苯基)三甲基銨氫氧化物、及(2-羥基乙基)三甲基銨氫氧化物(所謂“膽鹼”)。
使用鹼性化合物時,相對於每100重量份固體成分,該鹼性化合物的量通常係0.01至1重量份。
本發明之光阻組成物通常含有一或多種溶劑。該溶劑的實例包含二醇醚酯,例如乙酸乙賽璐蘇、乙酸甲基賽璐蘇、及丙二醇單甲醚乙酸酯;二醇醚,例如丙二醇單甲基醚;非環狀酯,例如乳酸乙酯、乙酸丁酯、乙酸戊酯、丙酮酸乙酯;酮,例如丙酮、甲基異丁基酮、2-庚酮、及環己酮;環狀酯,例如γ-丁內酯。
以本發明之光阻組成物之總量為基準計,該溶劑的量通常係90重量%或以上,較佳係92重量%或以上,更佳係94重量%或以上。以本發明之光阻組成物之總量為基準計,該溶劑的量通常係99.9重量%或以下,較佳係99重量%或以下。
若需要,本發明之光阻組成物可含有少量的各種添加劑,例如感光劑、溶解抑制劑、其他聚合物、界面活性劑、安定劑、及染料,只要不影響本發明之功效即可。
本發明之光阻組成物係有用於化學放大型光阻組成物。
藉由下列步驟(1)至(5)可產生光阻圖案:
(1)將本發明之光阻組成物施用於基材之步驟;
(2)藉由進行乾燥而形成光阻薄膜之步驟;
(3)使該光阻薄膜於輻射下曝光之步驟;
(4)烘烤經曝光之光阻薄膜之步驟;以及
(5)使經烘烤之光阻薄膜以鹼性顯影劑顯影,以形成光阻圖案之步驟。
通常係使用習用設備,例如旋轉塗佈機,進行將光阻組成物施用於基材。該光阻組成物在施用前,較佳係以具有0.2μm之孔洞尺寸之過濾器進行過濾。該基材的實例包含矽晶圓或石英晶圓,且該晶圓上形成有感測器、電路、電晶體等。
光阻薄膜的形成通常係使用加熱裝置,例如熱板,或減壓器進行;加熱溫度通常係50至200℃;操作壓力通常係1至1.0×105 Pa。
使用曝光系統使所獲得之光阻薄膜於輻射下進行曝光。該曝光通常係透過具有圖案之遮罩進行,該圖案係對應所期望之光阻圖案。該曝光光源之實例包含放射出紫外光區雷射光之光源,例如KrF準分子雷射(波長:248 nm)、ArF準分子雷射(波長:193 nm)、及F2 雷射(波長:157 nm);以及藉由將自固態雷射光源之雷射光進行波長轉換而放射遠紫外光區及真空紫外光區諧波雷射之光源(例如,YAG或半導體雷射)。
經曝光之光阻薄膜的烘烤溫度通常係50至200℃,較佳係70至150℃。
通常係使用顯影設備使經烘烤之光阻薄膜進行顯影。所使用之鹼性顯影劑可為該項技術領域中所使用之多種鹼性水溶液中的任一種。一般而言,較常使用四甲基銨氫氧化物或(2-羥基乙基)三甲基銨氫氧化物(俗稱“膽鹼”)。顯影後,較佳係以超純水洗滌所形成之光阻圖案,且較佳係將光阻圖案及基材上的殘留水去除。
本發明之光阻組成物適用於ArF準分子雷射微影、KrF準分子雷射微影、ArF濕浸式微影、EUV(超紫外光)微影、EUV濕浸式微影、及EB(電子束)微影。又,本發明之光阻組成物特別適用於ArF濕浸式微影、EUV微影、及EB(電子束)微影。此外,本發明之光阻組成物亦可用於雙重成像。
實施例
本發明將藉由實施例詳述如下,惟該實施例並非用於限制本發明之範疇。
除非另有具體說明,以下實施例及比較例中,用以表示任一成分之含量及任一物質之量的“%”及“份”均係以重量計。以下實施例所使用之任一物質的重量平均分子量,係藉由凝膠滲透層析法[HLC-8120 GPC型,管柱(三個管柱,具有保護管柱):TSKgel HXL-M,TOSOH COMPORATION製造;溶劑,四氫呋喃;流速:1.0毫升/分鐘;偵測器:RI偵測器;管柱溫度:40℃;注射體積:100微升],使用聚苯乙烯標準品作為標準品對照物質(可購自TOSOH COMPORATION),所發現之數值。
實施例1
根據JP 2008-13551A所述之方法合成式(B1-b)所示之鹽。
將10.00份之式(B1-b)所示之化合物、60.00份之氯仿、5.71份之式(B1-a)所示之化合物、14.00份之分子篩(購自Wako Pure Chemical Industries,Ltd.之分子篩5A)、及0.33份之鋰胺的混合物於80℃之條件下進行迴流,歷時24小時。過濾所獲得之反應混合物。將15份之3.6%之草酸水溶液添加至所獲得之濾液中,混合所產生之混合物,然後使其分離。以15份離子交換水洗滌所獲得之有機層。所獲得之有機層以水洗滌六次。將1.00份之活性碳添加至該有機層,於23℃攪拌30分鐘,然後進行過濾。濃縮所獲得之濾液,並將100份之乙腈添加至殘餘物以製成溶液。濃縮所獲得之溶液,並將200份之第三丁基甲基醚添加至所獲得之殘餘物。攪拌所產生之混合物,歷時30分鐘,接著進行過濾,獲得6.64份之式(B1)所示之鹽。稱為鹽B1。
MS(ESI(+)光譜):M+ 263.1
MS(ESI(-)光譜):M- 372.1
實施例2
將46.6份之式(B2-a)所示之化合物、27.54份之離子交換水、及50.00份之式(B2-b)所示之化合物的混合物於105℃進行迴流,歷時2小時。所獲得之反應混合物冷卻至23℃,將450份之氫氧化鈉飽和水溶液及400份之第三丁基甲基醚加入其中。混合所產生之混合物,然後使其分離。所獲得之有機層與5.00份之硫酸鎂混合,所形成之混合物於23℃之條件下攪拌30分鐘。過濾所獲得之混合物,並於減壓條件下蒸餾濾液。單離在2至3 mmHg時沸點為104至107℃之部分,獲得62.69份之(B2-c)所示之化合物。
根據JP 2008-127367A所述之方法合成式(B2-d)所示之鹽。
將10.00份之式(B2-d)所示之鹽及60.00份之乙腈的混合物於40℃攪拌30分鐘。將4.34份之(B2-e)所示之鹽加入所獲得之混合物中。所形成之混合物於50℃攪拌2小時。所獲得之混合物冷卻至23℃,然後,進行過濾,獲得含有式(B2-f)所示化合物之溶液。
將3.78份之(B2-c)所示之化合物及7.57份之氯仿的混合物於23℃攪拌1小時。將含有式(B2-f)所示之化合物之溶液添加至所獲得之混合物中。所形成之混合物於23℃攪拌1小時。濃縮所獲得之混合物,並將60份之氯仿及30份離子交換水加入所獲得之殘餘物中。混合所產生之混合物,然後使其分離。有機層以水洗滌六次。將1.00份之活性碳添加至有機層中,於23℃攪拌30分鐘,接著進行過濾。濃縮所獲得之濾液,將100份之乙腈添加至所獲得之殘餘物以製備溶液。濃縮所獲得之溶液,將200份之第三丁基甲基醚添加至所獲得之殘餘物。攪拌所產生之混合物,歷時30分鐘,接著進行過濾,獲得6.03份之式(B2)所示之鹽。稱為鹽B2。
MS(ESI(+)光譜):M+ 263.1
MS(ESI(-)光譜):M- 342.1
實施例3
將10.4份之鋰胺及120份之四氫呋喃的混合物於23℃攪拌30分鐘。將62.2份之式(B3-a)所示之鹽溶於900份之無水四氫呋喃而製備溶液,並於冰浴之冷卻條件下,將該溶液滴加至混合物中。所產生之混合物於23℃攪拌5小時。將50.0份之乙酸乙酯及50.00份6N之氫氯酸添加至所獲得之反應混合物。攪拌所獲得之反應混合物,然後使其分離。濃縮所獲得之有機層,以矽膠管柱層析法(矽膠:購自Merck KGaA之矽膠60-200篩;溶劑:氯仿/甲醇=5/1)純化所獲得之殘餘物,獲得84.7份之式(B3-b)所示之鹽,純度60%。
將3.85份之式(B3-c)所示之化合物及75份之無水四氫呋喃的混合物於23℃攪拌30分鐘。混合2.89份之羰基二咪唑與50份之無水四氫呋喃所製備之溶液,於23℃滴加至混合物,所產生之混合物於23℃攪拌4小時。將所獲得之反應混合物於65℃滴加至6.04份之式(B3-b)所示之鹽與50份之無水四氫呋喃所形成之混合物,歷時25分鐘。所產生之混合物於65℃攪拌18小時。冷卻所獲得之反應混合物,接著進行過濾。濃縮所獲得之濾液,以矽膠管柱層析法(矽膠:購自Merck KGaA之矽膠60-200篩;溶劑:氯仿/甲醇=5/1)純化所獲得之殘餘物,獲得2.58份之式(B3-d)所示之鹽。
將5.00份之氯仿及1.00份之式(B3-e)所示之鹽加入含有1.27份之式(B3-d)所示之鹽的溶液中。所產生之混合物於23℃攪拌15小時。以離子交換水洗滌所獲得之混合物。將1.00份之活性碳加入該混合物,攪拌,接著過濾。濃縮所獲得之濾液,並將10份之乙酸乙酯加入所獲得之殘餘物。攪拌所產生之混合物,接著,自該混合物移除上清溶液。將10份之第三丁基甲基醚添加至所獲得之殘餘物。攪拌所產生之混合物,接著,自該混合物移除上清液。將所獲得之殘餘物溶於氯仿,濃縮所獲得之溶液,獲得1.82份之式(B3)所示之鹽。稱為鹽B3。
MS(ESI(+)光譜):M+ 263.1
MS(ESI(-)光譜):M- 358.1
實施例4
將10.00份之式(B4-b)所示之鹽、60.00份之氯仿、7.15份式(B4-a)所示之化合物、14.00份之分子篩(購自Wako Pure Chemical Industries,Ltd.之分子篩5A)、及0.33份之鋰胺的混合物於80℃進行迴流,歷時24小時。過濾所獲得之反應混合物。將15份之3.6%之草酸水溶液添加至所獲得之濾液中,混合所產生之混合物,然後使其分離。以15份之離子交換水洗滌所獲得之有機層。所獲得之有機層以水洗滌五次。將1.00份之活性碳添加至該有機層,於23℃攪拌30分鐘,然後進行過濾。濃縮所獲得之濾液,並將100份之乙酸乙酯添加至所獲得之殘餘物。攪拌所產生之混合物,接著,自該混合物移除上清溶液。將100份之第三丁基甲基醚添加至所獲得之殘餘物。攪拌所產生之混合物,接著,自該混合物移除上清溶液。將所獲得之殘餘物溶於氯仿,濃縮所獲得之溶液,獲得5.29份之式(B4)所示之鹽。稱為鹽B4。
MS(ESI(+)光譜):M+ 263.1
MS(ESI(-)光譜):M- 426.2
實施例5
將10.00份之式(B5-b)所示之鹽、60.00份之氯仿、5.29份之式(B5-a)所示之化合物、14.00份之分子篩(購自Wako Pure Chemical Industries,Ltd.之分子篩5A)、及0.33份之鋰胺的混合物,於80℃進行迴流,歷時24小時。過濾所獲得之反應混合物。將15份之3.6%之草酸水溶液添加至所獲得之濾液中,混合所產生之混合物,然後使其分離。以15份之離子交換水洗滌所獲得之有機層。所獲得之有機層以水洗滌五次。將1.00份之活性碳添加至該有機層,於23℃攪拌30分鐘,然後進行過濾。濃縮所獲得之濾液,並將100份之乙酸乙酯添加至所獲得之殘餘物。攪拌所產生之混合物,接著,自該混合物移除上清溶液。將100份之第三丁基甲基醚添加至所獲得之殘餘物。攪拌所產生之混合物,接著,自該混合物移除上清溶液。將所獲得之殘餘物溶於氯仿,濃縮所獲得之溶液,獲得4.19份之式(B5)所示之鹽。稱為鹽B5。
MS(ESI(+)光譜):M+ 263.1
MS(ESI(-)光譜):M- 356.1
實施例6
將10.93份之式(B6-b)所示之鹽、60.00份之氯仿、5.71份式之(B6-a)所示之化合物、14.00份之分子篩(購自Wako Pure Chemical Industries,Ltd.之分子篩5A)、及0.33份之鋰胺的混合物於80℃進行迴流,歷時24小時。過濾所獲得之反應混合物。將15份之3.6%之草酸水溶液添加至所獲得之濾液中,混合所產生之混合物,然後使其分離。以15份之離子交換水洗滌所獲得之有機層。所獲得之有機層以水洗滌六次。將1.00份之活性碳添加至該有機層,於23℃攪拌30分鐘,然後進行過濾。濃縮所獲得之濾液,並將100份之乙腈添加至所獲得之殘餘物以製備溶液。濃縮所獲得之溶液。將200份之第三丁基甲基醚添加至所獲得之殘餘物。攪拌所產生之混合物,歷時30分鐘,接著,進行過濾,獲得6.72份之式(B6)所示之鹽。稱為鹽B6。
MS(ESI(+)光譜):M+ 305.1
MS(ESI(-)光譜):M- 372.1
實施例7
將10.93份之式(B7-b)所示之鹽、60.00份之氯仿、5.71份之式(B7-a)所示之化合物、14.00份之分子篩(購自Wako Pure Chemical Industries,Ltd.之分子篩5A)、及0.33份之鋰胺的混合物於80℃進行迴流,歷時24小時。過濾所獲得之反應混合物。將15份之3.6%之草酸水溶液添加至所獲得之濾液中,混合所產生之混合物,然後使其分離。以15份之離子交換水洗滌所獲得之有機層。所獲得之有機層以水洗滌六次。將1.00份之活性碳添加至該有機層,於23℃攪拌30分鐘,然後進行過濾。濃縮所獲得之濾液,並將100份之乙酸乙酯添加至所獲得之殘餘物。攪拌所產生之混合物,接著,自該混合物移除上清溶液。將所獲得之殘餘物溶於氯仿。濃縮所獲得之溶液,以矽膠管柱層析法(矽膠:購自Merck KGaA之矽膠60-200篩;溶劑:氯仿/甲醇=5/1)純化所獲得之殘餘物,獲得4.88份之式(B7)所示之鹽。稱為鹽B7。
MS(ESI(+)光譜):M+ 281.0
MS(ESI(-)光譜):M- 372.1
實施例8
將8.76份之式(B8-b)所示之鹽、60.00份之氯仿、5.71份之式(B8-a)所示之化合物、14.00份之分子篩(購自Wako Pure Chemical Industries,Ltd.之分子篩5A)、及0.33份之鋰胺的混合物於80℃進行迴流,歷時24小時。過濾所獲得之反應混合物。將15份之3.6%之草酸水溶液添加至所獲得之濾液中,混合所產生之混合物,然後使其分離。以15份之離子交換水洗滌所獲得之有機層。所獲得之有機層以水洗滌六次。將1.00份之活性碳添加至該有機層,於23℃攪拌30分鐘,然後進行過濾。濃縮所獲得之濾液,並將100份之乙酸乙酯添加至所獲得之殘餘物。攪拌所產生之混合物,接著,自該混合物移除上清溶液。將所獲得之殘餘物溶於氯仿。濃縮所獲得之溶液,以矽膠管柱層析法(矽膠:購自Merck KGaA之矽膠60-200篩;溶劑:氯仿/甲醇=5/1)純化所獲得之殘餘物,獲得2.86份之式(B8)所示之鹽。稱為鹽B8。
MS(ESI(+)光譜):M+ 207.1
MS(ESI(-)光譜):M- 372.1
以下樹脂合成例1所使用之單體係下列單體E、F、B、C及D。
樹脂合成例1
以莫耳比30/14/6/20/30(單體E/單體F/單體B/單體C/單體D)混合單體E、E、B、C、及D,加入以所有單體之總份數為基準計之1.5倍份之1,4-二烷以製備混合物。於該混合物中,加入以所有單體莫耳量為基準計之1莫耳%之偶氮雙異丁腈作為起始劑,及加入以所有單體莫耳量為基準計之3莫耳%之偶氮雙(2,4-二甲基戊腈)作為起始劑,所獲得之混合物於73℃加熱5小時。將所獲得之反應混合物倒入大量甲醇及水(4/1)之混合物中,以產生沉澱,重複操作三次,以進行純化。結果,獲得具有重量平均分子量約8.1×103 之樹脂,產率65%。該樹脂稱為樹脂A1。
以下樹脂合成例2所使用之單體係下列單體A、B及C。
樹脂合成例2
以莫耳比50/25/25(單體A/單體B/單體C/)混合單體A、B、及C,加入以所有單體之總份數為基準計1.5倍份之1,4-二烷以製備混合物。於該混合物中,加入以所有單體莫耳量為基準計之1莫耳%之偶氮雙異丁腈作為起始劑,及加入以所有單體莫耳量為基準計之3莫耳%之偶氮雙(2,4-二甲基戊腈)作為起始劑,所獲得之混合物於77℃加熱5小時。將所獲得之反應混合物倒入大量甲醇及水之混合物中,以產生沉澱,重複操作三次,以進行純化。結果,獲得具有重量平均分子量約8.0×103 之樹脂,產率60%。該樹脂稱為樹脂A2。
實施例9至24及比較例1
<樹脂>
樹脂A1、A2
<酸產生劑>
鹽B1、B2、B3、B4、B5、B6、B7、B8
X1:
X2:
X3:
<淬熄劑>
C1:2,6-二異丙基苯胺
<溶劑>
S1:丙二醇單甲基醚乙酸酯 265 份
丙二醇單甲基醚 20 份
2-庚酮 20 份
γ-丁內酯 3.5 份
混合並溶解下列成分,再進一步以具有0.2微米孔徑之氟樹脂過濾器進行過濾,製備光阻阻成物。
樹脂(種類及數量如表1所述)
酸產生劑(種類及數量如表1所述)
淬熄劑(種類及數量如表1所述)
溶劑S1
以“ARC-29”(有機抗反射塗層組成物,購自Nissa Chemical Industries,Ltd.,)塗佈各12吋矽晶圓,然後,於205℃烘烤60秒,形成厚度78 nm之有機抗反射塗層。如上述所製備之各光阻組成物係旋轉塗佈於該抗反射塗層上,使所產生之薄膜於乾燥後之厚度為85 nm。因而以個別光阻組成物塗佈之各矽晶圓係置於直接加熱板上進行預烘烤,歷時60秒,該預烘烤之溫度係示於表1之“PB”欄。使用ArF準分子步進機進行濕浸曝光(ASML製造之“XT:1900Gi”,NA=1.35,3/4環,X-Y偏向),逐步改變曝光量,使因而形成有個別阻劑膜之各個晶圓進行線與間距圖案曝光。
曝光後,各晶圓係於加熱板上進行曝光後烘烤,歷時1至60秒,該曝光後烘烤之溫度係示於表1之“PEB”欄,然後,以2.38重量%之四甲基銨氫氧化物水溶液進行漿式顯影(paddle development),歷時60秒。
顯影後,以掃描式電子顯微鏡觀察塗佈於基材之有機抗反射塗層上所顯影的各圖案,結果顯示於表2。
有效靈敏度(ES):係以曝光及顯影後,50 nm之線圖案與間隔圖案變成1:1的曝光量表示。
焦點界限(DOF):逐步改變焦點距離,於ES獲得光阻圖案。觀察顯影後塗佈於基材之有機抗反射塗層上所顯影的各個圖案,測量線寬為47.5 nm或以上,或52.5 nm或以下之圖案時之焦點距離,並計算焦點距離之最大值與焦點距離之最小值之差異值。當差異值為0.15微米或以上且小於0.17微米,DOF良好,其評估標記為“○”;當差異值為0.17微米或以上,DOF非常良好,其評估標記為“◎”;以及當差異值為0.15微米以下,DOF不佳,評估標記為“×”。差異值越大,光阻組成物越好。所獲得之差異值亦顯示於表2括號內。
以“ARC-29”(有機抗反射塗層組成物,購自Nissa Chemical Industries,Ltd.,)塗佈各12吋矽晶圓,然後,於205℃烘烤60秒,形成厚度78 nm之有機抗反射塗層。如上述所製備之各光阻組成物係旋轉塗佈於該抗反射塗層上,使所產生之薄膜於乾燥後之厚度為85 nm。因而以個別光阻組成物塗佈之矽晶圓係置於直接加熱板上進行預烘烤,歷時60秒,該預烘烤之溫度係列於表1之“PB”欄。使用ArF準分子步進機進行濕浸曝光(“XT:1900Gi”ASML製造,NA=1.35,3/4環,X-Y偏向),逐步改變曝光量,使用光罩使因而形成有個別阻劑膜之各個晶圓進行接觸孔圖案曝光,形成具有孔間距100 nm及孔徑70 nm之接觸孔圖案。
曝光後,各個晶圓係於加熱板上進行曝光後烘烤,歷時60秒,該曝光後烘烤之溫度係示於表1之“PEB”欄,然後,以2.38重量%之四甲基銨氫氧化物水溶液進行漿式顯影,歷時60秒。
顯影後,以掃描式電子顯微鏡觀察塗佈於基材之有機抗反射塗層上所顯影的各個圖案,結果顯示於表3。有效靈敏度(ES):係以曝光及顯影後,使用用於形成具有孔間距100 nm及孔徑70 nm之接觸孔圖案的光罩所獲得之接觸孔圖案的孔徑變成55 nm的曝光量表示。
焦點界限(DOF):逐步改變焦點距離,於ES獲得光阻圖案。觀察顯影後,塗佈於基材之有機抗反射塗層上所顯影的各個圖案,測量孔徑為52.2 nm或以上,或57.7 nm或以下之圖案時之焦點距離,並計算焦點距離之最大值與焦點距離之最小值之差異值。當差異值為0.15微米或以上且小於0.17微米,DOF良好,其評估標記為“○”;當差異值為0.17微米或以上,DOF非常良好,其評估標記為“◎”;以及當差異值為0.15微米以下,DOF不佳,評估標記為“×”。差異值越大,光阻組成物越好。所獲得之差異值顯示於表3括號內。
本發明之鹽係新穎且有用於光阻組成物之成分,且含本發明之鹽的光阻組成物提供具有良好的焦點界限之光阻圖案,特別適合用於ArF準分子雷射微影、KrF準分子雷射微影、ArF濕浸式微影、EUV(超紫外光)微影、EUV濕浸式微影、及EB(電子束)微影。

Claims (8)

  1. 一種下列式(I)所示之鹽: 其中,Q1 與Q2 分別獨立表示氟原子或C1-C6全氟烷基;L1 表示*-CO-O-La -或*-CH2 -O-Lb -;*表示結合至-C(Q1 )(Q2 )-的位置;La 與Lb 分別獨立表示C1-C15二價飽和烴基,其中一或多個-CH2 -可被-O-或-CO-置換;環W1 表示C2-C36含氮雜環基,其中一或多個-CH2 -可被-O-置換;以及Z1⊕ 表示有機抗衡離子。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之鹽,其中,L1 表示*-CO-O-La -。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之鹽,其中,Z1⊕ 係三芳基鋶陽離子。
  4. 一種酸產生劑,其包括申請專利範圍第1項所述之鹽。
  5. 一種光阻組成物,其包括申請專利範圍第4項所述之酸產生劑與樹脂。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之光阻組成物,其中,該樹脂包括具有酸不穩定基團之結構單元,且不溶或難溶於鹼性水溶液,但藉由酸的作用變成可溶於鹼性水溶液。
  7. 如申請專利範圍第5或6項所述之光阻組成物,進一步含有鹼性化合物。
  8. 一種產生光阻圖案之方法,包括下列步驟(1)至(5):(1)將申請專利範圍第5或6項所述之光阻組成物施用於基材之步驟;(2)藉由進行乾燥而形成光阻薄膜之步驟;(3)使該光阻薄膜於輻射下曝光之步驟;(4)烘烤該經曝光之光阻薄膜之步驟;以及(5)使該經烘烤之光阻薄膜以鹼性顯影劑顯影,以形成光阻圖案之步驟。
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