TWI575316B - 光阻組成物及光阻圖型之形成方法 - Google Patents
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Description
本發明為有關光阻組成物及光阻圖型之形成方法。
本案為基於2012年6月20日於日本申請之特願2012-139068號為基礎主張優先權,該內容為援用於本內容中。
微影蝕刻技術中,例如以於基板上形成由光阻材料所形成之光阻膜,對該光阻膜進行選擇性曝光、施以顯影處理之方式,而於前述光阻膜上形成特定形狀之光阻圖型之步驟等方式進行。光阻膜之曝光部變化為具有溶解於顯影液之特性的光阻材料稱為正型、曝光部變化為不具有溶解於顯影液之特性的光阻材料稱為負型。
近年來,於半導體元件或液晶顯示元件之製造中,經由微影蝕刻技術之進步而使圖型急速地邁向微細化。微細化之方法,一般而言,為將曝光光源予以短波長化(高能量化)之方式進行。具體而言,例如,以往為使用以g
線、i線為代表之紫外線,現在則使用KrF準分子雷射,或ArF準分子雷射開始半導體元件之量產。又,亦開始對於較該些準分子雷射為更短波長(高能量)之EUV(極紫外線),或EB(電子線)、X線等也開始進行研究。
光阻材料中,則尋求對於該些曝光光源具有感度、可重現微細尺寸之圖型的解析性等微影蝕刻特性。
可滿足該些要求之光阻材料,以往,為使用含有經由酸之作用而對顯影液之溶解性產生變化之基材成份,與經由曝光而產生酸之酸產生劑成份的化學增幅型光阻組成物。
例如上述顯影液為鹼顯影液(鹼顯影製程)之情形,正型之化學增幅型光阻組成物,一般為使用含有經由酸之作用而增大對鹼顯影液之溶解性的樹脂成份(基礎樹脂),與酸產生劑成份之組成物。使用該光阻組成物所形成之光阻膜,於光阻圖型形成中,進行選擇性曝光時,曝光部中,酸產生劑成份會產生酸,經由該酸之作用而增大基礎樹脂之極性,使曝光部形成對鹼顯影液為可溶。因此,經由鹼顯影,未曝光部則以圖型方式殘留而形成正型圖型。
另一方面,該些化學增幅型光阻組成物,於使用含有有機溶劑之顯影液(有機系顯影液)的溶劑顯影製程之情形,因基礎樹脂之極性增大時,相對地會降低對於有機系顯影液之溶解性,使光阻膜之未曝光部受有機系顯影液而溶解、去除,使曝光部以圖型形式殘留,形成負型之光阻
圖型。依此方式形成負型光阻圖型之溶劑顯影製程亦稱為負型顯影製程(參照例如專利文獻1)。
化學增幅型光阻組成物之基礎樹脂,一般而言,就提高微影蝕刻特性等目的,為具有複數之結構單位。例如,經由酸之作用而增大對鹼顯影液之溶解性的樹脂成份之情形,為使用含有受到酸產生劑所產生之酸的作用而分解,而增大極性的酸分解性基之結構單位,其他,例如使用含有含內酯之環式基的結構單位、羥基等含極性基的結構單位等(參照例如專利文獻2)。
又,化學增幅型光阻組成物中,所使用之酸產生劑,目前已有各式各樣之提案,已知者例如鎓鹽系酸產生劑、肟磺酸酯系酸產生劑、重氮甲烷系酸產生劑、硝基苄基磺酸酯系酸產生劑、亞胺磺酸酯系酸產生劑、二碸系酸產生劑等。
此外,伴隨圖型之微細化進度,就得到良好之反差,及光阻圖型之粗糙度,抑制倒塌等觀點,亦有使用除基礎樹脂及酸產生劑成份以外,併用酸擴散控制劑之化學增幅型光阻組成物。
專利文獻3中,則揭示使用酸擴散控制劑,其為具有於光阻膜之未曝光部中,與經由曝光而由酸產生劑成份等所產生之酸進行離子交換反應,以抑制酸之擴散現象;而於光阻膜之曝光部中,經由分解而對於經酸產生劑成份等所產生之酸喪失鹼性之性質的化合物之感輻射線性樹脂組成物。
[專利文獻1]特開2009-025723號公報
[專利文獻2]特開2003-241385號公報
[專利文獻3]國際公開第2010/147079號
但是,專利文獻3所記載之感輻射線性樹脂組成物中,仍存在有低感度,或,製作後經保存一定期間後,其保存前與保存後所形成之光阻圖型於尺寸上顯示出極大之差異等問題。
本發明為鑑於上述情事所提出者,而以提供一種顯示高感度,且,優良之保存安定性、良好微影蝕刻特性的光阻組成物及光阻圖型之形成方法為目的。
為解決上述問題之本發明之第一態樣為,一種光阻組成物,其特徵為,含有經由曝光產生酸,且經由該酸之作用而對顯影液之溶解性產生變化之光阻組成物,且經由酸之作用而對顯影液之溶解性產生變化之基材成份(A),與沸點為50~200℃,且,共軛酸之pKa為0~7之含氮化合物(N),與光鹼鈍化劑(D1)。
本發明之第二態樣為,一種光阻圖型之形成方法,其特徵為包含,使用前述第一態樣的光阻組成物於
支撐體上形成光阻膜之步驟、使前述光阻膜曝光之步驟,及使前述光阻膜顯影,以形成光阻圖型之步驟。
依本發明,可提供一種顯示高感度,且,具有優良之保存安定性、良好微影蝕刻特性之光阻組成物及光阻圖型之形成方法。
本說明書及本專利申請專利範圍中,「脂肪族」係指對芳香族為相對性之概念,定義為不具有芳香族性之基、化合物等意義之物。
「烷基」,於無特別限定下,為包含直鏈狀、支鏈狀及環狀之1價飽和烴基者。烷氧基中之烷基亦為相同之內容。
「伸烷基」,於無特別限定下,為包含直鏈狀、支鏈狀及環狀之2價飽和烴基者。
「鹵化烷基」為,烷基的氫原子的一部份或全部被鹵原子所取代之基、該鹵原子例如,氟原子、氯原子、溴原子、碘原子等。
「氟化烷基」或「氟化伸烷基」為,烷基或伸烷基的氫原子的一部份或全部被氟原子所取代之基之意。
「結構單位」係指,構成高分子化合物(樹脂、聚合物、共聚物)之單體單位(monomer unit)之意。
記載為「可具有取代基」之情形,為包含氫原子(-H)被1價之基所取代之情形,與伸甲基(-CH2-)被2
價之基所取代之情形的二者。
「曝光」為包含所有輻射線照射之概念。
「有機基」為含有碳原子之基,其可具有碳原子以外之原子(例如氫原子、氧原子、氮原子、硫原子、鹵原子(氟原子、氯原子等)等)。
「丙烯酸酯所衍生之結構單位」係指,丙烯酸酯之乙烯性雙鍵經開裂所構成之結構單位之意。
「丙烯酸酯」為,丙烯酸(CH2=CH-COOH)之羧基末端的氫原子被有機基所取代之化合物。
丙烯酸酯中,其α位之碳原子所鍵結之氫原子可被取代基所取代。取代該α位之碳原子所鍵結之氫原子的取代基(Rα)為氫原子以外之原子或基,例如碳數1~5之烷基、碳數1~5之鹵化烷基等。又,取代基(Rα)包含酯鍵結之取代基所取代之伊康酸二酯,或包含取代基(Rα)修飾羥烷基修飾該羥基之基所取代之α羥丙烯酸酯。又,丙烯酸酯之α位之碳原子,於無特別限定下,係指丙烯酸之羰基所鍵結之碳原子之意。
以下,α位之碳原子所鍵結之氫原子被取代基所取代之丙烯酸酯,亦稱為α取代丙烯酸酯。又,包括丙烯酸酯與α取代丙烯酸酯時,亦稱為「(α取代)丙烯酸酯」。
「丙烯醯胺所衍生之結構單位」係指,丙烯醯胺之乙烯性雙鍵經開裂所構成之結構單位之意。
丙烯醯胺中,其α位之碳原子所鍵結之氫原子可被取代基所取代亦可、丙烯醯胺之胺基的氫原子之一或兩者可
被取代基所取代。又,丙烯醯胺之α位之碳原子,於無特別限定下,丙烯醯胺之係指羰基所鍵結之碳原子之意。
取代丙烯醯胺之α位之碳原子所鍵結之氫原子的取代基,與前述α取代丙烯酸酯中,α位的取代基所列舉者(取代基(Rα))為相同之內容等。
「羥基苯乙烯或羥基苯乙烯衍生物所衍生之結構單位」係指,羥基苯乙烯或羥基苯乙烯衍生物之乙烯性雙鍵經開裂所構成之結構單位之意。
「羥基苯乙烯衍生物」,為包含羥基苯乙烯之α位的氫原子被烷基、鹵化烷基等其他取代基所取代者,及該些之衍生物之概念。該些衍生物,例如,α位之氫原子可被取代基所取代之羥基苯乙烯中,其羥基之氫原子被有機基所取代者;α位之氫原子可被取代基所取代之羥基苯乙烯的苯環上,鍵結羥基以外的取代基者等。又,α位(α位之碳原子),於無特別限定下,係指苯環所鍵結之碳原子之意。
但羥基苯乙烯之α位的氫原子的取代基,例如與前述α取代丙烯酸酯中,被列舉作為α位之取代基者為相同之內容。
「乙烯基安息香酸或乙烯基安息香酸衍生物所衍生之結構單位」係指,乙烯基安息香酸或乙烯基安息香酸衍生物之乙烯性雙鍵經開裂所構成之結構單位之意。
「乙烯基安息香酸衍生物」為包含乙烯基安息香酸之α位的氫原子被烷基、鹵化烷基等其他取代基所取代者,
及該些之衍生物之概念。該些之衍生物,例如,α位之氫原子可被取代基所取代之乙烯基安息香酸中,羧基之氫原子被有機基所取代者;α位之氫原子可被取代基所取代之乙烯基安息香酸之苯環,鍵結羥基及羧基以外的取代基所得者等。又,α位(α位之碳原子),於無特別限定下,係指苯環所鍵結之碳原子之意。
「苯乙烯」,為包含苯乙烯及苯乙烯之α位的氫原子被烷基、鹵化烷基等其他取代基所取代者之概念。
「苯乙烯所衍生之結構單位」、「苯乙烯衍生物所衍生之結構單位」係指,苯乙烯或苯乙烯衍生物之乙烯性雙鍵經開裂所構成之結構單位之意。
作為上述α位之取代基的烷基,以直鏈狀或支鏈狀之烷基為佳,具體而言,例如,碳數1~5之烷基(甲基、乙基、丙基、異丙基、n-丁基、異丁基、tert-丁基、戊基、異戊基、新戊基)等。
又,作為α位之取代基的鹵化烷基,具體而言,例如,上述「作為α位之取代基的烷基」中之氫原子的一部份或全部被鹵原子所取代之基等。該鹵原子,例如,氟原子、氯原子、溴原子、碘原子等,特別是以氟原子為佳。
又,作為α位之取代基的羥烷基,具體而言,例如,上述「作為α位之取代基的烷基」中之氫原子的一部份或全部被羥基所取代之基等。該羥烷基中之羥基的數目,以1~5為佳,以1為最佳。
本發明之第一態樣中之光阻組成物為,含有經由曝光產生酸,且經由該酸之作用而對顯影液之溶解性產生變化之光阻組成物,且經由酸之作用而對顯影液之溶解性產生變化之基材成份(A)(以下,亦稱為「(A)成份」),與沸點為50~200℃,且,共軛酸之pKa為0~7之含氮化合物(N)(以下,亦稱為「(N)成份」),與光鹼鈍化劑(D1)(以下,亦稱為「(D1)成份」)。
使用該光阻組成物形成光阻膜,並對該該光阻膜進行選擇性曝光時,曝光部會產生酸,且經由該酸的作用而使(A)成份對顯影液的溶解性產生變化的同時,另一方面,未曝光部中,則因(A)成份對顯影液之溶解性並未產生變化,故於曝光部與未曝光部之間會產生對顯影液之溶解性的差異。因此,對該光阻膜進行顯影時,該光阻組成物為正型之情形,曝光部被溶解去除,而形成正型之光阻圖型,該光阻組成物為負型之情形,未曝光部被溶解去除,而形成負型之光阻圖型。
本說明書中,曝光部被溶解去除,而形成正型光阻圖型之光阻組成物稱為正型光阻組成物,未曝光部被溶解去除,而形成負型光阻圖型之光阻組成物稱為負型光阻組成物。
本發明之光阻組成物,可為正型光阻組成物亦可、負
型光阻組成物亦可。
又,本發明之光阻組成物,於形成光阻圖型時之顯影處理中,可為使用鹼顯影液之鹼顯影製程用亦可、為該顯影處理中含有有機溶劑之顯影液(有機系顯影液)之溶劑顯影製程用亦可。
本發明之光阻組成物為,具有經由曝光而產生酸之酸產生能力者,可為(A)成份經由曝光而產生酸者亦可、(A)成份與其他添加之添加劑成份經由曝光而產生酸者亦可。
具體而言,本發明之光阻組成物為,(1)可為含有經由曝光而產生酸之酸產生劑成份(B)(以下,亦稱為「(B)成份」)者;(2)(A)成份為經由曝光而產生酸之成份亦可;(3)(A)成份為經由曝光而產生酸之成份,且,再含有(B)成份者亦可。
即,上述(2)及(3)之情形,(A)成份為「經由曝光產生酸,且,經由酸之作用而對顯影液之溶解性產生變化之基材成份」。(A)成份為經由曝光產生酸,且,經由酸之作用而對顯影液之溶解性產生變化之基材成份之情形,後述之(A1)成份,以經由曝光產生酸,且,經由酸之作用而對顯影液之溶解性產生變化之高分子化合物為佳。該些高分子化合物,可使用具有經由曝光而產生酸的結構單位之樹脂。經由曝光而產生酸的結構單位,可使用公知之成份。
本發明之光阻組成物以上述(1)之情形為特佳。
本發明中,「基材成份」係指,具有膜形成能之有機化合物,較佳為使用分子量為500以上之有機化合物。該有機化合物之分子量為500以上時,可提高膜形成能力,此外,亦容易形成奈米程度之光阻圖型。
作為基材成份使用之有機化合物,可概括區分為非聚合物與聚合物。
非聚合物,通常為使用分子量為500以上、未達4000者。以下,稱為「低分子化合物」之情形,係指分子量為500以上、未達4000之非聚合物之意。
聚合物,通常為使用分子量為1000以上者。以下,稱為「樹脂」之情形,係指分子量為1000以上之聚合物。
聚合物之分子量為使用GPC(凝膠滲透色層分析法)的聚苯乙烯換算之質量平均分子量者。
(A)成份,可使用樹脂亦可、使用低分子化合物亦可、將該些合併使用亦可。
(A)成份,只要為具有經由酸之作用而增大對顯影液之溶解性之成份亦可、具有經由酸之作用而降低對顯影液之溶解性之成份亦可。
又,本發明中之(A)成份,亦可為經由曝光而產生酸者。
本發明之光阻組成物為,於鹼顯影製程中,形成負型光阻圖型之「鹼顯影製程用負型光阻組成物」之情形,或,溶劑顯影製程中,形成正型光阻圖型之「溶劑顯影製程用正型光阻組成物」之情形,(A)成份,較佳為使用對鹼顯影液具有可溶性的基材成份(A-2)(以下,亦稱為「(A-2)成份」),其可再添加交聯劑成份。該光阻組成物,經由曝光而產生酸時,經由該酸之作用,而引起該(A-2)成份與交聯劑成份之間的交聯,其結果,對鹼顯影液為降低溶解性(對有機系顯影液為增大溶解性)。因此,於光阻圖型之形成中,對於支撐體上塗佈該光阻組成物所形成之光阻膜,進行選擇性曝光時,曝光部於轉變為對鹼顯影液為難溶性(對有機系顯影液為可溶性)的同時,另一方面,未曝光部對鹼顯影液則仍為可溶性(對有機系顯影液為難溶性)之未有變化下,使用鹼顯影液顯影時,即可形成負型光阻圖型。又,此時,使用有機系顯影液進行顯影時,可形成正型之光阻圖型。
(A-2)成份,為使用對鹼顯影液為可溶性之樹脂(以下,亦稱為「鹼可溶性樹脂」)。
鹼可溶性樹脂,例如特開2000-206694號公報所揭示之具有由α-(羥烷基)丙烯酸,或α-(羥烷基)丙烯酸之烷酯(較佳為碳數1~5之烷酯)所選出之至少一個所衍生之單位的樹脂;美國專利6949325號公報所揭示之具有磺化(sulfonamide)醯胺基的α位碳原子所鍵結之氫原子可被取代基所取代之丙烯酸樹脂或聚環烯烴樹脂;美國
專利6949325號公報、特開2005-336452號公報、特開2006-317803號公報所揭示之含有氟化醇、α位之碳原子所鍵結之氫原子可被取代基所取代之丙烯酸樹脂;特開2006-259582號公報所揭示之具有氟化醇之聚環烯烴樹脂等,以其可形成具有較低膨潤之良好的光阻圖型而為較佳。
又,前述α-(羥烷基)丙烯酸為表示,α位之碳原子所鍵結之氫原子可被取代基所取代之丙烯酸之中,羧基所鍵結之α位之碳原子上鍵結氫原子所得之丙烯酸,與該α位之碳原子鍵結羥烷基(較佳為碳數1~5之羥烷基)所得之α-羥烷基丙烯酸之一者或二者之意。
交聯劑成份,例如,通常為使用具有羥甲基或烷氧基甲基之乙炔脲等之胺基系交聯劑、三聚氰胺系交聯劑等時,可形成具有較低膨潤之良好的光阻圖型,而為較佳。交聯劑成份之添加量,相對於鹼可溶性樹脂100質量份,以1~50質量份為佳。
本發明之光阻組成物,於鹼顯影製程中可形成正型圖型、溶劑顯影製程中可形成負型圖型之「鹼顯影製程用正型光阻組成物」之情形,或溶劑顯影製程中形成負型圖型之「溶劑顯影製程用負型光阻組成物」之情形,(A)成份,為使用經由酸之作用而增大極性之基材成份(A-1)(以下,亦稱為「(A-1)成份」)。使用(A-1)成份時,因曝光前後之基材成份的極性會產生變化,故不僅於鹼顯影製程,於溶劑顯影製程中亦可得到良好之
顯影反差。
使用於鹼顯影製程之情形,該(A-1)成份,因於曝光前對鹼顯影液為難溶性,故經由曝光而產生酸時,經由該酸之作用而使極性增大,進而增大對鹼顯影液之溶解性。因此,於光阻圖型之形成中,對於將該光阻組成物塗佈於支撐體上所得之光阻膜,進行選擇性曝光時,曝光部由對鹼顯影液為難溶性變化為可溶性的同時,另一方面,未曝光部仍為鹼難溶性而未有變化下,經由鹼顯影而可形成正型圖型。
又,使用於溶劑顯影製程時,該(A-1)成份,因於曝光前對有機系顯影液具有高度溶解性,經由曝光而產生酸時,經由該酸之作用而提高極性,進行降低對有機系顯影液之溶解性。因此,於光阻圖型之形成中,對於將該光阻組成物塗佈於支撐體上所得之光阻膜,進行選擇性曝光時,曝光部由對有機系顯影液為可溶性轉變為難溶性的同時,另一方面,未曝光部仍為可溶性之未變化之狀態,於使用有機系顯影液進行顯影結果,可賦予曝光部與未曝光部間之反差,而形成負型圖型。
本發明中,(A)成份以(A-1)成份為佳。
(A)成份為(A-1)成份之情形,(A-1)成份,以含有具有含經由酸之作用而增大極性的酸分解性基之結構單位(a1)的高分子化合物(A1)(以下,亦稱為
「(A1)成份」)者為佳。
「酸分解性基」為,經由酸之作用,使該酸分解性基的結構中之至少一部份鍵結產生開裂之具有酸分解性之基。
經由酸之作用而增大極性之酸分解性基,可例如,經由酸之作用而分解,生成極性基之基等。
極性基,例如羧基、羥基、胺基、磺基(-SO3H)等。該些之中,又以結構中含有-OH之極性基(以下,亦稱為「含有OH之極性基」)為佳,以羧基或羥基為較佳,以羧基為特佳。
酸分解性基,更具體而言,例如,前述極性基被酸解離性基所保護之基(例如含有OH之極性基中的氫原子,被酸解離性基所保護之基)等。
其中,「酸解離性基」係指,(i)經由酸之作用,使該酸解離性基與該酸解離性基鄰接之原子之間的鍵結產生開裂所得之具有酸解離性之基,或,(ii)經由酸之作用而使一部份鍵結產生開裂後,再產生去碳酸反應,而使該酸解離性基與該酸解離性基相鄰接之原子之間的鍵結產生開裂之基,等二者之意。
構成酸分解性基之酸解離性基,必須較該酸解離性基
經解離所生成之極性基為具有更低極性之基,如此,經由酸之作用而使該酸解離性基解離之際,會生成較該酸解離性基具有更高極性之極性基,而增大極性。該結果而增大(A1)成份全體之極性。極性增大時,相對地會對顯影液之溶解性產生變化,顯影液為鹼顯影液之情形,會增大溶解性,顯影液為有機系顯影液之情形時,會降低溶解性。
酸解離性基,並未有特別之限定,其可使用目前為止被提案作為化學增幅型光阻用之基礎樹脂的酸解離性基者。
前述極性基中,保護羧基或羥基之酸解離性基,例如,下述通式(a1-r-1)所表示之酸解離性基(以下,亦稱為「縮醛型酸解離性基」)等。
式(a1-r-1)中,Ra’1及Ra’2中,以至少一者為氫原子為佳,以兩者為氫原子為較佳。
Ra’1或Ra’2為烷基之情形,該烷基,例如,與上述α取代丙烯酸酯之說明中,可鍵結於α位之碳原子的取代基所列舉之烷基為相同者等,又以碳數1~5之烷基為佳。具體而言,以直鏈狀或支鏈狀之烷基為較佳之例示。更具
體而言,例如,甲基、乙基、丙基、異丙基、n-丁基、異丁基、tert-丁基、戊基、異戊基、新戊基等,又以甲基或乙基為較佳,以甲基為特佳。
式(a1-r-1)中,Ra’3之烴基,可例如直鏈狀、支鏈狀或環狀烷基等。
該直鏈狀之烷基,其碳數以1~5為佳,以1~4為較佳,以1或2為更佳。具體而言,例如,甲基、乙基、n-丙基、n-丁基、n-戊基等。該些之中,又以甲基、乙基或n-丁基為佳,以甲基或乙基為較佳。
該支鏈狀之烷基,其碳數以3~10為佳,以3~5為較佳。具體而言,例如,異丙基、異丁基、tert-丁基、異戊基、新戊基、1,1-二乙基丙基、2,2-二甲基丁基等,又以異丙基為佳。
Ra’3為環狀之烴基之情形,該烴基,可為脂肪族或芳香族皆可,又,亦可為多環式基或單環式基皆可。
單環式之脂環式烴基,以由單環鏈烷去除1個氫原子所得之基為佳。該單環鏈烷,以碳數3~6者為佳,具體而言,例如,環戊烷、環己烷等。
多環式之脂環式烴基,以由多環鏈烷去除1個的氫原子所得之基為佳,該多環鏈烷,以碳數7~12者為佳,具體的而言,例如,金剛烷、降莰烷(norbornane)、異莰烷、三環癸烷、四環十二烷等。
Ra’3之環狀之烴基為芳香族烴基之情形,所含之芳香環,具體而言,例如,苯、聯苯、茀、萘、蒽、菲
等芳香族烴環;構成前述芳香族烴環之碳原子的一部份被雜原子所取代之芳香族雜環等。芳香族雜環中之雜原子,例如,氧原子、硫原子、氮原子等。
該芳香族烴基,具體而言,例如,由前述芳香族烴環去除1個氫原子所得之基(芳基);前述芳基的氫原子中的1個被伸烷基所取代之基(例如,苄基、苯乙基、1-萘基甲基、2-萘基甲基、1-萘基乙基、2-萘基乙基等之芳基烷基)等。前述伸烷基(芳基烷基中之烷基鏈)之碳數,以1~4為佳,以1~2為較佳,以1為特佳。
Ra’3,與Ra’1、Ra’2之任一者鍵結形成環之情形,該環式基,以4~7員環為佳,以4~6員環為較佳。該環式基之具體例,例如,四氫吡喃基、四氫呋喃基等。
上述極性基之中,保護羧基之酸解離性基,例如,下述通式(a1-r-2)所表示之酸解離性基等。又,下述式(a1-r-2)所表示之酸解離性基之中,以烷基所構成者,以下,於方便上,亦稱為「三級烷酯型酸解離性基」。
Ra’4~Ra’6之烴基,與前述Ra’3為相同之內容
等。
Ra’4以碳數1~5之烷基為佳。Ra’5與Ra’6相互鍵結形成環之情形,例如,下述通式(a1-r2-1)所表示之基等。另一方面,Ra’4~Ra’6未相互鍵結,而為獨立之烴基之情形,例如,下述通式(a1-r2-2)所表示之基等。
式(a1-r2-1)中,Ra’10之碳數1~10之烷基,以式(a1-r-1)中之Ra’3之直鏈狀或支鏈狀之烷基所列舉之基為佳。式(a1-r2-1)中,Ra’11為與Ra’10鍵結之碳原子共同形成之脂肪族環式基,以式(a1-r-1)中之Ra’3之環狀烷基所列舉之基為佳。
式(a1-r2-2)中,Ra’12及Ra’14以各自獨立之碳數1~10之烷基為佳,該烷基以式(a1-r-1)中之Ra’3之直鏈狀或支鏈狀之烷基所列舉之基為較佳,以碳數1~5之直鏈狀烷基為更佳,以甲基或乙基為特佳。
式(a1-r2-2)中,Ra’13,以式(a1-r-1)中之Ra’3之烴基所例示之直鏈狀、支鏈狀或環狀烷基為佳。
該些之中,又以Ra’3之環狀烷基所列舉之基為較
佳。
前述式(a1-r2-1)所表示之基的具體例,如以下所列舉者。又,本說明書中,式中之*記號為表示鍵結鍵。
前述式(a1-r2-2)所表示之基的具體例,如以下所列舉者。
前述極性基之中,保護羥基之酸解離性基,例如,下述通式(a1-r-3)所表示之酸解離性基(以下於方便上,亦稱為「三級烷基氧基羰酸解離性基」)等。
式(a1-r-3)中,Ra’7~Ra’9,以各自為碳數1~5之烷基為佳,以1~3為較佳。
又,各烷基之合計碳數,以3~7為佳,以3~5為較佳,以3~4為最佳。
結構單位(a1),例如,α位之碳原子所鍵結之氫原子可被取代基所取代之丙烯酸酯所衍生之結構單位,且含有經由酸之作用而增大極性之酸分解性基的結構單位;丙烯醯胺所衍生之結構單位,且含有經由酸之作用而增大極性之酸分解性基的結構單位;羥基苯乙烯或羥基苯乙烯衍生物所衍生之結構單位的羥基中之至少一部份氫原子被前述含有酸分解性基之取代基所保護的結構單位;乙烯基安息香酸或乙烯基安息香酸衍生物所衍生之結構單位的-C(=O)-OH中之至少一部份之氫原子被前述含有酸分解性基之取代基所保護的結構單位等。
結構單位(a1),於上述內容中,又以α位之碳原子所鍵結之氫原子可被取代基所取代之丙烯酸酯所衍生之結構單位為佳。
該結構單位(a1)的較佳具體例,例如,下述通式(a1-1)或(a1-2)所表示之結構單位等。
前述式(a1-1)中,R之碳數1~5之烷基,以碳數1~5之直鏈狀或支鏈狀之烷基為佳,具體而言,例如,甲基、乙基、丙基、異丙基、n-丁基、異丁基、tert-丁基、戊基、異戊基、新戊基等。碳數1~5之鹵化烷基為,前述碳數1~5之烷基的氫原子的一部份或全部被鹵原子所取代之基。該鹵原子,例如,氟原子、氯原子、溴原子、碘原子等,特別是以氟原子為佳。
R,以氫原子、碳數1~5之烷基或碳數1~5之氟化烷基為佳,就工業上取得之容易度而言,以氫原子或甲基為最佳。
Va1之烴基,可為脂肪族烴基亦可、芳香族烴基亦可。脂肪族烴基係指,不具有芳香族性之烴基之意。Va1中作為2價之烴基的脂肪族烴基,可為飽和者亦可、
不飽和者亦可,通常以飽和者為佳。
該脂肪族烴基,更具體而言,例如,直鏈狀或支鏈狀之脂肪族烴基,或結構中含有環之脂肪族烴基等。
又,Va1,於上述2價之烴基之碳原子間可具有醚鍵結(-O-)。Va1中存在之醚鍵結可為1個或2個以上皆可。
前述直鏈狀或支鏈狀之脂肪族烴基,其碳數以1~10為佳,以1~6為較佳,以1~4為更佳,以1~3為最佳。
直鏈狀之脂肪族烴基,以直鏈狀之伸烷基為佳,具體而言,例如,伸甲基[-CH2-]、伸乙基[-(CH2)2-]、伸三甲基[-(CH2)3-]、伸四甲基[-(CH2)4-]、伸五甲基[-(CH2)5-]等。
支鏈狀之脂肪族烴基,以支鏈狀之伸烷基為佳,具體而言,例如,-CH(CH3)-、-CH(CH2CH3)-、-C(CH3)2-、-C(CH3)(CH2CH3)-、-C(CH3)(CH2CH2CH3)-、-C(CH2CH3)2-等之烷基伸甲基;-CH(CH3)CH2-、-CH(CH3)CH(CH3)-、-C(CH3)2CH2-、-CH(CH2CH3)CH2-、-C(CH2CH3)2-CH2-等之烷基伸乙基;-CH(CH3)CH2CH2-、-CH2CH(CH3)CH2-等之烷基伸三甲基;-CH(CH3)CH2CH2CH2-、-CH2CH(CH3)CH2CH2-等之烷基伸四甲基等之烷基伸烷基等。烷基伸烷基中之烷基,以碳數1~5之直鏈狀之烷基為佳。
前述結構中含有環之脂肪族烴基,例如,脂
環式烴基(由脂肪族烴環去除2個氫原子所得之基)、脂環式烴基鍵結於直鏈狀或支鏈狀之脂肪族烴基末端之基、脂環式烴基介於直鏈狀或支鏈狀之脂肪族烴基中途之基等。前述直鏈狀或支鏈狀之脂肪族烴基,例如與前述為相同之內容。
前述脂環式烴基,其碳數以3~20為佳,以3~12為較佳。
前述脂環式烴基,可為多環式基者亦可、單環式基亦可。單環式之脂環式烴基,例如,以由單環鏈烷去除2個氫原子所得之基為較佳。該單環鏈烷以碳數3~6者為佳,具體而言,例如,環戊烷、環己烷等。
多環式之脂環式烴基,例如,由多環鏈烷去除2個氫原子所得之基為佳、該多環鏈烷以碳數7~12者為佳,具體的而言,例如,金剛烷、降莰烷(norbornane)、異莰烷、三環癸烷、四環十二烷等。
芳香族烴基為,具有芳香環之烴基。
前述Va1中,作為2價烴基之芳香族烴基,碳數以5~30為較佳,以5~20為更佳,以6~15為特佳,以6~10為最佳。但,該碳數中,為不包含取代基中之碳數者。
芳香族烴基所具有之芳香環,具體而言,例如,苯、聯苯、茀、萘、蒽、菲等芳香族烴環;構成前述芳香族烴環之碳原子的一部份被雜原子所取代之芳香族雜環等。芳香族雜環中之雜原子,例如,氧原子、硫原子、氮原子
等。
芳香族烴基,具體而言,例如,由前述芳香族烴環去除2個氫原子所得之基(伸芳基);由前述芳香族烴環去除1個氫原子所得之基(芳基)的氫原子中的1個被伸烷基所取代之基(例如,苄基、苯乙基、1-萘基甲基、2-萘基甲基、1-萘基乙基、2-萘基乙基等之芳基烷基中之芳基再去除1個氫原子所得之基)等。前述伸烷基(芳基烷基中之烷基鏈)之碳數,以1~4為佳,以1~2為較佳,以1為特佳。
前述式(a1-2)中,Wa1中之na2+1價之烴基,可為脂肪族烴基亦可、芳香族烴基亦可。該脂肪族烴基係指,不具有芳香族性之烴基之意,其可為飽和者亦可、不飽和者亦可,通常以飽和者為佳。前述脂肪族烴基,例如,直鏈狀或支鏈狀之脂肪族烴基、結構中含有環之脂肪族烴基,或直鏈狀或支鏈狀之脂肪族烴基與結構中含有環之脂肪族烴基組合所得之基等。
前述na2+1價,以2~4價為佳,以2或3價為較佳。
以下為前述式(a1-1)所表示之結構單位之具體例示。以下各式中,Rα表示氫原子、甲基或三氟甲基。
以下為前述式(a1-2)所表示之結構單位之具體例示。以下各式中,Rα表示氫原子、甲基或三氟甲基。
(A1)成份所具有之結構單位(a1),可為1種亦可、2種以上亦可。
(A1)成份中之結構單位(a1)的比例,相對於構成(A1)成份之全結構單位,以20~80莫耳%為佳,以20~75莫耳%為較佳,以25~70莫耳%為更佳。為下限值以上時,可容易得到圖型,亦可提高感度、解析性、LWR等之微影蝕刻特性。又,為上限值以下時,可取得與其他結構單位之平衡。
(A1)成份,除結構單位(a1)以外,可再含有不相當於結構單位(a1)的其他之結構單位。其他之結構單位,只要為未分類於上述結構單位的結構單位者,則未有特別之限定,其可使用以往作為ArF準分子雷射用、KrF準分子雷射用(較佳為ArF準分子雷射用)等光阻用樹脂使用之已知的多數成份,例如以下所示結構單位(a2)~(a4)等。
結構單位(a2)為含有,含內酯之環式基、含-SO2-之環式基或含碳酸酯之環式基的結構單位。
結構單位(a2)之含內酯之環式基、含-SO2-之環式基或含碳酸酯之環式基,於(A1)成份使用於形成光阻膜之時,就提高光阻膜對基板之密著性之觀點為有效者。
又,前述之結構單位(a1)為,該結構中含有含內酯之環式基、含-SO2-之環式基或含碳酸酯之環式基之情形,該結構單位雖也相當於結構單位(a2),該些結構單位視為相當於結構單位(a1),不相當於結構單位(a2)者。
「含內酯之環式基」係指,含有環骨架中含有-O-C(=O)-之環(內酯環)的環式基之意。以內酯環作為一個環之方式計數,僅為內酯環之情形稱為單環式基,尚含有其他之環結構的情形,無論該結構為何,皆稱為多環式基。含內酯之環式基,可為單環式基亦可、多環式基亦可。
結構單位(a2)中,含內酯之環式基,並未有特別之限定,而可使用任意之成份。具體而言,例如,下述通式(a2-r-1)~(a2-r-7)所分別表示之基等。
前述通式(a2-r-2)、(a2-r-3)、(a2-r-5)中,A”中之碳數1~5之伸烷基,以直鏈狀或支鏈狀之伸烷基為佳,例如,伸甲基、伸乙基、n-伸丙基、伸異丙基等。該伸烷基含有氧原子或硫原子之情形,其具體例如,前述伸烷基之末端或碳原子間介有-O-或-S-之基等,例如-O-CH2-、-CH2-O-CH2-、-S-CH2-、-CH2-S-CH2-等。A”,以碳數1~5之伸烷基或-O-為佳,以碳數1~5之伸烷基為較佳,以伸甲基為最佳。
前述通式(a2-r-1)~(a2-r-7)中,Ra’21中之烷基,以碳數1~6之烷基為佳。該烷基以直鏈狀或支鏈狀為佳。具體而言,例如,甲基、乙基、丙基、異丙
基、n-丁基、異丁基、tert-丁基、戊基、異戊基、新戊基、己基等。該些之中,又以甲基或乙基為佳,以甲基為特佳。
Ra’21中之烷氧基,以碳數1~6之烷氧基為佳。
該烷氧基以直鏈狀或支鏈狀為佳。具體而言,例如,前述Ra’21中之烷基所列舉之烷基與氧原子(-O-)鍵結所得之基等。
Ra’21中之鹵原子,例如,氟原子、氯原子、溴原子、碘原子等,又以氟原子為佳。
Ra’21中之鹵化烷基,例如,前述烷基的氫原子的一部份或全部被前述鹵原子所取代之基等。該鹵化烷基,以氟化烷基為佳,特別是以全氟烷基為佳。
Ra’21中之-COOR”、-OC(=O)R”中,任一之R”皆為氫原子或烷基。
R”中之烷基,可為直鏈狀、支鏈狀、環狀之任一者皆可,其碳數以1~15為佳。
R”為直鏈狀或支鏈狀之烷基之情形,以碳數1~10為佳,以碳數1~5為更佳,以甲基或乙基為特佳。
R”為環狀烷基之情形,以碳數3~15為佳,以碳數4~12為更佳,以碳數5~10為最佳。具體而言,例如,由可被氟原子或氟化烷基所取代亦可,或未被取代亦可之單環鏈烷,或由二環鏈烷、三環鏈烷、四環鏈烷等多環鏈烷去除1個的氫原子所得之基等。更具體而言,例如,由環戊烷、環己烷等單環鏈烷,或由金剛烷、降莰烷
(norbornane)、異莰烷、三環癸烷、四環十二烷等多環鏈烷去除1個的氫原子所得之基等。
Ra’21中之羥烷基,以碳數為1~6者為佳,具體而言,例如,前述作為取代基之烷基所列舉之烷基的至少1個氫原子被羥基所取代之基等。
下述內容為通式(a2-r-1)~(a2-r-7)所分別表示之基的具體例示。
「含-SO2-之環式基」係指,其環骨架中含有含-SO2-之環的環式基之意,具體而言,例如,-SO2-中之硫原子(S)形成為環式基之環骨架的一部份之環式基。以其環骨架中含-SO2-之環作為一個之環方式計數,僅為該環之情形稱為單環式基,再含有其他之環結構的情形,無論該結構為何,皆稱為多環式基。含-SO2-之環式基,可為單環式基亦可、多環式基亦可。
含-SO2-之環式基,特別是以該環骨架中含有-O-SO2-之環式基,即含有-O-SO2-中之-O-S-形成為環骨架的一部份之磺內酯(sultone)環的環式基為佳。
含-SO2-之環式基,更具體而言,例如,下述通式(a5-r-1)~(a5-r-4)所分別表示之基等。
前述通式(a5-r-1)~(a5-r-4)中,A”與前述通式(a2-r-2)、(a2-r-3)、(a2-r-5)中之A”為相同之內容。
Ra’51中之烷基、烷氧基、鹵原子、鹵化烷基、-COOR”、-OC(=O)R”、羥烷基,分別與前述通式(a2-r-1)~(a2-r-7)中之Ra’21的說明所列舉者為相同之內容等。
下述內容為通式(a5-r-1)~(a5-r-4)所分別表示之基的具體例示。式中之「Ac」為表示乙醯基。
「含碳酸酯之環式基」係指,含有其環骨架中含-O-C(=O)-O-之環(碳酸酯環)的環式基之意。以碳酸酯環作為一個之環方式計數,僅為碳酸酯環之情形稱為單環式基、尚含有其他之環結構的情形,無論該結構為何,皆稱為多環式基。含碳酸酯之環式基,可為單環式基亦可、多環式基亦可。
含碳酸酯環之環式基,並未有特別限定,其可使用任意之內容。具體而言,例如,下述通式(ax3-r-1)~(ax3-r-3)所分別表示之基等。
前述通式(ax3-r-1)~(ax3-r-3)中之A”,其A”係與前述通式(a2-r-2)、(a2-r-3)、(a2-r-5)中之A”為相同之內容。
Ra’31中之烷基、烷氧基、鹵原子、鹵化烷基、-COOR”、-OC(=O)R”、羥烷基,分別與前述通式(a2-r-1)~(a2-r-7)中之Ra’21的說明所列舉者為相同之內容等。
下述內容為通式(ax3-r-1)~(ax3-r-3)所分別表示之基的具體例示。
結構單位(a2)以下述通式(a2-1)所表示之結構單位為佳。
式(a2-1)中,R與前述為相同之內容。
Ya21之2價鍵結基,並未有特別之限定,又以可具有取代基之2價之烴基、含雜原子之2價之鍵結基等為較佳之例示內容。
作為2價鍵結基之烴基,可為脂肪族烴基亦可、芳香族烴基亦可。
脂肪族烴基係指,不具有芳香族性之烴基之意。該脂肪族烴基,可為飽和者亦可、不飽和者亦可,通常以飽和者為佳。
前述脂肪族烴基為,直鏈狀或支鏈狀之脂肪族烴基,或結構中含有環之脂肪族烴基等。
前述直鏈狀或支鏈狀之脂肪族烴基,具體而
言,例如,上述式(a1-1)中之Va1所例示之基等。
前述直鏈狀或支鏈狀之脂肪族烴基,可具有取代基亦可、不具有取代基亦可。該取代基,例如,氟原子、氟原子所取代之碳數1~5之氟化烷基、羰基等。
前述結構中含有環之脂肪族烴基,例如,環結構中可含有含雜原子之取代基的環狀之脂肪族烴基(由脂肪族烴環去除2個氫原子所得之基)、前述環狀之脂肪族烴基鍵結於直鏈狀或支鏈狀之脂肪族烴基末端之基、前述環狀之脂肪族烴基介於直鏈狀或支鏈狀之脂肪族烴基中途之基等。前述直鏈狀或支鏈狀之脂肪族烴基,例如與前述為相同之內容。
環狀之脂肪族烴基,其碳數以3~20為佳,以3~12為較佳。
環狀之脂肪族烴基,具體而言,例如,上述式(a1-1)中之Va1所例示之基等。
環狀之脂肪族烴基,可具有取代基亦可、不具有取代基亦可。該取代基例如,烷基、烷氧基、鹵原子、鹵化烷基、羥基、羰基等。
作為前述取代基之烷基,以碳數1~5之烷基為佳,以甲基、乙基、丙基、n-丁基、tert-丁基為最佳。
作為前述取代基之烷氧基,以碳數1~5之烷氧基為佳,以甲氧基、乙氧基、n-丙氧基、iso-丙氧基、n-丁氧基、tert-丁氧基為佳,以甲氧基、乙氧基為最佳。
前述作為取代基之鹵原子,例如,氟原子、氯原子、
溴原子、碘原子等,又以氟原子為佳。
作為前述取代基之鹵化烷基,例如,前述烷基的氫原子的一部份或全部被前述鹵原子所取代之基等。
環狀之脂肪族烴基中,構成其環結構的碳原子之一部份可被含有雜原子之取代基所取代。該含有雜原子之取代基,-O-、-C(=O)-O-、-S-、-S(=O)2-、-S(=O)2-O-為佳。
作為2價烴基之芳香族烴基,具體而言,例如,上述式(a1-1)中之Va1所例示之基等。
前述芳香族烴基中,該芳香族烴基所具有之氫原子可被取代基所取代。例如該芳香族烴基中之芳香環所鍵結之氫原子可被取代基所取代。該取代基,例如,烷基、烷氧基、鹵原子、鹵化烷基、羥基等。
作為前述取代基之烷基,以碳數1~5之烷基為佳,以甲基、乙基、丙基、n-丁基、tert-丁基為最佳。
前述作為取代基之烷氧基、鹵原子及鹵化烷基,例如,取代前述環狀之脂肪族烴基所具有之氫原子的取代基所例示之內容等。
含雜原子之2價之鍵結基中之雜原子,為碳原子及氫原子以外之原子,例如氧原子、氮原子、硫原子、鹵原子等。
Ya21為含雜原子之2價之鍵結基之情形,該鍵結基中較佳者,例如-O-、-C(=O)-O-、-C(=O)-、-O-C(=O)-O-、
-C(=O)-NH-、-NH-、-NH-C(=NH)-(H可被烷基、醯基等取代基所取代)、-S-、-S(=O)2-、-S(=O)2-O-、通式-Y21-O-Y22-、-Y21-O-、-Y21-C(=O)-O-、-[Y21-C(=O)-O]m”-Y22-或-Y21-O-C(=O)-Y22-所表示之基[式中,Y21及Y22為各自獨立之可具有取代基之2價之烴基、O為氧原子,m”為0~3之整數]等。
前述含雜原子之2價之鍵結基為-C(=O)-NH-、-NH-、-NH-C(=NH)-之情形,該H可被烷基、醯基等取代基所取代。該取代基(烷基、醯基等),以碳數為1~10為佳,以1~8為更佳,以1~5為特佳。
式-Y21-O-Y22-、-Y21-O-、-Y21-C(=O)-O-、-[Y21-C(=O)-O]m”-Y22-或-Y21-O-C(=O)-Y22-中,Y21及Y22,各自獨立為表示可具有取代基之2價之烴基。該2價之烴基,與前述2價之鍵結基的說明所列舉之「可具有取代基之2價之烴基」為相同之內容等。
Y21,以直鏈狀之脂肪族烴基為佳,以直鏈狀之伸烷基為較佳,以碳數1~5之直鏈狀之伸烷基為更佳,以伸甲基或伸乙基為特佳。
Y22,以直鏈狀或支鏈狀之脂肪族烴基為佳,以伸甲基、伸乙基或烷基伸甲基為較佳。該烷基伸甲基中之烷基,以碳數1~5之直鏈狀之烷基為佳,以碳數1~3之直鏈狀之烷基為較佳,以甲基為最佳。
式-[Y21-C(=O)-O]m”-Y22-所表示之基中,m”為0~3之整數,以0~2之整數為佳,以0或1為較佳,以1為特
佳。即,式-[Y21-C(=O)-O]m”-Y22-所表示之基,以式-Y21-C(=O)-O-Y22-所表示之基為特佳。其中,又以式-(CH2)a’-C(=O)-O-(CH2)b’-所表示之基為佳。該式中,a’為1~10之整數,以1~8之整數為佳,以1~5之整數為較佳,以1或2為更佳,以1為最佳。b’為1~10之整數,以1~8之整數為佳,以1~5之整數為較佳,以1或2為更佳,以1為最佳。
Ya21為單鍵,或酯鍵結[-C(=O)-O-]、醚鍵結(-O-)、直鏈狀或支鏈狀之伸烷基或該些之組合為佳。
前述式(a2-1)中,Ra21為含內酯之環式基、含-SO2-之環式基或含碳酸酯之環式基。
Ra21中之含內酯之環式基、含-SO2-之環式基、含碳酸酯之環式基,以前述通式(a2-r-1)~(a2-r-7)所分別表示之基、通式(a5-r-1)~(a5-r-4)所分別表示之基、通式(ax3-r-1)~(ax3-r-3)所分別表示之基為較佳之例示。
其中,又以含內酯之環式基或含-SO2-之環式基為佳,以前述通式(a2-r-1)、(a2-r-2)或(a5-r-1)所分別表示之基為佳,以前述化學式(r-1c-1-1)~(r-1c-1-7)、(r-1c-2-1)~(r-1c-2-13)、(r-s1-1-1)、(r-s1-1-18)所分別表示之任一之基為較佳。
(A1)成份所具有之結構單位(a2),可為1種或2種以上皆可。
(A1)成份具有結構單位(a2)之情形,結構單位
(a2)的比例,相對於構成該(A1)成份之全結構單位的合計,以1~80莫耳%為佳,以10~70莫耳%為較佳,以10~65莫耳%為更佳,以10~60莫耳%為特佳。於下限值以上時,含有結構單位(a2)時,可得到充份之效果,為上限值以下時,可取得與其他結構單位之平衡,而可使DOF、CDU等各種微影蝕刻特性及圖型形狀更為良好。
結構單位(a3)為,含有含極性基之脂肪族烴基的結構單位(但,相當於上述結構單位(a1)、(a2)者除外)。
(A1)成份具有結構單位(a3)時,可提高(A)成份之親水性、提高解析性等。
極性基例如,羥基、氰基、羧基、烷基的一部份氫原子被氟原子所取代之羥烷基等,特別是以羥基為佳。
脂肪族烴基,可列舉如,碳數1~10之直鏈狀或支鏈狀之烴基(較佳為伸烷基),或環狀之脂肪族烴基(環式基)等。該環式基,可為單環式基或多環式基亦可,例如可由ArF準分子雷射用光阻組成物用之樹脂中,被多數提案之成份中,適當地選擇使用。該環式基以多環式基為佳,碳數以7~30為較佳。
其中,又以含有含羥基、氰基、羧基,或烷基中之氫原子的一部份被氟原子所取代之羥烷基的脂肪族多環式基
之丙烯酸酯所衍生之結構單位為較佳。該多環式基,可例如由二環鏈烷、三環鏈烷、四環鏈烷等去除2個以上之氫原子所得之基等。具體而言,可例如由金剛烷、降莰烷(norbornane)、異莰烷、三環癸烷、四環十二烷等多環鏈烷去除2個以上之氫原子所得之基等。該些多環式基之中,又以由金剛烷去除2個以上之氫原子所得之基、由降莰烷去除2個以上之氫原子所得之基、由四環十二烷去除2個以上之氫原子所得之基就工業上而言為較佳。
結構單位(a3),只要為含有含極性基之脂肪族烴基者之時,並未有特別之限定,而可使用任意之成份。
結構單位(a3),以α位之碳原子所鍵結之氫原子可被取代基所取代之丙烯酸酯所衍生之結構單位,且含有含極性基之脂肪族烴基的結構單位為佳。
結構單位(a3)中,含極性基之脂肪族烴基中之烴基為碳數1~10之直鏈狀或支鏈狀之烴基時,以丙烯酸之羥乙酯所衍生之結構單位為佳,該烴基為多環式基之時,以下述式(a3-1)所表示之結構單位、式(a3-2)所表示之結構單位、式(a3-3)所表示之結構單位為較佳之例示。
式(a3-1)中,j以1或2為佳,以1為更佳。j為2之情形,羥基以鍵結於金剛烷基之3位與5位者為佳。j為1之情形,羥基以鍵結於金剛烷基之3位者為佳。
j以1為佳,羥基以鍵結於金剛烷基之3位者為特佳。
式(a3-2)中,k以1為佳。氰基,以鍵結於降莰烷基之5位或6位者為佳。
式(a3-3)中,t’以1為佳。l以1為佳。s以1為佳。該些之中,以丙烯酸之羧基之末端,鍵結2-降莰烷基或3-降莰烷基者為佳。氟化烷醇,以鍵結於降莰烷基之5或6位者為佳。
(A1)成份所具有之結構單位(a3),可為1種或2種以上皆可。
(A1)成份具有結構單位(a3)之情形,相對於構成該(A1)成份之全結構單位的合計,以5~50莫耳%為佳,以5~40莫耳%為較佳,以5~25莫耳%為更佳。結構單位(a3)之比例於下限值以上時,含有結構單位(a3)時,可得到充分之效果,為上限值以下時,可容易取得與其他結構單位之平衡。
結構單位(a4)為,含有非酸解離性之脂肪族環式基的結構單位。
(A1)成份具有結構單位(a4)時,可提高所形成之光阻圖型之耐乾蝕刻性。又,可提高(A1)成份之疏水性。提高疏水性時,特別是有機溶劑顯影之情形,可提高解析性、光阻圖型形狀等。
結構單位(a4)中之「非酸解離性環式基」為,經由曝光而由該光阻組成物中產生酸之際(例如由(A)成份或後述之(B)成份產生酸之際),即使受到該酸之作用,也不會產生解離,而以原結構殘留於該結構單位中的環式基。
結構單位(a4),例如以含有非酸解離性之脂肪族環式基的丙烯酸酯所衍生之結構單位等為佳。該環式基,例如,與前述之結構單位(a1)之情形所例示者為相同之內容等例示,其可使用以往作為ArF準分子雷射用、KrF準分子雷射用(較佳為ArF準分子雷射用)等光阻組成物的
樹脂成份所使用的多數已知成份。
特別是由三環癸基、金剛烷基、四環十二烷基、異莰基、降莰烷基所選出之至少1種時,就工業上容易取得等觀點而為較佳。該些多環式基,可具有碳數1~5之直鏈狀或支鏈狀之烷基作為取代基。
結構單位(a4),具體而言,例如,下述通式(a4-1)~(a4-7)所分別表示之結構單位。
(A1)成份所具有之結構單位(a4),可為1種或2種以上皆可。
(A1)成份具有結構單位(a4)之情形,結構單位(a4)的比例,相對於構成該(A1)成份之全結構單位的合計,以1~30莫耳%為佳,3~20莫耳%為較佳。結構單位(a4)之比例於下限值以上時,含有結構單位(a4)時可得到充份之效果,為上限值以下時,可容易取得與其他結構單位之平衡。
(A1)成份為,至少具有結構單位(a1)之聚合物,又以結構單位(a1),再具有由結構單位(a2)
~(a4)所選擇之1個以上之結構單位的共聚物為佳。
該共聚物,例如,結構單位(a1)及(a2)之重複結構所形成之共聚物、結構單位(a1)及(a3)之重複結構所形成之共聚物;結構單位(a1)、(a2)及(a3)之重複結構所形成之共聚物;結構單位(a1)、(a2)、(a3)及(a4)之重複結構所形成之共聚物等。
(A1)成份之質量平均分子量(Mw)(凝膠滲透色層分析法(GPC)之聚苯乙烯換算基準),並未有特別限定,以1000~50000為佳,以1500~30000為較佳,以2000~20000為最佳。於該範圍之上限值以下時,作為光阻使用時,對於光阻溶劑可得到充分之溶解性,於該範圍之下限值以上時,可具有良好之耐乾蝕刻性或光阻圖型截面形狀。
分散度(Mw/Mn),並未有特別之限定,一般以1.0~5.0為佳,以1.0~3.0為較佳,以1.0~2.5為最佳。又,Mn表示數平均分子量。
(A1)成份,可將衍生各結構單位之單體,例如使用偶氮二異丁腈(AIBN)、偶氮二異丁酸二甲酯等自由基聚合起始劑,依公知之自由基聚合等予以聚合而可製得。
又,(A1)成份中,於上述聚合之際,例如可併用HS-CH2-CH2-CH2-C(CF3)2-OH等鏈移轉劑,而於末端導入-C(CF3)2-OH基。如此,烷基的氫原子的一部份導入被氟原子所取代之羥烷基所得之共聚物,可有效降低顯影缺
陷或降低LER(線路邊緣粗糙度:線路側壁之不均勻凹凸)。
衍生各結構單位之單體,可使用市售者亦可、使用利用公知之方法所合成者亦可。
(A1)成份,可單獨使用1種,或將2種以上合併使用亦可。
(A)成份中之(A1)成份的比例,相對於(A)成份之總質量,以25質量%以上為佳,以50質量%為較佳,以75質量%為更佳,以100質量%亦可。該比例為25質量%以上時,可使MEF、正圓性(Circularity)、粗糙度低減等微影蝕刻特性再向上提升。
本發明之光阻組成物中,(A-1)成份可含有,不相當於前述(A1)成份之經由酸之作用而增大極性之基材成份(以下,亦稱為「(A2)成份」)。
(A2)成份,並未有特別之限定,其可由作為化學增幅型光阻組成物用之基材成份的以往已知之多數成份(例如ArF準分子雷射用、KrF準分子雷射用(較佳為ArF準分子雷射用)等基礎樹脂)中,任意地選擇使用即可。(A2)成份,可單獨使用1種,或將2種以上組合使用亦可。
本發明之光阻組成物中,(A)成份,可單獨使用1種,或將2種以上合併使用亦可。
本發明之光阻組成物中,(A)成份之含量可配合所欲形成之光阻膜厚等調整即可。
本發明之光阻組成物中,含有沸點為50~200℃,且,共軛酸之pKa為0~7之含氮化合物(N)。
本發明中之「沸點」,係指壓力1atm下產生沸騰時之溫度之意,為化學物質數據基礎上所記載之溫度。
本發明中之「pKa」,為酸解離常數,一般常被使用於作為標記對象物質之酸強度之指標。(N)成份之共軛酸之pKa值,可依一般方法測定而可求得。又,亦可使用「ACD/Labs」(商品名、Advanced Chemistry Development公司製)等公知之軟體以模擬(simulation)方式算出。
(N)成份之沸點為50~200℃,以55~180℃為佳,以60~160℃為較佳。
(N)成份之沸點為下限值以上時,容易進行光阻組成物之製作((N)成份之沸點未達下限值時,容易揮發,使(N)成份之濃度的製作變得困難)、另一方面,於上限值以下時,形成光阻圖型之際,具有可得到良好感度之傾向。
(N)成份之共軛酸的pKa(依軟體「ACD/Labs」之計算值)為0~7,以pKa0.5~7為佳,以pKa1~7為較佳。
(N)成份之共軛酸的pKa為該範圍時,可降低保存前與保存後所形成之光阻圖型之尺寸變動,而得到優良之
保存安定性。
此外,(N)成份之共軛酸的pKa未達下限值時,於光阻圖型之尺寸變動上,不容易得到抑制經時變化的效果。另一方面,超過上限值時,於鹼性條件下,會有不安定的化合物進行分解之可能性,而為不佳。
只要(N)成份之沸點為50~200℃,且,共軛酸之pKa為0~7之含氮化合物時,並未有特別之限定而皆可使用。
(N)成份中之較佳者,可例如由下述之通式(N1)所表示之化合物(以下,亦稱為「(N1)成份」)及通式(N2)所表示之化合物(以下,亦稱為「(N2)成份」)所成群所選出之1種以上的化合物等。
前述式(N1)中,R1~R3,為各自獨立之氫原子,或可具有取代基之碳數1~15之烷基、可具有取代基之氟化烷基或可具有取代基之芳基。
R1~R3中之烷基,例如直鏈狀、支鏈狀或環狀烷基等,R1~R3中之各烷基之碳數為1~15,較佳為碳數1~10,更佳為碳數1~5。
R1~R3中之烷基,與式(a1-r-1)中之Ra’3之烴基所列舉之直鏈狀、支鏈狀或環狀烷基為相同之內容等。
其中又以R1~R3中之烷基以直鏈狀或支鏈狀之烷基為佳,以直鏈狀之烷基為較佳。R1~R3中之烷基,具體而言,例如,以甲基、乙基、丙基、異丙基、n-丁基、異丁基、tert-丁基、戊基、異戊基、新戊基為佳。
R1~R3中之氟化烷基,例如,上述R1~R3中之烷基的氫原子的一部份或全部被氟原子所取代之基等,其氟化率(氟原子所取代之氫原子數/取代前之烷基的全氫原子數)以50%以上為佳,以75%以上為較佳。
R1~R3中之芳基,例如由苯、茀、萘、蒽、菲等芳香族烴環去除1個氫原子所得之基等,又以苯基、萘基為佳。
R1~R3中之烷基、氟化烷基、芳基,可具有取代基。該取代基例如,烷氧基、羥基、羰基、-O-等。
R1~R3中,該些中之2個可互相鍵結形成環。所形成之環,例如,吡咯嗪(Pyrrolizine)環、哌啶環、伸六甲基亞胺環等。
其中,R1~R3中之至少1個,為氟化烷基、芳基,或具有氟原子之芳基,較佳為氟化烷基,更佳為碳數1~5之氟化烷基。如此,可提高(N)成份趨向弱鹼性之傾向,而更能提高光阻組成物之保存安定性。
R1~R3中,任一個為氟化烷基、芳基,或具有氟原子之芳基之情形,剩餘之2個,以氫原子或烷基為佳,以氫原子為較佳,該剩餘之2個以相同者為更佳。
(N1)成份,例如,碳數3~8的一級胺中之烷基的2位以下(2位~8位)之一部份或全部的碳被氟化的氟化單烷基胺;碳數2~8的二烷基胺中之烷基的2位以下(2位~8位)之一部份或全部的碳被氟化的雙(2,2,2-三氟乙基)胺(沸點81℃)、雙(2,2,3,3,3-五氟丙基)胺(沸點103℃)等之氟化二烷基胺;1-(2,2,2-三氟乙基)吡咯嗪(Pyrrolizine)等之環狀之氟化烷基胺;苯胺(沸點184℃、pKa4.87)、甲基苯基胺(沸點195℃)、2-甲氧基-N-甲基苯胺(沸點115℃)、m-甲氧基苯胺(沸點80℃)、甲基苯胺(沸點199~203℃)等一級或二級的(取代)芳香族胺或其氟化芳香族胺等。特佳之具體例如,以下所列舉之氟化單烷基胺或該氟化芳香族胺。
前述式(N2)中,R4為,與該R4鍵結之氮原子共同形成芳香環之基。R4,具體而言,例如,=CH-,=C<(四級碳),-O-,-S-,=N-等。=CH-的氫原子,可被取代基所取代。所形成之環,例如,唑環、吡啶環、嘧啶環、氮呯環、吡嗪環、喹啉環、苯併喹啉環等。又,該環的骨架中可含有氧原子,具體而言,又以噁唑環、異噁唑環為較佳例示。該芳香環,以4~7員環為佳,以4~6員環為較佳,以6員環為更佳。
R5,為可具有取代基之碳數1~15之烷基,或鹵原子。
R5中,可具有取代基之碳數1~15之烷基,例如與前述式(N1)中之R1~R3中之可具有取代基之碳數1~15之烷基為相同之內容等。其中,較佳為碳數1~5之烷
基。
R5中之鹵原子,例如,氟原子、氯原子、溴原子、碘原子等,特別是以氟原子為佳。
y為0~5之整數,以0~2之整數為佳,以2為特佳。
(N2)成份之具體例如以下所列舉之內容。
(N)成份,可單獨使用1種亦可、將2種以上組合使用亦可。
(N)成份,使用由(N1)成份與(N2)成份之組合者亦佳。(N1)成份與(N2)成份合併使用時,可大幅降低保存前與保存後所形成之光阻圖型之尺寸變動,而得到優良之保存安定性。該情形中,(N1)成份與(N2)成份之混合比例,以(N1)成份/(N2)成份所表示之質量比為95/5~5/95為佳,以70/30~30/70為較佳。
光阻組成物中之(N)成份之含量,相對於(A)成份100質量份,以0.05~30質量份為佳,以0.05~20質量份為較佳,以0.05~15質量份為更佳。
(N)成份之含量為下限值以上時,更容易得到本發明之效果。
本發明之光阻組成物為含有光鹼鈍化劑(D1)。
(D1)成份為具有補集(Trap)經由曝光所產生之酸的抑制劑(Quencher)(酸擴散控制劑)之作用,而期待可提高微影蝕刻特性者。
本發明中之(D1)成份為,經由曝光而分解而失去酸擴散控制性之光崩壞性鹼等。
(D1)成份之中,又以下述之通式(d1-1)所表示之化合物(以下,亦稱為「(d1-1)成份」)、通式(d1-2)所表示之化合物(以下,亦稱為「(d1-2)成份」)、通式(d1-3)所表示之化合物(以下,亦稱為「(d1-3)成份」)為較佳之例示內容。
但,式(d1-2)中之Rd2中,S原子所鄰接之碳原子視為不鍵結氟原子者。Yd1為單鍵或二價之鍵結基。Mm+
為各自獨立之m價之有機陽離子]。
式(d1-1)中,Rd1為可具有取代基環式基、可具有取代基之鏈狀之烷基,或可具有取代基之鏈狀之烯基。
前述環式基,以環狀之烴基為佳,該環狀之烴基,可為芳香族烴基亦可、脂肪族烴基亦可。
Rd1中之芳香族烴基,例如於前述式(a1-1)之Va1中之2價之芳香族烴基所列舉之芳香族烴環,或由含有2個以上芳香環之芳香族化合物去除1個氫原子所得之芳基等,又以苯基、萘基為佳。
Rd1中之環狀之脂肪族烴基,例如於前述式(a1-1)之Va1中之由2價之脂肪族烴基所列舉之單環鏈烷或多環鏈烷去除1個氫原子所得之基等,又以金剛烷基、降莰烷基為佳。
又,Rd1中之環狀之烴基,可含有雜環等雜原子,具體而言,例如,上述通式(a2-r-1)~(a2-r-7)所分別表示之含內酯之環式基、上述通式(a5-r-1)~(a5-r-4)所分別表示之含-SO2-之環式基、其他以下所列舉之雜環式基等。
Rd1之環狀之烴基中之取代基,例如,烷基、烷氧基、鹵原子、鹵化烷基、羥基、羰基、硝基等。
作為取代基之烷基,以碳數1~5之烷基為佳,以甲基、乙基、丙基、n-丁基、tert-丁基為最佳。
作為取代基之烷氧基,以碳數1~5之烷氧基為佳,以甲氧基、乙氧基、n-丙氧基、iso-丙氧基、n-丁氧基、tert-丁氧基為較佳,以甲氧基、乙氧基為最佳。
作為取代基之鹵原子,例如,氟原子、氯原子、溴原子、碘原子等,又以氟原子為佳。
作為取代基之鹵化烷基,例如碳數1~5之烷基,例如甲基、乙基、丙基、n-丁基、tert-丁基等氫原子的一部份或全部被前述鹵原子所取代之基等。
Rd1之鏈狀之烷基,可為直鏈狀或支鏈狀之任一者。
直鏈狀之烷基,以碳數1~20為佳,以1~15為較佳,以1~10為最佳。具體而言,例如,甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基、十一
烷基、十二烷基、十三烷基、異十三烷基、十四烷基、十五烷基、十六烷基、異十六烷基、十七烷基、十八烷基、十九烷基、二十烷基、二十一烷基、二十二烷基等。
支鏈狀之烷基,其碳數以3~20為佳,以3~15為較佳,3~10為最佳。具體而言,例如,1-甲基乙基、1-甲基丙基、2-甲基丙基、1-甲基丁基、2-甲基丁基、3-甲基丁基、1-乙基丁基、2-乙基丁基、1-甲基戊基、2-甲基戊基、3-甲基戊基、4-甲基戊基等。
Rd1之鏈狀之烯基,可為直鏈狀或支鏈狀之任一者皆可,又以碳數為2~10為佳,以2~5為較佳,以2~4為更佳,以3為特佳。直鏈狀之烯基,例如,乙烯基、丙烯基(烯丙基)、丁烯基等。支鏈狀之烯基,例如,1-甲基丙烯基、2-甲基丙烯基等。
鏈狀之烯基,於上述之中,特別是以丙烯基為佳。
Rd1之鏈狀之烷基或烯基中之取代基,例如,烷氧基、鹵原子、鹵化烷基、羥基、羰基、硝基、胺基、上述Rd1中之環式基等。
該些之中,Rd1又以可具有取代基之環式基、可具有取代基之鏈狀之烷基為佳,以可具有取代基之芳香族烴基、可具有取代基之脂肪族環式基,或可具有取代基之鏈狀之烷基為較佳。該些之基所可具有的取代基,以羥基、氟原子或氟化烷基為佳。
前述芳香族烴基,以苯基或萘基為較佳。
前述脂肪族環式基,以由金剛烷、降莰烷(norbornane)、異莰烷、三環癸烷、四環十二烷等多環鏈烷去除1個以上之氫原子所得之基為較佳。
前述鏈狀之烷基,以碳數為1~10為佳,具體而言,例如,甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基等直鏈狀之烷基;1-甲基乙基、1-甲基丙基、2-甲基丙基、1-甲基丁基、2-甲基丁基、3-甲基丁基、1-乙基丁基、2-乙基丁基、1-甲基戊基、2-甲基戊基、3-甲基戊基、4-甲基戊基等支鏈狀之烷基等。
前述鏈狀之烷基,以取代基為具有氟原子之氟化烷基為佳。取代基為具有氟原子之氟化烷基之碳數,以1~11為佳,以1~8為較佳,以1~4為更佳。
該氟化烷基,可含有氟原子以外的原子。氟原子以外的原子,例如,氧原子、硫原子、氮原子等。
Rd1,以構成直鏈狀之烷基的一部份或全部的氫原子被氟原子所取代之氟化烷基為佳,以構成直鏈狀之烷基的全部氫原子被氟原子所取代之氟化烷基(直鏈狀之全氟烷基)為特佳。
以下為(d1-1)成份之陰離子部的較佳具體例示。
式(d1-1)中,Mm+為m價之有機陽離子。
Mm+之有機陽離子,並未有特別之限定,例如,後述之通式(ca-1)~(ca-4)所分別表示之陽離子為相同之內容為較佳之例示,以後述之式(ca-1-1)~(ca-1-63)所分別表示之陽離子為較佳。
(d1-1)成份,可單獨使用1種,或將2種以上組合使用亦可。
式(d1-2)中,Rd2為可具有取代基環式基、可具有取代基之鏈狀之烷基,或可具有取代基之鏈狀之烯基,例如與前述式(d1-1)中之Rd1為相同之內容等。
但,Rd2中,S原子所鄰接之碳原子,視為不鍵結氟原子(未被氟所取代)者。如此,(d1-2)成份之陰離子會形成適度之弱酸陰離子,而提高(D1)成份之抑制(Quenching)能力。
其中Rd2又以可具有取代基脂肪族環式基為佳,以由金剛烷、降莰烷(norbornane)、異莰烷、三環癸烷、四環十二烷等去除1個以上之氫原子所得之基(可具有取代基);由樟腦烷等去除1個以上之氫原子所得之基為較佳。
Rd2之烴基亦可具有取代基,該取代基例如與前述式(d1-1)中之Rd1中之烴基(芳香族烴基、脂肪族烴基)所可具有的取代基為相同之內容等。
以下為(d1-2)成份之陰離子部的較佳具體例示。
式(d1-2)中,Mm+為m價之有機陽離子,其與前述式(d1-1)中之Mm+為相同之內容。
(d1-2)成份,可單獨使用1種,或將2種以上組合使用亦可。
式(d1-3)中,Rd3為可具有取代基之環式基、可具有取代基之鏈狀之烷基,或可具有取代基之鏈狀之烯基,其與前述式(d1-1)中之Rd1為相同之內容等。
其中,Rd3又以含有氟原子之環式基、鏈狀之烷基,
或鏈狀之烯基為佳。該些之中,又以氟化烷基為佳,以與前述Rd1之氟化烷基為相同之內容為較佳。
式(d1-3)中,Rd4為可具有取代基環式基、可具有取代基之鏈狀之烷基,或可具有取代基之鏈狀之烯基,例如與前述式(d1-1)中之Rd1為相同之內容等。其中,又以可具有取代基之烷基、烷氧基、烯基、環式基為佳。
Rd4中之烷基,以碳數1~5之直鏈狀或支鏈狀之烷基為佳,具體而言,例如,甲基、乙基、丙基、異丙基、n-丁基、異丁基、tert-丁基、戊基、異戊基、新戊基等。該Rd4中之烷基的一部份氫原子可被羥基、氰基等所取代。
Rd4中之烷氧基,以碳數1~5之烷氧基為佳,碳數1~5之烷氧基,具體而言,例如,甲氧基、乙氧基、n-丙氧基、iso-丙氧基、n-丁氧基、tert-丁氧基等。其中又以甲氧基、乙氧基為佳。
Rd4中之烯基,例如與上述Rd1為相同之內容等,又以乙烯基、丙烯基(烯丙基)、1-甲基丙烯基、2-甲基丙烯基為佳。
該些之基所再具有之取代基,例如可具有碳數1~5之鹵化烷基。
Rd4中之環式基,例如與上述Rd1為相同之內容等,又以由環戊烷、環己烷、金剛烷、降莰烷(norbornane)、異莰烷、三環癸烷、四環十二烷等環鏈烷去除1個的氫原子所得之脂環式基,或,苯基、萘基等
芳香族基為佳。Rd4為該脂環式基之情形,可使光阻組成物良好地溶解於有機溶劑,而可得到良好的微影蝕刻特性。又,Rd4為芳香族基之情形,於使用EUV等作為曝光光源之微影蝕刻中,可使該光阻組成物之光吸收效率更佳,使感度或微影蝕刻特性更良好。
式(d1-3)中,Yd1為單鍵或二價之鍵結基。
Yd1中之2價之鍵結基,並未有特別之限定,例如,可具有取代基之2價之烴基(脂肪族烴基、芳香族烴基)、含雜原子之2價之鍵結基等。該些分別與前述式(a2-1)中之Ya21之2價鍵結基的說明所列舉者為相同之內容等。
Yd1,以羰基、酯鍵結、醯胺鍵結、伸烷基或該些之組合為佳。伸烷基,以直鏈狀或支鏈狀之伸烷基為佳,以伸甲基或伸乙基為較佳。
以下為(d1-3)成份之陰離子部的較佳具體例示。
式(d1-3)中,Mm+為m價之有機陽離子,其與前述式(d1-1)中之Mm+為相同之內容。
(d1-3)成份,可單獨使用1種,或將2種以上組合使用亦可。
(D1)成份,可單獨使用1種亦可、將2種以上組合使用亦可。
上述之中,(D1)成份又以使用由上述(d1-1)成份、(d1-2)成份及(d1-3)成份所成群所選出之1種以
上的化合物為佳,以使用(d1-2)成份為特佳。
光阻組成物中之(D1)成份之含量,相對於(A)成份100質量份,以0.5~10質量份為佳,以0.5~8質量份為較佳,以1~8質量份為更佳。
(D1)成份之含量為下限值以上時,特別是容易得到良好的微影蝕刻特性及光阻圖型形狀。另一方面,(D1)成份之含量為上限值以下時,可維持良好之感度,亦可得到優良之產率。
前述之(d1-1)成份、(d1-2)成份之製造方法,並未有特別之限定,其可以公知之方法予以製造。
又,(d1-3)成份之製造方法,並未有特別之限定,例如,可使用US2012-0149916號公報所記載之方法製造。
本發明之光阻組成物中,除上述(A)成份、(N)成份及(D1)成份以外,以再含有經由曝光而產生酸之酸產生劑成份(B)(以下,亦稱為「(B)成份」)者為佳。
(B)成份,並未有特別之限定,其可使用目前為止
被提案作為化學增幅型光阻用之酸產生劑者。
該些酸產生劑,例如,錪鹽或鋶鹽等鎓鹽系酸產生劑、肟磺酸酯系酸產生劑、雙烷基或雙芳基磺醯重氮甲烷類、聚(雙磺醯基)重氮甲烷類等重氮甲烷系酸產生劑、硝基苄基磺酸酯系酸產生劑、亞胺磺酸酯系酸產生劑、二碸系酸產生劑等多種成份等。其中,又以使用鎓鹽系酸產生劑為佳。
鎓鹽系酸產生劑,例如,可使用下述之通式(b-1)所表示之化合物(以下,亦稱為「(b-1)成份」)、通式(b-2)所表示之化合物(以下,亦稱為「(b-2)成份」),或通式(b-3)所表示之化合物(以下,亦稱為「(b-3)成份」)。
式(b-1)中,R101為可具有取代基之環式基、可具有取代基之鏈狀之烷基,或可具有取代基之鏈狀之烯基,例如與前述式(d1-1)中之Rd1為相同之內容等。
其中,R101,又以可具有取代基之環式基為佳,以可具有取代基之環狀之烴基為較佳。更具體而言,例如,以由苯基、萘基、多環鏈烷去除1個以上之氫原子所得之基、前述式(a2-r-1)~(a2-r-7)所分別表示之含內酯之環式基、上述通式(a5-r-1)~(a5-r-4)所分別表示之含-SO2-之環式基等為佳。
式(b-1)中,Y101為單鍵或含有氧原子的2價之鍵結基。
Y101為含有氧原子的2價之鍵結基之情形,該Y101亦可含有氧原子以外的原子。氧原子以外的原子,例如碳原子、氫原子、硫原子、氮原子等。
含有氧原子的2價之鍵結基,例如,氧原子(醚鍵結:-O-)、酯鍵結(-C(=O)-O-)、氧基羰基(-O-C(=O)-)、醯胺鍵結(-C(=O)-NH-)、羰基(-C(=O)-)、碳酸酯鍵結(-O-C(=O)-O-)等之非烴系的含氧原子之鍵結基;該非烴系的含氧原子之鍵結基與伸烷基之組合等。該組合中,可再鍵結磺醯基(-SO2-)。該組合,例如下述
式(y-a1-1)~(y-a1-7)所分別表示之鍵結基等。
V’102中之2價之飽和烴基,以碳數1~30之伸烷基為佳。
V’101及V’102中之伸烷基,可為直鏈狀之伸烷基亦可、支鏈狀之伸烷基亦可,又以直鏈狀之伸烷基為佳。
V’101及V’102中之伸烷基,具體而言,例如,伸甲基[-CH2-];-CH(CH3)-、-CH(CH2CH3)-、-C(CH3)2-、-C(CH3)(CH2CH3)-、-C(CH3)(CH2CH2CH3)-、-C(CH2CH3)2-等之烷基伸甲基;伸乙基[-CH2CH2-];-CH(CH3)CH2-、-CH(CH3)CH(CH3)-、-C(CH3)2CH2-、-CH(CH2CH3)CH2-等之烷基伸乙基;伸三甲基(n-伸丙基)[-CH2CH2CH2-];-CH(CH3)CH2CH2-、-CH2CH(CH3)CH2-等之烷基伸三甲基;伸四甲基[-CH2CH2CH2CH2-];-CH(CH3)CH2CH2CH2-
、-CH2CH(CH3)CH2CH2-等之烷基伸四甲基;伸五甲基[-CH2CH2CH2CH2CH2-]等。
又,V’101或V’102中,前述伸烷基中的一部份伸甲基,可被碳數5~10之2價之脂肪族環式基所取代。該脂肪族環式基,以由前述式(a1-r-1)中之Ra’3之環狀之脂肪族烴基再去除1個氫原子所得之2價之基為佳,以環伸己基、1,5-伸金剛烷基或2,6-伸金剛烷基為較佳。
Y101,以含有酯鍵結或醚鍵結之2價之鍵結基為佳,以上述式(y-a1-1)~(y-a1-5)所分別表示之鍵結基為佳。
式(b-1)中,V101為單鍵,伸烷基,或氟化伸烷基。V101中之伸烷基、氟化伸烷基,以碳數1~4者為佳。V101中之氟化伸烷基,例如,V101中之伸烷基的氫原子的一部份或全部被氟原子所取代之基等。其中,又以V101為單鍵,或碳數1~4之氟化伸烷基為佳。
式(b-1)中,R102為氟原子或碳數1~5之氟化烷基。R102以氟原子或碳數1~5之全氟烷基為佳,以氟原子為較佳。
(b-1)成份之陰離子部之具體例,例如,Y101為單鍵之情形,可例如三氟甲烷磺酸酯陰離子或全氟丁烷磺酸酯陰離子等氟化烷基磺酸酯陰離子;Y101為含有氧原子的2價之鍵結基之情形,例如,下述式(an-1)~(an-3)之任一者所表示之陰離子等。
R”101、R”102及R”103之可具有取代基之脂肪族環式基,以前述R101中之環狀之脂肪族烴基所例示之基為佳。前述取代基,例如與可取代R101中之環狀之脂肪族烴基的取代基為相同之內容等。
R”103中之可具有取代基之芳香族環式基,以前述R101中之環狀之烴基中之芳香族烴基所例示之基為佳。前述取代基,例如與可取代R101中之該芳香族烴基的取代基為相同之內容等。
R”101中之可具有取代基之鏈狀之烷基,以前
述R101中之鏈狀之烷基所例示之基為佳。R”103中之可具有取代基之鏈狀之烯基,以前述R101中之鏈狀之烯基所例示之基為佳。
式(b-2)中,R104、R105,為各自獨立之可具有取代基之環式基、可具有取代基之鏈狀之烷基,或可具有取代基之鏈狀之烯基,其分別與式(b-1)中之R101為相同之內容等。但,R104、R105可相互鍵結形成環。
R104、R105,以可具有取代基之鏈狀之烷基為佳,以直鏈狀或支鏈狀之烷基,或直鏈狀或支鏈狀之氟化烷基為較佳。
該鏈狀之烷基之碳數以1~10為佳,較佳為碳數1~7,更佳為碳數1~3。R104、R105之鏈狀之烷基之碳數,於上述碳數之範圍內時,就對光阻溶劑亦具有良好溶解性等理由,以越小越佳。又,R104、R105之鏈狀之烷基中,被氟原子所取代之氫原子的數目越多時,其酸之強度越強,又,以其可提高對200nm以下的高能量光或電子線的透明性等,而為較佳。前述鏈狀之烷基中之氟原子之比例,即氟化率,較佳為70~100%,更佳為90~100%,最佳為,全部的氫原子被氟原子所取代之全氟烷基。
式(b-2)中,V102、V103,為各自獨立之單鍵,伸烷基,或氟化伸烷基,其分別與式(b-1)中之V101為相同之內容等。
式(b-2)中,L101~L102各自獨立為單鍵或氧原子。
式(b-3)中,R106~R108,為各自獨立之可具有取代基之環式基、可具有取代基之鏈狀之烷基,或可具有取代基之鏈狀之烯基,其分別與式(b-1)中之R101為相同之內容等。
L103~L105,為各自獨立之單鍵、-CO-或-SO2-。
式(b-1)、(b-2)及(b-3)中,M’m+為m價之鎓陽離子,其中又以鋶陽離子或錪陽離子為佳,以下述之通式(ca-1)~(ca-4)所分別表示之陽離子為特佳。
R201~R207,及R211~R212中之芳基,例如碳數6~20之無取代之芳基等,又以苯基、萘基為佳。
R201~R207,及R211~R212中之烷基,以鏈狀或環狀烷基,且為碳數1~30者為佳。
R201~R207,及R211~R212中之烯基,其碳數以2~10為佳。
R201~R207,及R210~R212所可具有的取代基,例如,烷基、鹵原子、鹵化烷基、羰基、氰基、胺基、芳基、下述式(ca-r-1)~(ca-r-7)所分別表示之基等。
R’201之可具有取代基之環式基、可具有取代基之鏈狀之烷基,或可具有取代基之鏈狀之烯基,除上述
式(b-1)中之R101為相同之內容之例示以外,可具有取代基之環式基或可具有取代基之鏈狀之烷基,又例如與上述式(a1-r-2)所表示之酸解離性基為相同之內容。
R201~R203、R206~R207、R211~R212為相互鍵結,並與式中之硫原子共同形成環之情形,其可介由硫原子、氧原子、氮原子等雜原子,或羰基、-SO-、-SO2-、-SO3-、-COO-、-CONH-或-N(RN)-(該RN為碳數1~5之烷基)等官能基予以鍵結。所形成之環中,該式中之硫原子為包含於該環骨架中的1個之環,包含硫原子,以3~10員環為佳,以5~7員環為特佳。所形成之環的具體例,例如噻吩環、噻唑環、苯併噻吩環、噻嗯環、苯併噻吩環、二苯併噻吩環、9H-噻噸(thioxanthene)環、噻噸酮(Thioxanthone)環、噻嗯環、啡噁噻(Phenoxathiine)環、四氫噻吩鎓環、四氫硫代吡喃環等。
R208~R209,表示各自獨立之氫原子或碳數1~5之烷基,氫原子或碳數1~3之烷基為佳,為烷基之情形,其亦可相互鍵結形成環。
R210為,可具有取代基之芳基、可具有取代基之烷基、可具有取代基之烯基,或可具有取代基之含-SO2-之環式基。
R210中之芳基,例如碳數6~20之無取代之芳基等,又以苯基、萘基為佳。
R210中之烷基,以鏈狀或環狀烷基,且為碳數1~30
者為佳。
R210中之烯基,其碳數以2~10為佳。
R210中,可具有取代基之含-SO2-之環式基,例如與上述通式(a2-1)中之Ra21之「含-SO2-之環式基」為相同之內容等,又以上述通式(a5-r-1)所表示之基為佳。
Y201,表示各自獨立之伸芳基、伸烷基或伸烯基。
Y201中之伸芳基,例如,由上述式(b-1)中之R101中之芳香族烴基所例示之芳基去除1個氫原子所得之基等。
Y201中之伸烷基、伸烯基,例如,與上述通式(a1-1)中之Va1中之作為2價之烴基的脂肪族烴基為相同之內容等。
前述式(ca-4)中,x為1或2。
W201為(x+1)價,即2價或3價之鍵結基。
W201中之2價之鍵結基,以可具有取代基之2價之烴基為佳,可例如與前述通式(a2-1)中之Ya21為相同內容之烴基。W201中之2價之鍵結基,可為直鏈狀、支鏈狀、環狀之任一者皆可,又以環狀為佳。其中又以伸芳基的兩端組合2個羰基所得之基為佳。伸芳基,例如,伸苯基、伸萘基等,又以伸苯基為特佳。
W201中之3價之鍵結基,例如,由前述W201中之2價之鍵結基去除1個氫原子所得之基、前述2價之鍵結基再與前述2價之鍵結基鍵結之基等。W201中之3價之鍵結
基,以伸芳基鍵結2個羰基所得之基為佳。
式(ca-1)所表示之較佳之陽離子,具體而言,例如,下述式(ca-1-1)~(ca-1-63)所分別表示之陽離子等。
前述式(ca-3)所表示之較佳之陽離子,具體而言,例如,下述式(ca-3-1)~(ca-3-6)所分別表示之陽離子等。
前述式(ca-4)所表示之較佳之陽離子,具體而言,例如,下述式(ca-4-1)~(ca-4-2)所分別表示之陽離子等。
本發明中,光阻組成物中,(B)成份以使用具有由前述之通式(ca-1)、(ca-3)所表示之陽離子所成群所選出之1個以上的陽離子,或,具有通式(b-1)所表示之化合物((b-1)成份)之陰離子部的陰離子的成份為較佳者。
其中,(B)成份,又以使用具有由下述之通式(ca-11)、(ca-12)、(ca-3)所表示之陽離子所成群所選出之1個以上的陽離子,或,具有下述通式(Ban-1)所表示之陰離子的成份者為較佳,以使用具有下述通式(ca-11)所表示之陽離子,或,具有下述通式(Ban-1)所表示之陰離子的成份者為更佳,以使用下述通式(ca-11)所表示之陽離子,與下述通式(Ban-1)所表示之陰離子
所形成之酸產生劑為特佳。
前述式中,R213~R215,為各自獨立之可具有取代基之芳基、可具有取代基之烷基或可具有取代基之烯基,或,可相互鍵結並與式中之硫原子共同形成環亦可。該R213~R215,與前述式(ca-1)中之R201~R203為相同之內容。
前述式中,R216表示可具有取代基之芳基、可具有取代基之烷基,或可具有取代基之烯基。該R216與前述式(ca-1)中之R201~R203為相同之內容。
R217及R218,為各自獨立之烷基、乙醯基、烷氧基、羧基、羥基或羥烷基。R217及R218中,烷基以碳數1~5之烷基為佳,其中又以直鏈狀或支鏈狀之烷基為較佳,以甲基、乙基、丙基、異丙基、n-丁基,或tert-丁基為特佳。烷氧基,以碳數1~5之烷氧基為佳,其中又以直鏈狀或支鏈狀之烷氧基為較佳,以甲氧基、乙氧基為特佳。羥烷基,以上述烷基中之一個或複數個的氫原子被羥基所取代之基為佳,例如,羥甲基、羥乙基、羥丙基等。
n1為0~3之整數,以0~2之整數為佳,以0或1為較佳。
n2為0~2之整數,0或1為佳。
該通式(ca-3)所表示之陽離子,與前述通式(ca-3)所表示之陽離子為相同之內容。
前述式中,R101、V101、R102,與前述通式(b-1)中之R101、V101、R102為相同之內容。
前述式中,Y102為具有-C(=O)-O-的2價之鍵結基。具體而言,例如,前述通式(b-1)中之Y101所例示之「含有氧原子的2價之鍵結基」中,具有-C(=O)-O-之2價之鍵結基等。又,該2價之鍵結基中之「-C(=O)-O-」之方向,可為-C(=O)-O-及-O-C(=O)-中之任一向皆可。
(B)成份,可單獨使用1種上述酸產生劑亦可、將2種以上組合使用亦可。
本發明之光阻組成物含有(B)成份之情形,(B)成份之含量,相對於(A)成份100質量份,以0.5~60質量份為佳,以1~50質量份為較佳,以1~40質量份為更佳。(B)成份之含量於上述範圍內時,可充份進行圖型之形成。又,光阻組成物之各成份溶解於有機溶劑之際,可得到均勻之溶液,且具有良好的保存安定性而為更佳。
本發明之光阻組成物中,可含有不相當於上述(N)成份及(D1)成份的含氮有機化合物成份(以下,亦稱為「(D2)成份」)。
(D2)成份,只要為具有作為酸擴散控制劑之作用,且,不相當於(N)成份及(D1)成份之成份時,並未有特別之限定,而可使用公知之成份即可。其中又以脂肪族胺為佳,又特別是以二級脂肪族胺或三級脂肪族胺為佳。
脂肪族胺係指,具有1個以上脂肪族基之胺,該脂肪族基的碳數以1~12為佳。
脂肪族胺係指,氨NH3中的至少1個氫原子被碳數12以下之烷基或羥烷基所取代之胺(烷基胺或烷醇胺)或環式胺等。
烷基胺及烷醇胺之具體例如,n-己基胺、n-庚基胺、n-辛基胺、n-壬基胺、n-癸基胺等單烷基胺;二乙基胺、二-n-丙基胺、二-n-庚基胺、二-n-辛基胺、二環己基胺等二烷基胺;三甲基胺、三乙基胺、三-n-丙基胺、三-n-丁基胺、三-n-戊基胺、三-n-己基胺、三-n-庚基胺、三-n-辛基胺、三-n-壬基胺、三-n-癸基胺、三-n-十二烷基胺等三烷基胺;二乙醇胺、三乙醇胺、二異丙醇胺、三異丙醇胺、二-n-辛醇胺、三-n-辛醇胺等之烷醇胺等。該些之中,又以碳數5~10的三烷基胺為更佳,以三-n-戊基胺或三-n-辛基胺為特佳。
環式胺,例如,含有作為雜原子的氮原子之雜環化合物等。該雜環化合物,可為單環式者(脂肪族單
環式胺)亦可、多環式者(脂肪族多環式胺)亦可。
脂肪族單環式胺,具體而言,例如,哌啶、哌嗪等。
脂肪族多環式胺,以碳數為6~10者為佳,具體而言,例如,1,5-二氮雜雙環[4.3.0]-5-壬烯、1,8-二氮雜雙環[5.4.0]-7-十一烯、伸六甲基四胺、1,4-二氮雜雙環[2.2.2]辛烷等。
其他之脂肪族胺,例如,三(2-甲氧基甲氧基乙基)胺、三{2-(2-甲氧基乙氧基)乙基}胺、三{2-(2-甲氧基乙氧基甲氧基)乙基}胺、三{2-(1-甲氧基乙氧基)乙基}胺、三{2-(1-乙氧基乙氧基)乙基}胺、三{2-(1-乙氧基丙氧基)乙基}胺、三[2-{2-(2-羥乙氧基)乙氧基}乙基]胺、三乙醇胺三乙酸酯等,三乙醇胺三乙酸酯為佳。
又,(D2)成份,亦可使用芳香族胺。
芳香族胺,例如,4-二甲基胺基吡啶、吡咯、吲哚、吡唑、咪唑或該些衍生物、三苄胺、2,6-二異丙基苯胺、N-tert-丁氧基羰咯啶等。
(D2)成份,可單獨使用亦可、將2種以上組合使用亦可。
(D2)成份,相對於(A)成份100質量份,通常為使用0.01~5質量份之範圍。於上述範圍內時,可提高光阻圖型形狀、存放之經時安定性等。
本發明之光阻組成物,就賦予光阻膜撥水性之目的,亦可含有氟添加劑(以下,亦稱為「(F)成份」)。
(F)成份,例如,可使用特開2010-002870號公報、特開2010-032994號公報、特開2010-277043號公報、特開2011-13569號公報、特開2011-128226號公報所記載之含氟高分子化合物。
(F)成份,更具體而言,例如,具有下述式(f1-1)所表示之結構單位(f1)的聚合物等。前述聚合物,例如,以僅由下述式(f1-1)所表示之結構單位(f1)所形成之聚合物(均聚物);下述式(f1-1)所表示之結構單位(f1)與前述結構單位(a1)所形成之共聚物;下述式(f1-1)所表示之結構單位(f1),與丙烯酸或甲基丙烯酸所衍生之結構單位,與前述結構單位(a1)所形成之共聚物為佳。其中,可與下述式(f1-1)所表示之結構單位(f1)共聚的前述結構單位(a1),以1-乙基-1-環辛基(甲基)丙烯酸酯所衍生之結構單位為佳。
式(f1-1)中,鍵結於α位之碳原子之R與前述為相同之內容。R,以氫原子或甲基為佳。
式(f1-1)中,Rf102及Rf103之鹵原子,例如,氟原子、氯原子、溴原子、碘原子等,特別是以氟原子為佳。Rf102及Rf103之碳數1~5之烷基,例如與上述R之碳數1~5之烷基為相同之內容,又以甲基或乙基為佳。Rf102及Rf103之碳數1~5之鹵化烷基,具體而言,例如,上述碳數1~5之烷基的氫原子的一部份或全部被鹵原子所取代之基等。該鹵原子,例如,氟原子、氯原子、溴原子、碘原子等,特別是以氟原子為佳。其中又以Rf102及Rf103為,氫原子、氟原子,或碳數1~5之烷基為佳,以氫原子、氟原子、甲基,或乙基為更佳。
式(f1-1)中,nf1為1~5之整數,以1~3之整數為佳,以1或2為較佳。
式(f1-1)中,Rf101為含有氟原子之有機基,又以含有氟原子之烴基為佳。
含有氟原子之烴基,可為直鏈狀、支鏈狀或環狀之任一者皆可,又以碳數為1~20為佳,以碳數1~15為較佳,以碳數1~10為特佳。
又,含有氟原子之烴基,以該烴基中之25%以上的氫
原子被氟化者為佳,以50%以上被氟化者為較佳,60%以上被氟化者,以其可提高浸潤曝光時光阻膜的疏水性,而為特佳。
其中,Rf101又以碳數1~5之氟化烴基為特佳,以三氟甲基、-CH2-CF3、-CH2-CF2-CF3、-CH(CF3)2、-CH2-CH2-CF3、-CH2-CH2-CF2-CF2-CF2-CF3為最佳。
(F)成份之質量平均分子量(Mw)(凝膠滲透色層分析法之聚苯乙烯換算基準),以1000~50000為佳,以5000~40000為較佳,以10000~30000為最佳。於該範圍之上限值以下時,作為光阻使用時,對於光阻溶劑可得到充分之溶解性,於該範圍之下限值以上時,可具有良好之耐乾蝕刻性或光阻圖型截面形狀。
(F)成份之分散度(Mw/Mn),以1.0~5.0為佳,以1.0~3.0為較佳,以1.2~2.5為最佳。
(F)成份,可單獨使用1種,或將2種以上合併使用亦可。
(F)成份,相對於(A)成份100質量份,為使用0.5~10質量份之比例。
本發明之光阻組成物中,可配合所期待之目的,適當地添加含有具有混合性之添加劑,例如改良光阻膜性能所附加的樹脂、溶解抑制劑、可塑劑、安定劑、著色劑、抗暈劑、染料等。
但,本發明之光阻組成物中,以不添加含有有機羧酸,及磷之含氧酸及該衍生物所成群所選出之至少1種的化合物(E)(以下,亦稱為「(E)成份」)為佳。本發明之光阻組成物中,不含有(E)成份時,將更不容易產生感度劣化或經時劣化等。
(E)成份中,有機羧酸,例如,乙酸、丙二酸、檸檬酸、蘋果酸、琥珀酸、安息香酸、水楊酸為較佳例示。
磷之含氧酸,例如,磷酸、膦酸、次膦酸等,該些之中又以膦酸為特佳。
磷之含氧酸的衍生物,例如,上述含氧酸的氫原子被烴基所取代之酯等,前述烴基,例如,碳數1~5之烷基、碳數6~15之芳基等。
磷酸的衍生物,例如,磷酸二-n-丁酯、磷酸二苯酯等磷酸酯等。
膦酸的衍生物,例如,膦酸二甲酯、膦酸-二-n-丁酯、膦酸苯酯、膦酸二苯酯、膦酸二苄酯等膦酸酯等。
次膦酸的衍生物,例如,次膦酸酯或次膦酸苯酯等。
本發明之光阻組成物,可將光阻材料溶解於有機溶劑(以下,亦稱為「(S)成份」)予以製得。
(S)成份,只要可溶解所使用之各成份,形成均勻的溶液之成份即可,其可由以往作為化學增幅型光阻之溶劑的公知成份中,適當選擇使用任意之1種或2種以上成
份。
例如,γ-丁內酯等內酯類;丙酮、甲基乙基酮(MEK)、環己酮、甲基-n-戊酮、甲基異戊酮、2-庚酮等酮類;乙二醇、二乙二醇、丙二醇、二丙二醇等多元醇類;乙二醇單乙酸酯、二乙二醇單乙酸酯、丙二醇單乙酸酯,或二丙二醇單乙酸酯等具有酯鍵結之化合物、前述多元醇類或前述具有酯鍵結之化合物之單甲基醚、單乙基醚、單丙基醚、單丁基醚等單烷醚或單苯基醚等具有醚鍵結之化合物等多元醇類之衍生物[該些之中,又以丙二醇單甲基醚乙酸酯(PGMEA)、丙二醇單甲基醚(PGME)為佳];二噁烷等環式醚類,或乳酸甲酯、乳酸乙酯(EL)、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、丙酮酸甲酯、丙酮酸乙酯、甲氧基丙酸甲酯、乙氧基丙酸乙酯等酯類;苯甲醚、乙基苄基醚、甲苯酚基(Cresyl)甲基醚、二苯基醚、二苄基醚、苯乙醚、丁基苯基醚、乙基苯、二乙基苯、戊基苯、異丙基苯、甲苯、二甲苯、異丙苯、三甲苯等芳香族系有機溶劑、二甲基磺內酯(DMSO)等。
該些有機溶劑可單獨使用亦可,或以2種以上之混合溶劑方式使用亦可。
其中,又以PGMEA、PGME、γ-丁內酯、EL為佳。
又,PGMEA與極性溶劑混合所得之混合溶劑亦佳。該添加比(質量比)可於考慮PGMEA與極性溶劑之相溶性等之後,再作適當之決定即可,較佳為以1:9~9:1,更佳為以2:8~8:2之範圍內為佳。
更具體而言,添加作為極性溶劑之EL或環己酮之情形,PGMEA:EL或環己酮之質量比,較佳為1:9~9:1,更佳為2:8~8:2。又,添加作為極性溶劑之PGME之情形,PGMEA:PGME之質量比,較佳為1:9~9:1,更佳為2:8~8:2,更佳為3:7~7:3。
又,(S)成份,其他又例如由PGMEA及EL之中所選出之至少1種,與γ-丁內酯之混合溶劑亦佳。該情形中,混合比例,依前者與後者之質量比而言,較佳為70:30~95:5。
(S)成份之使用量並未有特別之限定,其可依可塗佈於基板等之濃度,配合塗佈膜厚度等作適當之設定。一般為使光阻組成物之固體成份濃度為1~20質量%,較佳為2~15質量%之範圍內使用。
本發明之光阻組成物為顯示高感度,且,可得到優良之保存安定性、良好的微影蝕刻特性。
本發明之光阻組成物中,除前述基材成份(A)以外,再含有共軛酸之pKa為0~7的前述含氮化合物(N)時,可使保存中之酸向(A)成份之作用受到抑制,而可得到優良之保存安定性。又,(N)成份,於沸點為50~200℃時,於光阻膜形成時可形成氣化而排出於反應系外。如此,於光阻圖型之形成中,將不容易產生感度降低之情形。此外,於與前述光鹼鈍化劑(D1)併用時,於光阻膜之曝光部與未曝光部間容易得到良好之反差。經由上述相乘性作用,即可形成具有良好微影蝕刻特
性之光阻圖型。
本發明之光阻組成物,可使用於鹼顯影製程、溶劑顯影製程中之任一製程。例如(A)成份為(A-1)成份之情形,於鹼顯影製程中可使用於形成正型之光阻圖型之方法亦可,於溶劑顯影製程中可使用於形成負型之光阻圖型之方法亦可。
本發明之第二態樣中之光阻圖型之形成方法為包含,使用前述本發明之光阻組成物於支撐體上形成光阻膜之步驟、使前述光阻膜曝光之步驟,及使前述光阻膜顯影,以形成光阻圖型之步驟。
本發明之光阻圖型之形成方法,例如可依以下之方式進行。
首先,將前述本發明之光阻組成物使用旋轉塗佈器等塗佈於支撐體上,例如於80~150℃之溫度條件下,施以40~120秒鐘,較佳為60~90秒鐘之燒焙(Post Apply Bake(PAB))處理,以形成光阻膜。
其次,例如使用ArF曝光裝置、電子線描繪裝置、EUV曝光裝置等曝光裝置,介由形成特定圖型的遮罩(遮罩圖型)對該光阻膜進行曝光,或不介由遮罩圖型而使用電子線直接照射以進行描繪等進行選擇性曝光後,例如於80~150℃之溫度條件下,施以40~120秒鐘,較佳為60~90秒鐘的燒焙(Post Exposure Bake(PEB))處理。
隨後,對前述光阻膜進行顯影處理。顯影處理,於鹼顯影製程之情形,為使用鹼顯影液,溶劑顯影製程之情形,為使用含有有機溶劑之顯影液(有機系顯影液)進行。
顯影處理後,較佳為進行洗滌處理。洗滌處理,於鹼顯影製程之情形,以使用純水進行水洗滌為佳,於溶劑顯影製程之情形,以使用含有有機溶劑之洗滌液為佳。
溶劑顯影製程之情形,於前述顯影處理或洗滌處理後,亦可使用超臨界流體去除附著於圖型上之顯影液或洗滌液。
於顯影處理後或洗滌處理後,為進行乾燥處理。又,依情況之不同,於上述顯影處理後亦可進行燒焙處理(Post Bake)。依此方式,即可製得光阻圖型。
支撐體,並未有特別之限定,其可使用以往公知之成份,可例如,電子部品用之基板,或形成有特定配線圖型之基板等例示。更具體而言,例如,矽晶圓、銅、鉻、鐵、鋁等金屬製之基板,或玻璃基板等。配線圖型之材料,例如可使用銅、鋁、鎳、金等。
又,支撐體亦可為,於上述基板上,設置有無機系及/或有機系之膜者。無機系之膜,例如,無機抗反射膜(無機BARC)等。有機系之膜,例如,有機抗反射膜(有機BARC)或多層光阻法中之下層有機膜等有機膜等。
其中,多層光阻法係指,於基板上,設置至少一層的
有機膜(下層有機膜),與至少一層的光阻膜(上層光阻膜),以形成於上層光阻膜之光阻圖型作為遮罩,對下層有機膜進行圖型形成(Patterning)之方法,而可形成具有高長徑比之圖型。即,依多層光阻法時,可確保下層有機膜所需要之厚度,並使光阻膜薄膜化,而可形成具有高長徑比之微細圖型。
多層光阻法中,基本上,可分為具有上層光阻膜,與下層有機膜之二層結構的方法(2層光阻法),與上層光阻膜與下層有機膜之間,設有一層以上的中間層(金屬薄膜等)之三層以上的多層結構之方法(3層光阻法)。
曝光所使用之波長,並未有特別之限定,其可使用ArF準分子雷射、KrF準分子雷射、F2準分子雷射、EUV(極紫外線)、VUV(真空紫外線)、EB(電子線)、X線、軟X線等輻射線進行。前述光阻組成物,對於KrF準分子雷射、ArF準分子雷射、EB或EUV用具有高度有用性,對於ArF準分子雷射、EB或EUV用特別有用。
光阻膜之曝光方法,可為於空氣或氮氣等惰性氣體中所進行之通常曝光(乾式曝光)亦可、浸潤式曝光(Liquid Immersion Lithography)亦可。
浸潤式曝光為,預先於光阻膜與曝光裝置之最下位置的透鏡之間,充滿具有折射率較空氣之折射率為大之溶劑(浸潤介質),並於該狀態下進行曝光(浸潤曝光)之曝光方法。
浸潤介質,以具有折射率較空氣之折射率為大,且,較被曝光之光阻膜所具有之折射率為更小的溶劑為佳。該溶劑的折射率,只要為前述範圍內時,並未有特別之限定。
具有較空氣之折射率為大,且,較前述光阻膜之折射率為更小之折射率的溶劑,例如,水、氟系惰性液體、矽系溶劑、烴系溶劑等。
氟系惰性液體之具體例,例如,C3HCl2F5、C4F9OCH3、C4F9OC2H5、C5H3F7等氟系化合物為主成份之液體等,其沸點以70~180℃者為佳,以80~160℃者為較佳。氟系惰性液體為具有上述範圍之沸點者之時,於曝光結束後,可以簡便之方法去除浸液處理所使用之介質,而為較佳。
氟系惰性液體,特別是以烷基的全部氫原子被氟原子所取代之全氟烷基化合物為佳。全氟烷基化合物,具體而言,可例如全氟烷醚化合物或全氟烷基胺化合物等。
更具體而言,前述全氟烷醚化合物,可例如全氟(2-丁基-四氫呋喃)(沸點102℃),前述全氟烷基胺化合物,可例如全氟三丁基胺(沸點174℃)。
浸潤介質,就費用、安全性、環境問題、使用廣泛性等觀點,以使用水為較佳者。
鹼顯影製程中,顯影處理所使用之鹼顯影液,例如0.1~10質量%氫氧化四甲基銨(TMAH)水溶液等。
溶劑顯影製程中,顯影處理所使用之有機系顯影液所含有之有機溶劑,只要為可溶解(A)成份(曝光前之(A)成份)之溶劑即可,其可由公知之有機溶劑中,適當地選擇使用。具體而言,例如可使用酮系溶劑、酯系溶劑、醇系溶劑、腈系溶劑、醯胺系溶劑、醚系溶劑等極性溶劑、烴系溶劑等。
酮系溶劑為,結構中含有C-C(=O)-C之有機溶劑。酯系溶劑為,結構中含有C-C(=O)-O-C之有機溶劑。醇系溶劑為,結構中含有醇性羥基之有機溶劑,「醇性羥基」為,脂肪族烴基之碳原子上鍵結有羥基之意。腈系溶劑為,結構中含有腈基之有機溶劑。醯胺系溶劑為結構中含有醯胺基之有機溶劑。醚系溶劑為結構中含有C-O-C之有機溶劑。
有機溶劑之中,亦可存在複數種結構中含有上述各溶劑特徵的官能基之有機溶劑,該情形中,其相當於含有任一種該有機溶劑所具有之官能基的溶劑種類者。例如,二乙二醇單甲基醚,於上述分類中,為相當於醇系溶劑、醚系溶劑之任一者。
烴系溶劑,為由可被鹵化之烴所形成,為不具有鹵原子以外的取代基之烴溶劑。鹵原子,例如,氟原子、氯原子、溴原子、碘原子等,又以氟原子為佳。
有機系顯影液所含有之有機溶劑,於上述之中,以極性溶劑為佳,又以酮系溶劑、酯系溶劑、腈系溶劑等為佳。
各溶劑之具體例中,酮系溶劑,例如,1-辛酮、2-辛酮、1-壬酮、2-壬酮、丙酮、4-庚酮、1-己酮、2-己酮、二異丁基酮、環己酮、甲基環己酮、苯基丙酮、甲基乙基酮、甲基異丁基酮、乙醯丙酮、丙醯丙酮、紫羅蘭酮、二丙醯醇、乙醯卡必醇、苯乙酮、甲基萘基酮、異佛爾酮、丙烯碳酸酯、γ-丁內酯、甲基戊酮(2-庚酮)等。
酮系溶劑,以甲基戊酮(2-庚酮)為佳。
酯系溶劑,例如,乙酸甲酯、乙酸丁酯、乙酸乙酯、乙酸異丙酯、乙酸戊酯、乙酸異戊酯、甲氧基乙酸乙酯、乙氧基乙酸乙酯、丙二醇單甲基醚乙酸酯、乙二醇單乙基醚乙酸酯、乙二醇單丙基醚乙酸酯、乙二醇單丁基醚乙酸酯、乙二醇單苯基醚乙酸酯、二乙二醇單甲基醚乙酸酯、二乙二醇單丙基醚乙酸酯、二乙二醇單乙基醚乙酸酯、二乙二醇單苯基醚乙酸酯、二乙二醇單丁基醚乙酸酯、二乙二醇單乙基醚乙酸酯、2-甲氧基丁基乙酸酯、3-甲氧基丁基乙酸酯、4-甲氧基丁基乙酸酯、3-甲基-3-甲氧基丁基乙酸酯、3-乙基-3-甲氧基丁基乙酸酯、丙二醇單甲基醚乙酸酯、丙二醇單乙基醚乙酸酯、丙二醇單丙基醚乙酸酯、2-乙氧基丁基乙酸酯、4-乙氧基丁基乙酸酯、4-丙氧基丁基乙酸酯、2-甲氧基戊基乙酸酯、3-甲氧基戊基乙酸酯、4-甲氧基戊基乙酸酯、2-甲基-3-甲氧基戊基乙酸酯、3-甲基-3-甲氧基戊基乙酸酯、3-甲基-4-甲氧基戊基乙酸酯、4-甲基-4-甲氧基戊基乙酸酯、丙二醇二乙酸酯、
甲酸甲酯、甲酸乙酯、甲酸丁酯、甲酸丙酯、乳酸乙酯、乳酸丁酯、乳酸丙酯、碳酸乙酯、碳酸丙酯、碳酸丁酯、丙酮酸甲酯、丙酮酸乙酯、丙酮酸丙酯、丙酮酸丁酯、乙醯乙酸甲酯、乙醯乙酸乙酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、丙酸異丙酯、2-羥丙酸甲酯、2-羥丙酸乙酯、甲基-3-甲氧基丙酸酯、乙基-3-甲氧基丙酸酯、乙基-3-乙氧基丙酸酯、丙基-3-甲氧基丙酸酯等。
酯系溶劑,以乙酸丁酯為佳。
腈系溶劑,例如,乙腈、丙腈、戊腈、丁腈等。
有機系顯影液中,可配合必要性添加公知之添加劑。該添加劑例如界面活性劑等。界面活性劑,並未有特別之限定,例如可使用離子性或非離子性之氟系及/或矽系界面活性劑等。界面活性劑,以非離子性之界面活性劑為佳,氟系界面活性劑或矽系界面活性劑為較佳。
添加界面活性劑之情形,該添加量,相對於有機系顯影液之全量,通常為0.001~5質量%,以0.005~2質量%為佳,以0.01~0.5質量%為較佳。
顯影處理,可使用公知之顯影方法予以實施,例如,將支撐體浸漬於顯影液中維持一定時間之方法(浸漬法;Dip法)、使顯影液以表面張力覆蓋支撐體表面上,靜止特定時間之方法(攪拌法;Paddle法)、將顯影液噴霧於支撐體表面之方法(噴霧法;Spray法)、於依特定速度迴轉的支撐體上,以特定速度將顯影液塗出噴
嘴於掃瞄中將顯影液塗出附著之方法(Dynmic Dispense法)等等。
溶劑顯影製程中,顯影處理後之洗滌處理所使用之洗滌液中所含的有機溶劑,例如可由被列舉作為前述有機系顯影液所使用之有機溶劑的有機溶劑之中,不易溶解光阻圖型之溶劑中,適當地選擇使用。通常為使用由烴系溶劑、酮系溶劑、酯系溶劑、醇系溶劑、醯胺系溶劑及醚系溶劑所選出之至少1種類之溶劑。該些之中,又以由烴系溶劑、酮系溶劑、酯系溶劑、醇系溶劑及醯胺系溶劑所選出之至少1種類為佳,以由醇系溶劑及酯系溶劑所選出之至少1種類為較佳,以醇系溶劑為特佳。
洗滌液所使用之醇系溶劑,以碳數6~8之一元醇為佳,該一元醇可為直鏈狀、支鏈狀、環狀之任一種皆可。具體而言,例如,1-己醇、1-庚醇、1-辛醇、2-己醇、2-庚醇、2-辛醇、3-己醇、3-庚醇、3-辛醇、4-辛醇、苄醇等。該些之中,又以1-己醇、2-庚醇、2-己醇為佳,以1-己醇或2-己醇為較佳。
該些有機溶劑中,可單獨使用任一種亦可、將2種以上混合使用亦可。又,亦可與上述以外的有機溶劑或水一起混合使用。但於考慮顯影特性時,洗滌液中之水的添加量,相對於洗滌液的全量,以30質量%以下為佳,以10質量%以下為較佳,以5質量%以下為更佳,以3質量%以下為特佳。
洗滌液中,可配合必要性添加公知之添加劑。該添加
劑例如界面活性劑等。界面活性劑,例如與前述為相同之內容等,又以非離子性之界面活性劑為佳,氟系界面活性劑或矽系界面活性劑為較佳。
添加界面活性劑之情形,該添加量,相對於洗滌液之全量,通常為0.001~5質量%,以0.005~2質量%為佳,以0.01~0.5質量%為較佳。
使用洗滌液之洗滌處理(洗淨處理),可使用公知之洗滌方法予以實施。該方法例如於一定速度回轉之支撐體上,將洗滌液連續塗出附著之方法(回轉塗佈法)、將支撐體浸漬於洗滌液中維持特定時間之方法(浸漬法)、將洗滌液噴霧於支撐體表面之方法(噴霧法)等。
隨後,將以實施例對本發明作更詳細之說明,但本發明並不受該些例示所限定。
將下表1、2所示各成份混合、溶解,以製作光阻組成物。
表1中,[ ]內之數值為添加量(質量份)。又,各簡稱分別具有以下之意義。
(A)-1~(A)-3:分別為下述化學式(A1-1)~(A1-3)所表示之高分子化合物;各高分子化合物,為標
記以GPC測定所求得之標準聚苯乙烯換算的質量平均分子量(Mw)、分子量分散度(Mw/Mn)。又,亦標記碳13核磁共振圖譜(600MHz_13C-NMR)所求得之共聚組成比(結構式中之各結構單位之比例(莫耳比))l/m/n。
(B)-1~(B)-3:分別為下述化學式(B)-1~(B)-3所表示之化合物所形成之酸產生劑。
(D1)-1~(D1)-3:分別為下述化學式(D1)-1~(D1)-3所表示之化合物所形成之光鹼鈍化劑。
(D2)-1~(D2)-10:分別為下述化學式(D2)-1~(D2)-10所表示之含氮有機化合物。
(N)-1~(N)-6:分別為下述化學式(N)-1~(N)-6所表示之化合物所形成之含氮化合物。
(D2)成份及(N)成份,將標記pKa、沸點。
pKa,為使用公知之軟體「Software V11.02(1994-2011 ACD/Labs)」(商品名、Advanced Chemistry Development公司製)進行模擬(simulation)而算出者。
沸點為,以壓力1atm為基準時,產生沸騰時之溫度之意,其為表示化學物質數據基礎上所記載之溫度。(D2)-5為表示以壓力15mmHg為基準時之沸點。又,(D2)-6、(D2)-10,則以標記融點代替沸點。融點(mp),為表示化學物質數據基礎上所記載之溫度。
(S)-1:γ-丁內酯。
(S)-2:丙二醇單甲基醚乙酸酯/丙二醇單甲基醚
=6/4(質量比)之混合溶劑。
將所得各例的光阻組成物,分別以-20℃、2週間,及23℃、2週間等各條件下進行保存。
隨後,使用依各條件保存下之光阻組成物,依以下所示光阻圖型之形成方法形成光阻圖型。
將有機系抗反射膜組成物「ARC29A」(商品名、普力瓦科技公司製),使用旋轉塗佈器塗佈於12英吋之矽晶圓上,於熱板上進行205℃、60秒鐘之燒結、乾燥結果,形成膜厚89nm之有機系抗反射膜。
將光阻組成物,使用旋轉塗佈器塗佈於該抗反射膜上,於熱板上,依表2所示溫度進行60秒鐘之預燒焙(PAB)處理,經乾燥處理後,形成膜厚100nm之光阻膜。
隨後,使用ArF曝光裝置NSR-S308[尼康公司製;NA(開口數)=0.92,Annuler,σ=0.75],介由光遮罩
(6%半色調(Halftone)),以ArF準分子雷射(193nm)對前述光阻膜進行選擇性照射。隨後,依表2所示溫度進行60秒鐘之PEB處理。
隨後,於23℃下,以2.38質量%之TMAH水溶液(商品名:NMD-3、東京應化工業股份有限公司製)進行30秒鐘之鹼顯影,隨後,使用純水進行30秒鐘之水洗滌後,進行振動乾燥。隨後,於熱板上,進行100℃、45秒鐘之後燒焙。
使用各條件下保存之光阻組成物,將標靶尺寸設定為孔穴直徑(CD)80nm、間距140nm,依前述的光阻圖型之形成方法分別形成接觸孔穴圖型(CH圖型)。
使用-20℃下保存2週後的光阻組成物,求取依前述的光阻圖型之形成方法中形成標靶尺寸的CH圖型的最佳曝光量Eop(mJ/cm2)。該結果係如表3、4所示。
1)分別使用-20℃下保存2週後的光阻組成物,及23℃下保存2週後的光阻組成物,於前述最佳曝光量Eop中,依前述的光阻圖型之形成方法形成CH圖型,並測定其孔穴直徑(CD)。
2)對於各例的光阻組成物,分別算出於-20℃下保存2週之物,與於23℃下保存2週之物的差(CD變動
值)。該結果以「△CD(nm)」標記於表3、4中。
設定△CD未達5nm之情形,為光阻組成物具有優良之保存安定性。
由表所示結果得知,使用本發明的光阻組成物,顯示出良好之感度,且,具有優良之保存安定性。
以上為說明本發明之較佳實施例,但本發明並不受該些實施例所限定。於不超出本發明主旨之範圍,皆可進行構成內容之附加、省略、取代,及其他之變更。本發明並不受前述說明所限定,僅受所附申請專利範圍之範圍的限定。
Claims (6)
- 一種光阻組成物,其為經由曝光產生酸,且經由該酸之作用而對顯影液之溶解性產生變化之光阻組成物,其特徵為含有,經由酸之作用而對顯影液之溶解性產生變化之基材成份(A),與沸點為50~200℃,且,共軛酸之pKa為0~7之含氮化合物(N),與光鹼鈍化劑(D1),前述光鹼鈍化劑(D1)為由下述之通式(d1-1)所表示之化合物、通式(d1-2)所表示之化合物,及通式(d1-3)所表示之化合物所成群所選出之1種以上的化合物,
- 如請求項1之光阻組成物,其為含有經由曝光而產 生酸之酸產生劑成份(B)。
- 如請求項2之光阻組成物,其中,前述酸產生劑成份(B)為具有由下述之通式(ca-11)、(ca-12)、(ca-3)所表示之陽離子所成群所選出之1個以上的陽離子,或,具有下述通式(Ban-1)所表示之陰離子,
- 如請求項1之光阻組成物,其中,前述含氮化合物(N)為由下述之通式(N1)所表示之化合物及通式(N2)所表示之化合物所成群所選出之1種以上的化合物,
- 如請求項1之光阻組成物,其中,前述基材成份(A)為含有,具有含有經由酸之作用而增大極性的酸分解性基之結構單位(a1)的高分子化合物(A1)。
- 一種光阻圖型之形成方法,其特徵為,使用請求項1~5項中任一項之光阻組成物,於支撐體上形成光阻膜之步驟、使前述光阻膜曝光之步驟,及使前述光阻膜顯 影,以形成光阻圖型之步驟。
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