TWI620986B - 光阻圖型之形成方法及光阻組成物 - Google Patents
光阻圖型之形成方法及光阻組成物 Download PDFInfo
- Publication number
- TWI620986B TWI620986B TW103136652A TW103136652A TWI620986B TW I620986 B TWI620986 B TW I620986B TW 103136652 A TW103136652 A TW 103136652A TW 103136652 A TW103136652 A TW 103136652A TW I620986 B TWI620986 B TW I620986B
- Authority
- TW
- Taiwan
- Prior art keywords
- group
- atom
- alkyl group
- substituent
- structural unit
- Prior art date
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/004—Photosensitive materials
- G03F7/039—Macromolecular compounds which are photodegradable, e.g. positive electron resists
- G03F7/0392—Macromolecular compounds which are photodegradable, e.g. positive electron resists the macromolecular compound being present in a chemically amplified positive photoresist composition
- G03F7/0397—Macromolecular compounds which are photodegradable, e.g. positive electron resists the macromolecular compound being present in a chemically amplified positive photoresist composition the macromolecular compound having an alicyclic moiety in a side chain
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/004—Photosensitive materials
- G03F7/038—Macromolecular compounds which are rendered insoluble or differentially wettable
- G03F7/0382—Macromolecular compounds which are rendered insoluble or differentially wettable the macromolecular compound being present in a chemically amplified negative photoresist composition
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/20—Exposure; Apparatus therefor
- G03F7/2041—Exposure; Apparatus therefor in the presence of a fluid, e.g. immersion; using fluid cooling means
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/26—Processing photosensitive materials; Apparatus therefor
- G03F7/30—Imagewise removal using liquid means
- G03F7/32—Liquid compositions therefor, e.g. developers
- G03F7/325—Non-aqueous compositions
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Materials For Photolithography (AREA)
- Photosensitive Polymer And Photoresist Processing (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)
Abstract
一種光阻圖型之形成方法,其為使用含有具有通式(a0-1)所表示之結構單位的高分子化合物之光阻組成物,以使用含有有機溶劑之顯影液的負型顯影進行圖型形成(Patterning)之方法。
Description
本發明為有關光阻圖型之形成方法及光阻組成物。
本案為基於2013年10月25日於日本提出申請之特願2013-222564號為基礎主張優先權,其內容係援用於本說明中。
於基板上形成微細之圖型,再將其作為遮罩進行蝕刻,以對該圖型之下層進行加工之技術(圖型形成技術),於半導體元件或液晶顯示元件之製造中,已廣泛地被採用。微細圖型,通常為由有機材料所構成,經由微影蝕刻法或奈米佈值法等技術予以形成。例如微影蝕刻法中,為進行於基板等支撐體上,使用含有樹脂等基材成份的光阻材料形成光阻膜,並使用光、電子線等輻射線對該光阻膜進行選擇性曝光、施以顯影處理之方式,於前述光阻膜形成特定形狀之光阻圖型的步驟。隨後,經由使用該光阻圖型作為遮罩,對基板進行蝕刻而加工之步驟,而製
得半導體元件等。
前述光阻材料可區分為正型與負型,曝光部份可增大對顯影液之溶解性的光阻材料稱為正型、曝光部份會降低對顯影液之溶解性的光阻材料則稱為負型。
前述顯影液,通常為使用氫氧化四甲基銨(TMAH)水溶液等之鹼水溶液(鹼顯影液)。又,芳香族系有機溶劑、脂肪族烴系有機溶劑、醚系有機溶劑、酮系有機溶劑、酯系有機溶劑、醯胺系有機溶劑、醇系有機溶劑等含有有機溶劑之顯影液(有機系顯影液)亦可作為顯影液使用。
近年來,伴隨微影蝕刻技術之進步而急遽地進行圖型之微細化。
微細化之方法,一般為使曝光光源予以短波長化(高能量化)之方式進行。具體而言,以往為使用以g線、i線為代表之紫外線,但現在則已開始使用KrF準分子雷射或ArF準分子雷射的半導體元件之量產。又,對於較該些準分子雷射為更短波長(高能量)的EB(電子線)、EUV(極紫外線)、X線等,也已開始進行研究。
伴隨曝光光源之短波長化,光阻材料,也開始要求對曝光光源之感度、可重現微細尺寸之圖型的解析度等微影蝕刻特性之提升。可滿足該些要求之光阻材料,已知有化學增幅型光阻組成物。
化學增幅型光阻組成物,一般為使用含有,受到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之組成物。例如顯影液為鹼顯影液(鹼顯影製程)之情形,基材成份為使用受到酸之作用而增大對鹼顯影液之溶解性者。
以往,化學增幅型光阻組成物之基材成份,主要為使用樹脂(基礎樹脂)。但,現在於ArF準分子雷射微影蝕刻等中所使用的化學增幅型光阻組成物之基礎樹脂,就於193nm附近具有優良透明性之觀點,一般以主鏈具有(甲基)丙烯酸酯所衍生之結構單位的樹脂(丙烯酸系樹脂)為主流。
其中,「(甲基)丙烯酸」係指,α位鍵結氫
原子之丙烯酸,與α位鍵結甲基之甲基丙烯酸之一者或二者之意。「(甲基)丙烯酸酯(meta)acrylic ester」係指,α位鍵結氫原子之丙烯酸酯,與α位鍵結甲基之甲基丙烯酸酯之一者或二者之意。「(甲基)丙烯酸酯(meta)acrylate」係指,α位鍵結氫原子之丙烯酸酯,與α位鍵結甲基之甲基丙烯酸酯之一者或二者之意。
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之目的,可具有複數種類之結構單位。例如,可使用具有受到酸產生劑所產生之酸的作用而分解,生成鹼可溶性基的酸分解性基的結構單位,同時具有內酯結構的結構單位、具有羥基等極性基的結構單位等(參照例如專利文獻1)。基礎樹脂為丙烯酸系樹脂之情形,前述酸分解性基,一般而言,為使用(甲基)丙烯酸等中之羧基,被三級烷基或縮醛基等酸解離性基所保
護之基。
正型化學增幅型光阻組成物,即,經由曝光
而增大對鹼顯影液之溶解性的化學增幅型光阻組成物,與鹼顯影液組合所得之正型顯影製程,與負型之化學增幅型光阻組成物與鹼顯影液組合所得之負型顯影製程相比較時,具有光遮罩之結構更單純、所形成之圖型特性更為優良等優點。因此,現在,於微細圖型之形成中,正型化學增幅型光阻組成物與鹼顯影液組合所得之正型顯影製程為主流製程(參照例如專利文獻2)。
使用前述正型顯影製程之情形,對將化學增幅型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,光阻膜之曝光部中,基礎樹脂中的酸分解性基受到酸產生劑等所產生之酸的作用而分解,而由對鹼顯影液為難溶性轉變為可溶性的同時,光阻膜的未曝光部則仍為鹼難溶性而未有變化下,於使用鹼顯影液顯影時,曝光部與未曝光部之間會產生溶解反差,而形成正型光阻圖型。
[專利文獻1]特開2003-241385號公報
[專利文獻2]特開2009-244395號公報
近年來,伴隨微影蝕刻技術更為進步、應用
領域更為擴大過程中,前述正型顯影製程中,對於各種微影蝕刻特性之改善則有著更深一層的需求。
但是,使用前述正型顯影製程時,於形成更微細之圖型(例如,槽狀圖型、微細且密集之接觸孔圖型等)時,光阻膜之曝光部,特別是膜厚方向,會產生光學強度較弱之區域,而容易使光阻圖型之解析度降低,又,因與標靶之圖型相異,故難以確保製程寬容度等問題。
本發明,即是鑑於上述情事所提出者,而以提出一種可提高於光阻圖型形成之際的解析度及製程寬容度者為目的。
為解決上述之問題,本發明採用以下之構成內容。
即,本發明之第一態樣為,一種光阻圖型之形成方法,其為包含使用經由曝光而產生酸,且,受到酸之作用而對顯影液之溶解性產生變化之光阻組成物,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,使前述曝光後之光阻膜,以使用含有有機溶劑之顯影液的負型顯影進行圖型形成(Patterning)之方法形成光阻圖型之步驟的光阻圖型之形成方法,其特徵為,前述光阻組成物為含有具有下述通式(a0-1)所表示之結構單位的高分子化合物者。
本發明之第二態樣為,一種光阻組成物,其為使用於包含使用經由曝光而產生酸,且,受到酸之作用而對顯影液之溶解性產生變化之光阻組成物,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,使前述曝光後之光阻膜,以使用含有有機溶劑之顯影液的負型顯影進行圖型形成(Patterning)之方法形成光阻圖型之步驟的光阻圖型之形成方法的光阻組成物,其特徵為,含有具有下述通式(a0-1)所表示之結構單位的高分子化合物。
依本發明之光阻組成物及使用其之光阻圖型之形成方法,可形成高解析度的光阻圖型,且可充分確保製程之寬容度。
本說明書及本專利申請專利範圍中,「脂肪族」係定義為,對芳香族為相對性之概念,係指不具有芳香族性之基、化合物等之意者。
「烷基」,於無特別限定下,係指包含直鏈狀、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
意義。
「伸烷基」,於無特別限定下,係指包含直鏈狀、支鏈狀及環狀之2價飽和烴基者。
「鹵化烷基」係指,烷基中氫原子的一部份或全部被鹵素原子所取代之基,該鹵素原子,可列舉如,氟原子、氯原子、溴原子、碘原子等。
「氟化烷基」或「氟化伸烷基」係指,烷基或伸烷基中氫原子的一部份或全部被氟原子所取代之基。
「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等二者。
「曝光」為包含輻射線之全部照射之概念。
「丙烯酸酯所衍生之結構單位」係指,丙烯酸酯之乙烯性雙重鍵結經開裂而構成的結構單位之意。
「丙烯酸酯」係指,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,α位之碳原子所鍵結之氫原子可被取代基所取代亦可。取代該α位之碳原子所鍵結之氫原子的取代基(Rα0)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,亦包含取代基(Rα0)被含有酯鍵結之取代基所取代的依康酸二酯,或取代基(Rα0)被羥烷基或該羥基經修飾後之基所取代的α
羥基丙烯酯(α-hydroxyacrylester)。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的丙烯酸酯亦稱為α取代丙烯酸酯。又,包括丙烯酸酯與α取代丙烯酸酯亦統稱為「(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重鍵結經開裂而構成的結構單位之意。
丙烯醯胺中,α位之碳原子所鍵結之氫原子被取代基所取代亦可、丙烯醯胺的胺基之氫原子的一者或二者被取代基所取代亦可。又,丙烯醯胺的α位之碳原子,於無特別限定下,係指丙烯醯胺的羰基所鍵結之碳原子之意。
取代丙烯醯胺的α位之碳原子所鍵結之氫原子的取代基,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(取代基(Rα0))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的乙烯性雙重鍵結經開裂而構成的結構單位之意。
「羥基苯乙烯衍生物」係指,包含羥基苯乙烯的α位之氫原子被烷基、鹵化烷基等其他取代基所取代者,及該些之衍生物的概念。該些之衍生物,可列舉如,α位的氫原子可被取代基所取代之羥基苯乙烯中之羥基的氫原子被有機基所取代者;α位的氫原子可被取代基所取代之羥基苯乙烯的苯環,鍵結羥基以外之取代基者等。又,羥基苯
乙烯之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。
取代羥基苯乙烯之α位的氫原子之取代基,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等。
「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的乙烯性雙重鍵結經開裂而構成的結構單位之意。
「乙烯基安息香酸衍生物」係指,包含乙烯基安息香酸的α位之氫原子被烷基、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位的氫原子可被取代基所取代之乙烯基安息香酸的羧基中之氫原子被有機基所取代者;α位的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之取代基者等。又,乙烯基安息香酸之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」係指,包含苯乙烯及苯乙烯的α位之氫原子被烷基、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的乙烯性雙重鍵結經開裂而構成的結構單位之意。
上述作為α位之取代基之烷基,以直鏈狀或
支鏈狀之烷基為佳,具體而言,可列舉如,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位之取代基之鹵化烷基,具體而言,可列舉如,上述「作為α位之取代基之烷基」中之氫原子的一部份或全部被鹵素原子所取代之基等。該鹵素原子,可列舉如,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位之取代基之羥烷基,具體而言,可列舉如,上述「作為α位之取代基之烷基」的氫原子中之一部份或全部被羥基所取代之基等。該羥烷基中之羥基之數,以1~5為佳,以1為最佳。
本發明之光阻圖型之形成方法,為包含,使用經由曝光而產生酸,且,受到酸之作用而對顯影液之溶解性產生變化之光阻組成物,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,使前述曝光後之光阻膜,以使用含有有機溶劑之顯影液的負型顯影進行圖型形成(Patterning)之方法形成光阻圖型之步驟。
本態樣之光阻圖型之形成方法,例如可依以下之方式進行。
首先,將經由曝光而產生酸,且,受到酸之作用而對顯影液之溶解性產生變化之光阻組成物,以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(塗佈後燒焙(Post Apply Bake)(PAB))處理,而形成光阻膜。
此光阻組成物,可使用與後述本發明之光阻組成物為相同之內容。
其次,例如使用ArF曝光裝置、電子線描畫裝置、EUV曝光裝置等曝光裝置,介由形成特定圖型之光遮罩(遮罩圖型)進行曝光,或不介由光遮罩以電子線直接照射描畫等,對該光阻膜進行選擇性曝光。
隨後,例如於80~150℃之溫度條件,施以40~120秒鐘、較佳為60~90秒鐘之燒焙(曝後燒焙(Post Exposure Bake)(PEB))處理。
隨後,對經前述曝光、燒焙(PEB)處理後的光阻膜進行負型顯影。負型顯影之處理,為使用含有有機溶劑之顯影液(有機系顯影液)進行。
本態樣之光阻圖型之形成方法中,經使用有機系顯影液之負型顯影進行圖型形成(Patterning),而形成光阻圖型中,即使欲形成更微細之圖型(例如,槽狀圖型、微細且密集之接觸孔圖型等)之際,也可容易製得高解析度之圖型。此外,因具有更大之製程寬容度,故所形成之光阻圖型,具有優良之微影蝕刻特性、良好的形狀。
負型顯影之後,較佳為進行洗滌處理。洗滌處理,以使用含有有機溶劑之洗滌液為佳。又,於負型顯影或洗滌處理之後,亦可進行使用超臨界流體去除光阻圖型上所附著之有機系顯影液或洗滌液之處理。
隨後,於負型顯影或洗滌處理之後,進行乾燥。又,依各種情況之差異,於上述負型顯影之後進行燒焙處理(後燒焙)亦可。
藉由進行上述般操作,即可形成微細之光阻圖型。
支撐體,並未有特別之限定,其可使用以往公知之物,例如,電子零件用之基板,或於其上形成有特定配線圖型者等例示。更具體而言,可列舉如,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,亦可使用於上述般之基板上,設有無機系及/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)或多層光阻法中作為下層有機膜等之有機膜等。
其中,多層光阻法係指,於基板上,至少設置一層有機膜(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,進行下層有機膜之圖型形成(Patterning)之方法,而可形成高長徑比之圖型者。即,依多層光阻法時,因可以下層有機膜確保所需要之厚度,故可使光阻膜薄膜化,而可進行高
長徑比的微細圖型形成者。
多層光阻法中,基本上可區分為,具有上層光阻膜與下層有機膜等二層結構之方法(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,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。本態樣之光阻圖型之形成方法,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用為特別有用。
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的最下位置之透鏡之間,充滿具有較空氣之折射率為更大折射率的溶劑(浸潤媒體),於該狀態下進行曝光(浸潤式曝光)之方法。
浸潤媒體,以具有折射率較空氣之折射率為更大,且,較被曝光之光阻膜所具有的折射率為更小之溶劑為佳。該溶劑之折射率,只要為前述範圍內時,並未有特別之限制。
具有折射率較空氣之折射率為更大,且,較前述光阻
膜之折射率為更小之溶劑,例如,水、氟系惰性液體、矽系有機溶劑、烴系有機溶劑等。
氟系惰性液體之具體例,可列舉如,以C3HCl2F5、C4F9OCH3、C4F9OC2H5、C5H3F7等氟系化合物為主成份之液體等,又以沸點為70~180℃者為佳,以80~160℃者為較佳。氟系惰性液體具有上述範圍之沸點時,於曝光結束之後,以其可以簡便之方法去除浸潤時所使用的媒體,而為較佳。
氟系惰性液體,特別是以烷基的氫原子全部被氟原子所取代的全氟烷基化合物為佳。全氟烷基化合物,具體而言,可列舉如,全氟烷醚化合物或全氟烷胺化合物等。
又,具體而言,前述全氟烷基醚化合物,可列舉如,全氟(2-丁基-四氫呋喃)(沸點102℃),前述全氟烷胺化合物,可列舉如,全氟三丁基胺(沸點174℃)等。
浸潤媒體,就費用、安全性、環境問題、廣用性等觀點,以使用水為佳。
負型顯影處理所使用之有機系顯影液所含有的有機溶劑,只要為可溶解後述(A1)成份(曝光前之(A1)成份)者即可,其可由公知之有機溶劑中適當地選擇使用。具體而言,可列舉如,酮系有機溶劑、酯系有機溶劑、醇系有機溶劑、腈系有機溶劑、醯胺系有機溶劑、醚系有機溶劑等極性溶劑、烴系有機溶劑等。
酮系有機溶劑,係指結構中含有C-C(=O)-C之有機溶劑。酯系有機溶劑為,結構中含有C-C(=O)-O-C
之有機溶劑。醇系有機溶劑為,結構中含有醇性羥基之有機溶劑,「醇性羥基」係指脂肪族烴基之碳原子所鍵結之羥基之意。腈系有機溶劑係指,結構中含有腈基之有機溶劑。醯胺系有機溶劑為,結構中含有醯胺基之有機溶劑。
醚系有機溶劑為,結構中含有C-O-C之有機溶劑。
有機溶劑之中,也存在多數種結構中含有上述各種溶劑特徵的官能基之有機溶劑,該情形中,亦相當於含有該有機溶劑所具有的官能基的任一溶劑種類者。例如,二乙二醇單甲基醚,於上述分類之中,則可相當於醇系有機溶劑、醚系有機溶劑中之任一種。
烴系有機溶劑為,由可被鹵化之烴所構成,而不具有鹵素原子以外的取代基之烴溶劑。鹵素原子,可列舉如,氟原子、氯原子、溴原子、碘原子等,又以氟原子為佳。
上述之中,負型顯影所使用之顯影液,又就容易取得高解析度之光阻圖型之觀點,以含有由酯系有機溶劑及酮系有機溶劑所成群所選出之1種以上的有機溶劑者為佳,以含有酯系有機溶劑者為較佳。
酯系有機溶劑,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、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、蟻酸甲酯、蟻酸乙酯、蟻酸丁酯、蟻酸丙酯、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-經基丙酸甲酯、2-羥基丙酸乙酯、甲基-3-甲氧基丙酯、乙基-3-甲氧基丙酯、乙基-3-乙氧基丙酯、丙基-3-甲氧基丙酯等。
上述之中,酯系有機溶劑,又以乙酸丁酯為佳。
酮系有機溶劑,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、二異丁酮、環己酮、甲基環己酮、苯基丙酮、甲基乙基酮、甲基異丁酮、乙醯基丙酮、丙酮基丙酮、紫羅蘭酮、二丙酮基醇、乙醯基甲醇(carbinol)、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。
酮系有機溶劑,又以甲基戊酮(2-庚酮)為佳。
有機系顯影液中,必要時可添加公知之添加劑。該添加劑,可列舉如,界面活性劑等。界面活性劑中,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,又以非離子性之界面活性劑為佳,以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,其添加量,相對於有機系顯影液全量,通常為0.001~5質量%,又以0.005~2質量%為較佳,以0.01~0.5質量%為更佳。
負型顯影之處理,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)、使顯影液以表面張力覆蓋支撐體表面靜止一段時間之方法(Paddle法)、將顯影液噴霧於支撐體表面之方法(噴霧法)、於一定速度回轉的支撐體上,由一定速度掃描顯影液塗出噴嘴,一面出持續塗佈出顯影液之方法(Dynamicdispense法)等。
負型顯影後之洗滌處理所使用的洗滌液所含有的有機溶劑,例如於前述被列舉作為有機系顯影液所使用的有機溶劑的有機溶劑中,不易溶解光阻圖型之溶劑中,適當地選擇使用。通常,可使用由烴系有機溶劑、酮系有機溶劑、酯系有機溶劑、醇系有機溶劑、醯胺系有機溶劑及醚系有機溶劑所選出之至少一種的溶劑。該些之中,又以由烴系有機溶劑、酮系有機溶劑、酯系有機溶
劑、醇系有機溶劑及醯胺系有機溶劑所選出之至少一種類為佳,以由酯系有機溶劑及酮系有機溶劑所選出之至少一種類為較佳,以酯系有機溶劑為特佳。
該些有機溶劑,可單獨使用任一種,或將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混合使用。其中,於考慮顯影特性時,洗滌液中之水的添加量,相對於洗滌液全量,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,必要時可添加公知之添加劑。該添加劑,可列舉如,界面活性劑等。界面活性劑,例如與前述為相同之內容,又以非離子性界面活性劑為佳,以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,其添加量相對於洗滌液全量,通常為0.001~5質量%,又以0.005~2質量%為較佳,以0.01~0.5質量%為更佳。
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。該方法可列舉如,於一定速度回轉的支撐體上,持續塗出洗滌液之方法(回轉塗佈法)、將支撐體持續浸漬於洗滌液中維持一定時間之方法(浸漬法)、將洗滌液噴霧於支撐體表面之方法(噴霧法)等。
本發明之光阻組成物為,上述本發明之光阻圖型之形成方法所使用之光阻組成物,並為經由曝光而產生酸,且,為受到酸之作用而對顯影液之溶解性產生變化者。
該光阻組成物為含有,經由酸之作用而降低對有機系顯影液中所含之有機溶劑的溶解性之基材成份(A)(以下,亦稱為「(A)成份」)。
使用該光阻組成物形成光阻膜,對該光阻膜進行選擇性曝光時,該光阻膜之曝光部則會產生酸,經由該酸之作用而使(A)成份降低對有機系顯影液所含有機溶劑之溶解性的同時,該光阻膜之未曝光部的(A)成份,則對於有機系顯影液所含有的有機溶劑之溶解性並未有任何變化之狀態,使曝光部與未曝光部之間對於該有機溶劑則產生出溶解性之差異。因此,該光阻膜使用有機系顯影液顯影時,該光阻膜的未曝光部將被溶解去除,而形成負型之光阻圖型。
本說明書中,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、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。
本態樣之光阻組成物,為具有經由曝光而產生酸之酸發生能力者,其可為(A)成份經由曝光而產生酸者亦可、(A)成份以外之其他添加的添加劑成份經曝光而產生酸者亦可。
本態樣之光阻組成物,具體而言為,(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」)者亦可;(2)(A)成份為經由曝光而產生酸之成份者亦可;(3)(A)成份為經由曝光而產生酸之成份者,且,尚含有(B)成份者亦可。
即、上述(2)及(3)之情形,(A)成份為,「經由曝光而產生酸,且,經由酸之作用,而降低對有機系顯影液所含有的有機溶劑之溶解性的基材成份」。該情形中,後述(A1)成份以經由曝光而產生酸,且,經由酸之作用,而降低對有機系顯影液所含有的有機溶劑之溶解性的高分子化合物為佳。該些高分子化合物,可使用具有經由曝光而產生酸之結構單位的樹脂。經由曝光而產生酸之結構單位,可使用公知之結構單位。
本態樣之光阻組成物,以上述(1)之情形者為佳。
本發明中,「基材成份」係指,具有膜形成能力之有機化合物,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,也容易形成奈米程度的光阻圖型。
作為基材成份使用的有機化合物,可區分為非聚合物與聚合物。
非聚合物,通常為使用分子量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。
聚合物,通常為使用分子量為1000以上者。以下,稱為「樹脂」或「高分子化合物」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(凝膠滲透色層分析儀)之聚苯乙烯換算的質量平均分子量。
本態樣之光阻組成物所使用的(A)成份中,至少為使用(A1)成份,該(A1)成份也可同時與其他高分子化合物及/或低分子化合物合併使用。
本態樣之光阻組成物為含有,具有通式(a0-1)所表示之結構單位(以下,此結構單位亦稱為「結構單位(a0)」)之高分子化合物(以下,此高分子化合物亦稱為「(A1)成份」)者。
對使用含有該(A1)成份的光阻組成物所形成之光阻膜進行曝光之情形,結構單位(a0)中,經由酸之作用而使該結構中的至少一部份之鍵結形成開裂,而增大極性。因此,本態樣之光阻組成物,於顯影液為有機系顯影液之情形(溶劑顯影製程)中為形成負型,顯影液為鹼顯影液之情形(鹼顯影製程)中為形成正型。(A1)成份因於曝光前後其極性會產生變化,故使用(A1)成份時,不僅鹼顯影製程,於溶劑顯影製程中,也可得到良好的顯影反差。
即,使用於溶劑顯影製程之情形,(A1)成份於曝光
前對於有機系顯影液具有高度溶解性,經由曝光而產生酸時,受到該酸之作用而使極性增高,而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,未曝光部則仍為可溶性之未有變化之狀態,經由有機系顯影液顯影結果,對於曝光部與未曝光部之間可形成反差,而可形成負型光阻圖型。
結構單位(a0)為,下述通式(a0-1)所表示之結構單位,其於側鏈末端,含有經由酸之作用而增大極性之酸分解性基者。在結構單位(a0)之中,經由酸之作用,使羰基氧基之氧基(-O-),與-C(R1)<之碳原子之間的鍵結能夠產生開裂。
前述式(a0-1)中,R為氫原子、碳數1~5之烷基或碳數1~5之鹵化烷基。
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,可列舉如,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之烷基中氫原子的一部份或全部被鹵素原子所取代之基。該鹵素原子,可列舉如,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性觀點,以氫原子或甲基為特佳。
前述式(a0-1)中,Va0為可具有醚鍵結、胺基甲酸酯鍵結或醯胺鍵結的2價之烴基。
Va0中之2價之烴基,可為脂肪族烴基亦可、芳香族烴基亦可。
Va0中作為2價之烴基之脂肪族烴基,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,可列舉如,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。
前述直鏈狀或支鏈狀之脂肪族烴基,以碳數為1~10者為佳,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,可列舉如,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,可列舉如,-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的直鏈狀之烷基為佳。
前述結構中含有環之脂肪族烴基,可列舉如,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等。
前述脂環式烴基,以碳數為3~20者為佳,以3~12為更佳。
前述脂環式烴基,可為多環式亦可、單環式亦可。單環式之脂環式烴基,以由單環鏈烷去除2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,可列舉如,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,具體而言,可列舉如,金剛烷、降莰烷、異莰烷、三環癸烷、四環十二烷等。
Va0中作為2價烴基之芳香族烴基,為具有芳香環之烴基。
該芳香族烴基,以碳數為3~30者為佳,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,可列舉如,苯、聯苯基、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的芳香族雜環等。芳香族雜環中之雜原子,可列舉如,氧原子、硫原子、氮原子等。
該芳香族烴基之具體例如,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)中的1個氫原子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。
又,Va0為,上述2價之烴基為介由醚鍵結、胺基甲酸酯鍵結或醯胺鍵結而鍵結者,或,烴鏈中具有該些鍵結者等。
前述式(a0-1)中,na0為0~2之整數,較佳為0或1,更佳為0。
前述式(a0-1)中,R1為鏈狀或環狀之脂肪族烴基。
R1中之脂肪族烴基,可為飽和脂肪族烴基亦可、不飽和脂肪族烴基亦可,又以飽和脂肪族烴基為佳。
R1中,鏈狀之脂肪族烴基以鏈狀之烷基為佳,為直鏈狀之烷基亦可、支鏈狀之烷基亦可。
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,可列舉如,甲基、乙基、n-丙基、n-丁基、n-戊基等。該些之中,又以甲基、乙基、n-丁基為佳,以甲基或乙基為較佳,以乙基為特佳。
該支鏈狀之烷基,其碳數以3~10者為佳,以3~5為更佳。具體而言,可列舉如,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。
R1中,環狀之脂肪族烴基,可為多環式基亦
可、單環式基亦可。
單環式之脂肪族烴基,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,可列舉如,環戊烷、環己烷等,又以環戊烷為特佳。
多環式之脂肪族烴基,以由多環鏈烷去除1個氫原子所得之基為佳,該多環鏈烷以碳數7~12者為佳,具體而言,可列舉如,金剛烷、降莰烷、異莰烷、三環癸烷、四環十二烷等。
上述之中,R1以鏈狀之脂肪族烴基為佳,以直鏈狀之烷基為較佳。
前述式(a0-1)中,R2為,與R1所鍵結之碳原子共同形成單環式基之基。R2所形成之單環式基,可列舉如,單環式之脂肪族烴基等。
R2所形成之單環式之脂肪族烴基,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,可列舉如,環戊烷、環己烷等,又以環戊烷、環己烷為較佳,以環戊烷為特佳。又,此單環式之脂肪族烴基,其構成環之碳原子的一部份可被雜原子(氧原子、硫原子、氮原子等)所取代。
前述式(a0-1)中,R3為可具有取代基之環式基。
R3中之環式基,可為脂肪族烴基亦可、芳香族烴基亦可,又,可為多環式基或單環式基皆可。
單環式之脂肪族烴基,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,可列舉如,環戊烷、環己烷等,又以環戊烷為特佳。
多環式之脂肪族烴基,以由多環鏈烷去除1個氫原子所得之基為佳,該多環鏈烷以碳數7~12者為佳,具體而言,可列舉如,金剛烷、降莰烷、異莰烷、三環癸烷、四環十二烷等。
R3中之環式基為芳香族烴基之情形,該芳香族烴基,為至少具有1個芳香環之烴基。
該芳香環,只要為具有4n+2個π電子之環狀共軛系時,並未有特別之限定,其可為單環式或多環式皆可。芳香環之碳數以5~30者為佳,以5~20為較佳,以6~15為更佳,以6~12為特佳。芳香環之具體例如,苯、萘、蒽、菲等芳香族烴環;構成該芳香族烴環之碳原子的一部份可被雜原子所取代的芳香族雜環等。芳香族雜環中之雜原子,可列舉如,氧原子、硫原子、氮原子等。芳香族雜環之具體例如,吡啶環、噻吩環等。
R3中之該芳香族烴基之具體例如,由前述之芳香族烴環或芳香族雜環去除1個氫原子所得之基(芳基或雜芳基);由含有2個以上芳香環的芳香族化合物(例如聯苯基、茀等)去除1個氫原子所得之基;前述芳香族烴環或芳香族雜環中之1個氫原子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-萘基乙基等芳基烷基等)等。前述芳香族烴環或芳香族雜環所鍵結之伸烷基之碳數,以1~4為佳,以1~2為較
佳,以1為特佳。
前述R3中之「可具有取代基」係指,前述環式基中之氫原子的一部份或全部被取代基(氫原子以外之其他原子或基)所取代亦可之意。
R3中之取代基之數目,可為1個亦可、2個以上亦可。
該取代基,例如鹵素原子、雜原子、烷基、酯鍵結、側氧基(=O)等。
該取代基之鹵素原子,可列舉如,氟原子、氯原子、溴原子、碘原子等,又以氟原子為佳。
該取代基之雜原子,例如,氧原子、氮原子、硫原子等。
該取代基之烷基,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,可列舉如,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。
該取代基(伸甲基(-CH2-)被2價之基所取代之情形)所形成之酯鍵結,可列舉如,-C(=O)-O-、-O-C(=O)-、-O-S(=O)2-、-S(=O)2-O-等。
上述之中,R3又以脂環式基(單環式或多環式之脂肪族烴基)為佳,以單環式之脂肪族烴基為較佳。
又,R2所形成之單環式基中,R3之鍵結位置並未有特別之限定,就更提高本發明之效果之觀點,以鍵結於與
R1所鍵結之碳原子形成鍵結的碳原子者為佳(該情形中,通式(a0-1)所表示之結構單位係如以下所示)。
以下為結構單位(a0)之具體例示。以下各式中,Rα表示氫原子、甲基或三氟甲基。
上述之中,結構單位(a0),又以由化學式
(a0-1-1)~(a0-1-5)所各別表示之結構單位所成群所選出之至少一種為佳,以由化學式(a0-1-1)~(a0-1-4)所各別表示之結構單位所成群所選出之至少一種為較佳,以由化學式(a0-1-1)~(a0-1-3)所各別表示之結構單位所成群所選出之至少一種為更佳,以由化學式(a0-1-1)所表示之結構單位及化學式(a0-1-2)所表示之結構單位所成群所選出之至少一種為特佳。
(A1)成份所具有之結構單位(a0),可為1種亦可、2種以上亦可。
結構單位(a0)之比例,相對於構成該(A1)成份之全結構單位的合計,以20~80莫耳%為佳,以30~70莫耳%為較佳,以40~60莫耳%為更佳,以40~50莫耳%為特佳。
結構單位(a0)之比例於較佳之下限值以上時,於欲形成更微細之圖型(例如,槽狀圖型、微細且密集之接觸孔圖型等)之際,可容易得到高解析度之圖型。此外,也容易確保製程寬容度。另一方面,於較佳上限值以下時,可容易取得與其他結構單位之平衡,所形成之光阻圖型,具有優良之微影蝕刻特性,而容易得到良好之形狀。
(A1)成份,除結構單位(a0)以外,可再具有其他結構單位。
該其他結構單位,只要未分類於上述結構單位(a0)
之結構單位者,並未有特別之限定,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)等光阻用樹脂所使用的已知之多數成份,例如,以下所示之結構單位(a1)~(a4)、經由曝光而產生酸之結構單位等。
結構單位(a1)為,結構單位(a0)以外之含有經由酸之作用而增大極性的酸分解性基之結構單位。
「酸分解性基」為,具有:經由酸之作用,而使該酸分解性基的結構中之至少一部份鍵結產生開裂之酸分解性之基。
經由酸之作用而增大極性之酸分解性基,例如,經由酸之作用而分解而生成極性基之基等。
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,可列舉如,前述極性基被酸解離性基所保護之基(例如含OH之極性基的氫原子被酸解離性基所保護之基)等。
此處,「酸解離性基」係指,(i)具有經由酸之作用,而使該酸解離性基與該酸解離性基相鄰接的原子之間的鍵結產生開裂之酸解離性之基,或,(ii)經由酸之作
用而使一部份鍵結產生開裂之後,再經由去碳酸反應,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。
構成酸分解性基之酸解離性基,其必須為極性較該酸解離性基因解離而生成之極性基為更低之基,如此,經由酸之作用而使該酸解離性基產生解離之際,將會生成極性較該酸解離性基為更高之極性基,而增大極性。其結果將會增大(A1)成份全體之極性。經由極性之增大,相對地,對於顯影液之溶解性會產生變化,而於顯影液為有機系顯影液之情形中,將會降低溶解性。
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。
上述極性基之中,作為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,於簡便上,亦稱為「縮醛型酸解離性基」)等。
式(a1-r-1)中,Ra’1、Ra’2之烷基,可列舉
如,與上述α取代丙烯酸酯中所說明之作為可與α位之碳原子鍵結的取代基所列舉的烷基為相同之內容等,又以甲基或乙基為佳,以甲基為最佳。
Ra’3之烴基,以碳數1~20之烷基為佳,以碳數1~10之烷基為較佳;以直鏈狀或支鏈狀之烷基為佳,具體而言,可列舉如,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、1,1-二甲基乙基、1,1-二乙基丙基、2,2-二甲基丙基、2,2-二甲基丁基等。
Ra’3為環狀烴基之情形,其可為脂肪族或芳香族皆可,或可為多環式亦可、單環式亦可。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3~8者為佳,具體而言,可列舉如,環戊烷、環己烷、環辛烷等。多環式之脂環式烴基,以由多環鏈烷去除1個氫原子所得之基為佳,該多環鏈烷以碳數7~12者為佳,具體而言,可列舉如,金剛烷、降莰烷、異莰烷、三環癸烷、四環十二烷等。
Ra’3為芳香族烴基之情形,其所含之芳香環之具體例如,苯、聯苯基、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的芳香族雜環等。芳香族雜環中之雜原子,可列舉如,氧原子、硫原子、氮原子等。
該芳香族烴基之具體例如,由前述芳香族烴環去除1個氫原子所得之基(芳基);前述芳基中之1個氫原子被
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,可列舉如,四氫吡喃基、四氫呋喃基等。
上述極性基中,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所列舉之內容(下述式(a1-r-2)所表示之酸解離性基中,由烷基所構成者,以下,於簡便上,亦稱為「三級烷基酯型酸解離性基」)。
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、Ra’6互相鍵結形成環之情形,可列舉如,下述通式(a1-r2-1)所表示之基等。
另一方面,Ra’4~Ra’6為並未互相鍵結,而為獨立的烴基之情形,可列舉如,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,Ra’3之直鏈狀或支鏈狀烷基所列舉之基為佳。式(a1-r2-1)中,Ra’11所構成之脂肪族環式基,以式(a1-r-1)中之Ra’3的環狀烷基所列舉之基為佳。
式(a1-r2-2)中,Ra’12及Ra’14,以各自獨立為碳數1~10之烷基為佳,以該烷基為式(a1-r-1)中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Ra’3之烴基所例示之直鏈狀、支鏈狀或環狀之烷基為佳。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
下所列舉之內容。以下之式中,「*」表示鍵結鍵(以下相同)。
前述式(a1-r2-2)所表示之基的具體例如以下所列舉之內容。
又,上述極性基中,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,於簡便上,亦稱為「三級烷基氧羰基酸解離性基」)等。
式(a1-r-3)中,Ra’7~Ra’9以碳數1~5之烷基為佳,以碳數1~3之烷基為較佳。
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)為,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的酸分解性基之結構單位;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),於上述之中,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。
結構單位(a1),以下述通式(a1-1)~(a1-3)之任一者所表示之結構單位為佳。
前述通式(a1-1)~(a1-3)中,R中之碳數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,可列舉如,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。
R中之碳數1~5之鹵化烷基為,前述碳數1~5之烷基中氫原子的一部份或全部被鹵素原子所取代之基。該鹵素原子,可列舉如,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性觀點,以氫原子或甲基為最佳。
前述式(a1-1)中,Va1可列舉如,與前述式(a0-1)中之Va0為相同之基等。
前述式(a1-1)中,na1為0~2之整數,較佳為0或1,更佳為0。
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,可列舉如,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,具體而言,可列舉如,與上述式(a0-1)中之Va0為相同之基等。
前述na2+1價,以2~4價為佳,以2或3價為較佳。
前述式(a1-3)中,Wa2中之na3+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,可列舉如,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,具體而言,可列舉如,與上述式(a0-1)中之Va0為相同之基等。
前述na3+1價,以2~4價為佳,以2或3價為較佳。
前述式(a1-3)中,Va2可列舉如,與式(a0-1)中之Va0為相同之基等。
前述式(a1-2),特別是以下述通式(a1-2-01)所表示之結構單位為佳。
式(a1-2-01)中,Ra2為上述式(a1-r-1)或(a1-r-3)所表示之酸解離性基。na2為1~3之整數,以1或2為佳,以1為較佳。c為0~3之整數,又以0或1為佳,以1為較佳。R與前述為相同之內容。
以下為上述式(a1-1)、(a1-2)所各別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種或2種以上皆可。
(A1)成份中之結構單位(a1)之比例,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。結構單位(a1)之比例為下限值以上時,亦可提高感度、解析度、LWR等微影蝕刻特性。另一方面,於上限值以下時,可取得與其他結構單位之平衡。
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)成份使用於光阻膜之形成時,就提高光阻膜對基板之密著性之觀點為有效者。
又,前述結構單位(a0)或結構單位(a1)為,其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者之情形,該結構單位雖亦相當於結構單位(a2),但此類結構單位視為相當於結構單位(a0)或結構單位(a1),而不相當於結構單位(a2)者。
「含內酯之環式基」係指,其環骨架中含有含-O-C(=O)-之環(內酯環)的環式基之意。以內酯環為一個環之方式計數,僅為內酯環之情形稱為單環式基,尚具有其他環結構之情形,無論其結構為何,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。
含內酯之環式基,並未有特別之限定,而可使用任意之內容。具體而言,可列舉如,下述通式(a2-r-1)~(a2-r-7)所各別表示之基等。
前述通式(a2-r-1)~(a2-r-7)中,A”為可含有氧原子(-O-)或硫原子(-S-)的碳數1~5之伸烷基、氧原子或硫原子。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,可列舉如,伸甲基、伸乙基、n-伸丙基、伸異丙基等。該伸烷基為含有氧原子或硫原子之情形,其具體例,可列舉如,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,可列舉如,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,可列舉如,前述Ra’21中之烷基所列舉之烷基與氧原子(-O-)連結所得之基等。
Ra’21中之鹵素原子,可列舉如,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Ra’21中之烷基中之氫原子的一部份或全部被前述鹵素原子所取代之基等。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,R”為任一者皆為氫原子、烷基、含內酯之環式基、含碳酸酯之環式基,或含-SO2-之環式基。
R”中之烷基,可為直鏈狀、支鏈狀、環狀中之任一者皆可,其以碳數1~15為佳。
R”為直鏈狀或支鏈狀之烷基之情形,其以碳數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、未被取代亦可之單環鏈烷去除1個以上之氫原子所得之基;由二環鏈烷、三環鏈烷、四環鏈烷等之多環鏈烷去除1個以上之氫原子所得之基等例示。更具體而言,可列舉如,由環戊烷、環己烷等單環鏈烷去除1個以上之氫原子所得之基;由金剛烷、降莰烷、異莰烷、三環癸烷、四環十二烷等之多環鏈烷去除1個以上之氫原子所得之基等。
R”中之含內酯之環式基,與前述通式(a2-r-1)~(a2-r-7)所各別表示之基為相同之內容等。
R”中之含碳酸酯之環式基,與後述之含碳酸酯之環式基為相同之內容,具體而言,可列舉如,通式(ax3-r-1)~(ax3-r-3)所各別表示之基等。
R”中之含-SO2-之環式基,與後述之含-SO2-之環式基為相同之內容,具體而言,可列舉如,通式(a5-r-1)~(a5-r-4)所各別表示之基等。
Ra’21中之羥烷基,以碳數為1~6者為佳,具體而言,可列舉如,前述Ra’21中之烷基的氫原子中之至少1個被羥基所取代之基等。
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,可列舉如,伸甲基、伸乙基、n-伸丙基、伸異丙基等。該伸烷基為含有氧原子或硫原子之情形,其具體例,可列舉如,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。
以下為列舉通式(a2-r-1)~(a2-r-7)所各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,具體而言為,-SO2-中之硫原子(S)形成環式基之環骨架的一部份之環式基。該環骨架中以含有-SO2-之環作為一個環之方式計數,僅為該環之情形稱為單環式基,尚具有其他環結構之情形,無論其結構為何,皆稱為多環式基。含-SO2-之環式基,可為單環式亦可、多環式亦可。
含-SO2-之環式基,特別是該環骨架中含有-O-SO2-之環式基,即以含有-O-SO2-中之-O-S-形成為環骨架之一部份的磺內酯(sultone)環的環式基為佳。含-SO2-之環式基,更具體而言,可列舉如,下述通式(a5-r-1)~(a5-r-4)所各別表示之基等。
前述通式(a5-r-1)~(a5-r-4)中,A”與前述通式(a2-r-1)~(a2-r-7)中之A”為相同之內容。Ra’51中之烷基、烷氧基、鹵素原子、鹵化烷基、-COOR”、-OC(=O)R”、羥烷基,與前述通式(a2-r-1)~(a2-r-7)中之Ra’21為相同之內容。
以下列舉通式(a5-r-1)~(a5-r-4)所各別表示之基的具體例示。式中之「Ac」為表示乙醯基。
含-SO2-之環式基,於上述之中,又以前述通式(a5-r-1)所表示之基為佳,以使用由前述化學式(r-sl-1-1)、(r-sl-1-18)、(r-sl-3-1)及(r-sl-4-1)之任一者所表示之基所成群所選出之至少一種為較佳,以前述化學式(r-sl-1-1)所表示之基為最佳。
「含碳酸酯之環式基」係指,該環骨架中含有含-O-C(=O)-O-之環(碳酸酯環)的環式基。以碳酸酯環作為一個環之方式計數,僅為碳酸酯環之情形稱為單環式基,尚具有其他環結構之情形,無論其結構為何,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,並未有特別之限定,而可使用任意之內容。具體而言,可列舉如,下述通式(ax3-r-1)~(ax3-r-3)所各別表示之基。
前述通式(ax3-r-1)~(ax3-r-3)中,A”與前述通式(a2-r-1)中之A”為相同之內容。
Ra’x31中之烷基、烷氧基、鹵素原子、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之說明中所列舉者為相同之內容等。
以下列舉通式(ax3-r-1)~(ax3-r-3)所各別表示之基的具體例示。
上述之中,又以含內酯之環式基或含-SO2-之環式基為佳,該些之中,又以含內酯之環式基為較佳。具體而言,可列舉如,以前述通式(a2-r-1)、(a2-r-2)或(a5-r-1)所表示之基為較佳,以前述化學式(r-lc-1-1)~(r-lc-1-7)、(r-lc-2-1)~(r-lc-2-13)、(r-sl-1-1)、(r-sl-1-18)之任一者所表示之基為佳。
結構單位(a2),其中,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(a2),以下述通式(a2-1)所表示之結構單位為佳。
Ya21之2價之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、含有雜原子之2價之鍵結基等為較佳之例示內容。
作為2價之鍵結基之烴基,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,可列舉如,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,具體而言,可列舉如,上述式(a0-1)中之Va0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,可列舉如,氟原子、被氟原子所取代的碳數1~5之氟化烷基、羰基等。
含有環之脂肪族烴基中,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,可列舉如,烷基、烷氧基、鹵素原子、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。
作為前述取代基之鹵素原子,可列舉如,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,可列舉如,前述烷基中之氫原子的一部份或全部被前述鹵素原子所取代之基等。
環狀之脂肪族烴基中,構成該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,以-O-、-C(=O)-O-、-S-、-S(=O)2-、-S(=O)2-O-為佳。
作為2價之烴基之芳香族烴基,具體而言,可列舉如上述式(a0-1)中之Va0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、鹵素原子、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。
作為前述取代基之烷氧基、鹵素原子及鹵化烷基,可列舉如,取代前述環狀之脂肪族烴基所具有的氫原子之取代基所例示之內容等。
含有雜原子之2價之鍵結基中之雜原子,係指碳原子及氫原子以外之原子,例如氧原子、氮原子、硫原子、鹵素原子等。
Ya21為含有雜原子之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-、-C(=O)-O-Y21-、-〔Y21-C(=O)-O〕m’-Y22-或-Y21-O-C(=O)-Y22-所表示之基〔式中,Y21及Y22各自獨立表示可具有取代基之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者為佳,以1~8為更佳,以1~5為特佳。
式-Y21-O-Y22-、-Y21-O-、-Y21-C(=O)-O-、-C(=O)-O-Y21-、-〔Y21-C(=O)-O〕m’-Y22-或-Y21-O-C(=O)-Y22-中,Y21及Y22各自獨立表示可具有取代基之2價之烴基。該2價之烴基,例如與前述2價之鍵結基之說明所列舉之「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,又以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,又以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,以單鍵,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為上述含內酯之環式基、含-SO2-之環式基,或含碳酸酯之環式基,以含內酯之環式基、含-SO2-之環式基為佳,以含內酯之環式基為特佳。
(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)之比例,相對於構成該(A1)成份之全結構單位之合計,以1~80莫耳%為佳,以5~70莫耳%為較佳,以10~65莫耳%為更佳,以10~60莫耳%為特佳。
結構單位(a2)之比例為下限值以上時,可充分得到含有結構單位(a2)時所可達成之效果,另一方面,於上限值以下時,可取得與其他結構單位之平衡,而可使各種微影蝕刻特性及圖型形狀良好。
結構單位(a3)為,含有含極性基之脂肪族烴基之結構單位(但,相當於上述結構單位(a0)、結構單位(a1)或結構單位(a2)中任一單位者除外)。
(A1)成份具有結構單位(a3)時,可提高(A)成份之親水性、提升解析度等。
極性基,可列舉如,羥基、氰基、羧基、烷基中之氫原子的一部份被氟原子所取代的羥烷基等,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皆可,例如,可由ArF準分子雷射用光阻組成物用之樹脂中,被多數提案之內容中適當地選擇使用。該環式基,以多環式基為佳,以碳數7~30者為較佳。
其中,又以含有含羥基、氰基、羧基,或烷基的氫原子之一部份被氟原子所取代的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個以上氫原子所得之基等例示。具體而言,可列舉如,由金剛烷、降莰烷、異莰烷、三環癸烷、四環十二烷等之多環鏈烷去除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之單位時,並未有特別之限定,而可使用任意之內容。
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
基乙酯所衍生之結構單位為佳,該烴基為多環式基時,可列舉如,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內容。
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,以羥基鍵結於金剛烷基之3位者為特佳。
式(a3-2)中,k以1為佳。氰基以鍵結於降莰基的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。該些中,以丙烯酸的羧基末端上,鍵結2-降莰基或3-降莰基者為佳。氟化烷醇以鍵結於降莰基之5或6位者為佳。
(A1)成份所具有之結構單位(a3),可為1種亦可、2種以上亦可。
(A1)成份具有結構單位(a3)之情形,結構單位(a3)之比例,相對於構成該(A1)成份之全結構單位的合計,以1~40莫耳%為佳,以2~30莫耳%為較佳,以5~25莫耳%為更佳,以10~20莫耳%為特佳。
結構單位(a3)之比例於較佳之下限值以上時,於光阻圖型之形成中,可使解析度再向上提升。另一方面,於較佳上限值以下時,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的耐乾蝕刻性。又,可提高(A)成份之疏水性。疏水性之提高,特別是於溶劑顯影製程之情形中,可提高解析度、光阻圖型形狀等。
結構單位(a4)中之「非酸解離性環式基」,係於經由曝光而於該光阻組成物中產生酸之際(例如,由後述(B)成份產生酸之際),即使受到該酸之作用也不會解
離,而以原狀殘留於該結構單位中之環式基。
結構單位(a4),例如以含有非酸解離性之脂肪族環式基之丙烯酸酯所衍生之結構單位等為佳。該環式基,例如可使用ArF準分子雷射用、KrF準分子雷射用(較佳為ArF準分子雷射用)等光阻組成物之樹脂成份所使用的以往已知之多數成份。
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,可列舉如,下述通式(a4-1)~(a4-7)所各別表示之結構單位等例示。
(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)之比例,相對於構成該(A1)成份之全結構單位的
合計,以1~40莫耳%為佳,以5~20莫耳%為較佳。
結構單位(a4)之比例於較佳之下限值以上時,可充分得到含有結構單位(a4)所可達到之效果,另一方面,於較佳上限值以下時,可容易取得與其他結構單位之平衡。
本態樣之光阻組成物,例如,(A)成份為含有具有結構單位(a0)之高分子化合物(A1)者,該(A1)成份之具體例如,結構單位(a0)與結構單位(a2)之重複結構所形成之高分子化合物、結構單位(a0)與結構單位(a3)之重複結構所形成之高分子化合物、結構單位(a0)與結構單位(a2)與結構單位(a3)之重複結構所形成之高分子化合物等例示。
(A1)成份之質量平均分子量(Mw)(凝膠滲透色層分析儀(GPC)之聚苯乙烯換算基準),並未有特別之限定,又以1000~50000為佳,以1500~30000為較佳,以2000~20000為最佳。
(A1)成份之Mw為此範圍之較佳上限值以下時,作為光阻使用時,對於光阻溶劑具有充分之溶解性,於此範圍之較佳下限值以上時,可得到良好之耐乾蝕刻性或光阻圖型之截面形狀。
(A1)成份之分散度(Mw/Mn),並未有特別之限定,又以1.0~5.0為佳,以1.0~4.0為較佳,以1.0~3.0為最佳。又,Mn表示數平均分子量。
(A1)成份,可單獨使用1種亦可、將2種
以上合併使用亦可。
(A)成份中之(A1)成份之比例,相對於(A)成份之總質量,以25質量%以上為佳,以50質量%以上為較佳,以75質量%以上為更佳,亦可為100質量%。該比例為25質量%以上時,特別是可提高圖型之解析度,而更容易確保曝光寬容度(EL寬容度)或焦點景深寬度(DOF)特性等製程寬容度。
本態樣之光阻組成物中,(A)成份可併用不相當於前述(A1)成份之受到酸之作用而對顯影液之溶解性產生變化之基材成份(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。(A2)成份,可單獨使用1種亦可、將2種以上組合使用亦可。
本態樣之光阻組成物中,(A)成份,可單獨使用1種亦可、將2種以上合併使用亦可。
本態樣之光阻組成物中,(A)成份之含量,可配合所欲形成之光阻膜厚度等作調整即可。
本態樣之光阻組成物,除上述(A)成份以外,可再含有該(A)成份以外的其他之成份。其他之成份,例如
以下所示之(B)成份、(D)成份、(E)成份、(F)成份、(S)成份等。
本態樣之光阻組成物,除(A)成份以外,可再含有酸產生劑成份(以下,亦稱為「(B)成份」)。
(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,可列舉如,錪鹽或鋶鹽等之鎓鹽系酸產生劑、肟磺酸酯系酸產生劑、雙烷基或雙芳基磺醯基重氮甲烷類、多(雙磺醯基)重氮甲烷類等之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。其中,又以使用鎓鹽系酸產生劑為佳。
鎓鹽系酸產生劑,例如,亦可使用下述通式(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。
該環式基,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。脂肪族烴基,係指不具有芳香族性之烴基之意。又,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。
R101中之芳香族烴基,為具有芳香環之烴基。該芳香族烴基之碳數以3~30為佳,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,為不含取代基中之碳數者。
R101中之芳香族烴基所具有之芳香環,具體而言,可列舉如,苯、茀、萘、蒽、菲、聯苯基,或構成該些芳香環之碳原子的一部份被雜原子所取代的芳香族雜環等。芳香族雜環中之雜原子,可列舉如,氧原子、硫原子、氮原子等。
R101中之芳香族烴基之具體例如,由前述芳香環去除1個氫原子所得之基(芳基:例如,苯基、萘基等)、前述芳香環的1個氫原子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-萘基乙基等芳基烷基等)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。
R101中之環狀之脂肪族烴基,可列舉如,結構中含有環之脂肪族烴基等。
此結構中含有環之脂肪族烴基,可列舉如,脂環式烴基(由脂肪族烴環去除1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。
前述脂環式烴基,以碳數為3~20者為佳,以3~12為更佳。
前述脂環式烴基,可為多環式基亦可、單環式基亦可。單環式之脂環式烴基,以由單環鏈烷去除1個以上之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,可列舉如,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個以上之氫原子所得之基為佳,該多環鏈烷以碳數7~30者為佳。其中,該多環鏈烷又以具有金剛烷、降莰烷、異莰烷、三環癸烷、四環十二烷等交聯環系之多環式骨架的多環鏈烷;具有具膽固醇骨架之環式基等縮合環系的多環式骨架之多環鏈烷為較佳。
本說明書中,「膽固醇骨架」係指,由3個六員環及1個五員環連結所得之下述化學式所示骨架(st)之意。
其中,R101中之環狀之脂肪族烴基,又以由單環鏈烷或多環鏈烷去除1個以上之氫原子所得之基為佳,以由多環鏈烷去除1個氫原子所得之基為較佳,以金剛烷基、降莰基為特佳,以金剛烷基為最佳。
可鍵結於脂環式烴基之直鏈狀或支鏈狀之脂肪族烴基,以碳數為1~10者為佳,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,可列舉如,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,可列舉如,-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的直鏈狀之烷基為佳。
又,R101中之環狀之烴基,可如雜環等一般含有雜原子。具體而言,可列舉如,前述通式(a2-r-1)~(a2-r-7)所各別表示之含內酯之環式基、前述通式(a5-r-1)~(a5-r-4)所各別表示之含-SO2-之環式基、其他以下所列舉之雜環式基等。
R101中之環式基的取代基,例如,烷基、烷氧基、鹵素原子、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。
作為取代基之鹵素原子,可列舉如,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,以碳數1~5之烷基、例如甲基、乙基、丙基、n-丁基、tert-丁基等中氫原子的一部份或全部被前述鹵素原子所取代之基等。
作為取代基之羰基,係取代構成環狀之烴基的伸甲基(-CH2-)之基。
R101之鏈狀之烷基,可為直鏈狀或支鏈狀之任一者皆可。
直鏈狀之烷基,其碳數以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,以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。
R101之鏈狀之烯基,可為直鏈狀或支鏈狀之任一者皆可,其碳數以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)、丁炔基等。支鏈狀之烯基,例如,1-甲基乙烯基、2-甲基乙烯基、1-甲基丙烯基、2-甲基丙烯基等。
鏈狀之烯基,於上述之中,又以直鏈狀之烯基為佳,以乙烯基、丙烯基為較佳,以乙烯基為特佳。
R101之鏈狀之烷基或烯基中之取代基,例如,烷氧基、鹵素原子、鹵化烷基、羥基、羰基、硝基、胺基、上述R101中之環式基等。
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,可列舉如,苯基、萘基、由多環鏈烷去除1個以上之氫原子所得之基;前述通式(a2-r-1)~(a2-r-7)所各別表示之含內酯之環式基;前述通式(a5-r-1)~(a5-r-4)所各別表示之含-SO2-之環式基等為佳。
式(b-1)中,Y101為單鍵或含有氧原子之2價之鍵結基。
Y101為含有氧原子之2價之鍵結基之情形,該Y101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。
含有氧原子之2價之鍵結基,例如,氧原子(醚鍵結:-O-)、酯鍵結(-C(=O)-O-)、氧羰基(-O-C(=O)-)、醯胺鍵結(-C(=O)-NH-)、羰基(-C(=O)-)、碳酸酯鍵結(-O-C(=O)-O-)等非烴系的含有氧原子之鍵結基;該非烴系的含有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-)。該含有氧原子之2價之鍵結基,例如,下述通式(y-al-1)~(y-al-7)所各別表示之鍵結基等。
V’102中之2價之飽和烴基,以碳數1~30之伸烷基為佳,以碳數1~10之伸烷基為較佳,以碳數1~5之伸烷基為更佳。
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,可列舉如,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中之前述伸烷基中的一部份之伸甲基,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(單環式之脂肪族烴基、多環式之脂肪族烴基)再去除1個氫原子所得之2價之基為佳,以伸環己基、1,5-伸金剛烷基或2,6-伸金剛烷基為較佳。
Y101,以含有酯鍵結之2價之鍵結基,或含有醚鍵結之2價之鍵結基為佳,以上述式(y-al-1)~(y-al-5)所各別表示之鍵結基為較佳。
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,可列舉如,V101中之伸烷基中氫原子的一部份或全部被氟原子所取代之基等。其中,V101又以單鍵,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,可列舉如,例如,Y101為單鍵之情形,可列舉如,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等;Y101為含有氧原子之2價之鍵結基之情形,可列舉如,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之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中之該芳香族烴基之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,例如以前述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,其分別可舉例如與式(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之鏈狀烷基之碳數,於上述碳數之範圍內中,就對光阻用溶劑也具有優良溶解性等理由,以越小越好。又,R104、R105之鏈狀烷基中,被氟原子所取代之氫原子數越多時,表示其酸之強度越強,又,以其可提高200nm以下之高能量光線或電子線之透明性等,而為較佳。前述鏈狀烷基中之氟原子的比例,即氟化率,較佳為70~100%、更佳為90~100%,最佳為全部氫原子被氟原子所取代的全氟烷基。
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為各自獨立之單鍵或氧原子。
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為1以上之整數,M’m+以m價之鎓陽離子,鋶陽離子、錪陽離子為較佳之列舉內容,又以下述通式(ca-1)~(ca-4)所各別表示之有機陽離子為特佳。
R201~R207,及R211~R212中之芳基,可列舉如,碳數6~20之無取代的芳基等,又以苯基、萘基為
佳。
R201~R207,及R211~R212中之烷基為,鏈狀或環狀之烷基,且以碳數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所可具有之取代基,例如,烷基、鹵素原子、鹵化烷基、羰基、氰基、胺基、芳基、下述式(ca-r-1)~(ca-r-7)所各別表示之基等。
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,除與前述式(b-1)中之R101為相同之內容等以外,又例如,可具有取代基之環式基或可具有取代基之鏈狀之烷基所列舉之前述式(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,就式中之硫原子包含於該環骨架的1個之環,包含硫原子,以3~10員環為佳,以5~7員環為特佳。所形成之環之具體例,可列舉如,例如噻吩環、噻唑環、苯併噻吩環、噻蒽環、二苯併噻吩環、9H-硫環、氧硫環、啡噁噻環、四氫噻吩鎓環、四氫硫代吡喃鎓環等。
R208~R209表示,各自獨立之氫原子或碳數1~5之烷基,以氫原子或碳數1~3之烷基為佳,為烷基之情形,其可相互鍵結形成環。
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,可列舉如,碳數6~20之無取代的芳基等,又以苯基、萘基為佳。
R210中之烷基為,鏈狀或環狀之烷基,且以碳數1~30者為佳。
R210中之烯基,其碳數以2~10為佳。
R210中之可具有取代基之含-SO2-之環式基,可列舉如與前述「含-SO2-之環式基」為相同之內容等,其中,又以通式(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,可列舉如,由前述式(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,例如由前述式(b-1)中之R101中之鏈狀之烷基、鏈狀之烯基所例示之基去除1個氫原子所得之基等。
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,其可例如與前述通式(a2-1)中之Ya21為相同之可具有取代基之2價之烴基等例示。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,又以伸芳基之兩端與2個羰基組合所得之基為佳。伸芳基,可列舉如,伸苯基、伸萘基等,又以伸苯基為特佳。
W201中之3價之鍵結基,可列舉如,由前述W201中之2價之鍵結基去除1個氫原子所得之基、於前述2價之鍵結基再鍵結前述2價之鍵結基所得之基等。W201中之3價之鍵結基,可列舉如,以伸芳基鍵結2個羰基所得之基為佳。
前述式(ca-1)所表示之較佳陽離子之具體例如,下述式(ca-1-1)~(ca-1-67)所各別表示之陽離子等。
前述式(ca-2)所表示之較佳陽離子之具體例
如,二苯基錪陽離子、雙(4-tert-丁基苯基)錪陽離子等。
前述式(ca-3)所表示之較佳陽離子之具體例如,下述式(ca-3-1)~(ca-3-6)所各別表示之陽離子等。
前述式(ca-4)所表示之較佳陽離子之具體例如,下述式(ca-4-1)~(ca-4-2)所各別表示之陽離子等。
上述之中,陽離子部〔(M’m+)1/m〕又以通式(ca-1)所表示之陽離子為佳,以式(ca-1-1)~(ca-1-67)所各別表示之陽離子為較佳。
(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。
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,可充分進行圖型形成。又,以於光阻組成物之各成份溶解於有機溶劑之際,可容易得到均勻之溶液、作為光阻組成物時具有良好之保存安定性等,而為較佳。
本態樣之光阻組成物,除(A)成份以外,或,(A)成份及(B)成份以外,可再含有酸擴散控制劑成份(以下,亦稱為「(D)成份」)。(D)成份,於光阻組成物中,為具有可捕集因曝光而產生之酸的抑制劑(酸擴散控制劑)之作用者。
(D)成份,可為經由曝光而分解,而失去酸擴散控制性之光崩壞性鹼(D1)(以下,亦稱為「(D1)成份」),或不相當於該(D1)成份之含氮有機化合物(D2)(以下,亦稱為「(D2)成份」)亦可。
含有(D1)成份之光阻組成物,於形成光阻圖型之際,可提高曝光部與未曝光部之反差。
(D1)成份,只要為經由曝光而分解,而失去酸擴散控制性之成份時,並未有特別之限定,又以由下述通式
(d1-1)所表示之化合物(以下亦稱為「(d1-1)成份」)、下述通式(d1-2)所表示之化合物(以下亦稱為「(d1-2)成份」)及下述通式(d1-3)所表示之化合物(以下亦稱為「(d1-3)成份」)所成群所選出之1種以上之化合物為佳。
(d1-1)~(d1-3)成份,於光阻膜之曝光部中,由於會因分解而失去酸擴散控制性(鹼性),而不具有抑制劑的作用,於未曝光部中則具有作為抑制劑之作用。
式(d1-1)中,Rd1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,
分別與前述式(b-1)中之R101為相同之內容等。
該些之中,Rd1,又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佳。該些之基所可具有之取代基,可列舉如,羥基、側氧基、烷基、芳基、氟原子、氟化烷基、上述通式(a2-r-1)~(a2-r-7)所各別表示之含內酯之環式基、醚鍵結、酯鍵結,或該些之組合等。含有作為取代基之醚鍵結或酯鍵結之情形,可無需介有伸烷基,此情形之取代基,又以上述式(y-al-1)~(y-al-5)所各別表示之鍵結基為佳。
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、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者為佳,以具體而言,可列舉如,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。
前述鏈狀之烷基為具有作為取代基之氟原子或氟化烷基的氟化烷基之情形,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之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的氟化烷基(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,以與前述通式(ca-1)~(ca-4)所各別表示之陽離子為相同之內容為較佳之列舉內容,又以前述通式(ca-1)所表示之陽離子為較佳,以前述式(ca-1-1)~(ca-1-67)所各別表示之陽離子為更佳。
(d1-1)成份,可單獨使用1種亦可、將2種以上組合使用亦可。
式(d1-2)中,Rd2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(b-1)中之R101為相同之內容等。
但,Rd2中,S原子所鄰接之碳原子上為不鍵結氟原子(不被氟所取代)者。如此,(d1-2)成份之陰離子可形成適當之弱酸陰離子,而可提高(D)成份之抑制能力。
Rd2,以可具有取代基之鏈狀之烷基,或可具有取代基之脂肪族環式基為佳。鏈狀之烷基,以碳數1~10為佳,以3~10為較佳。脂肪族環式基,以由金剛烷、降莰烷、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);以由樟腦烷等去除1個以上之氫原子所得之基為較佳。
Rd2之烴基可具有取代基,該取代基與前述式(d1-1)之Rd1中之烴基(芳香族烴基、脂肪族環式基、鏈狀之烷基)所可具有之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種亦可、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,可列舉如,與前述式(b-1)中之R101為相同之內容等,
又以含有氟原子之環式基、鏈狀之烷基,或鏈狀之烯基為佳。其中,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,可列舉如,與前述式(b-1)中之R101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,可列舉如,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。Rd4之烷基中之一部分氫原子可被羥基、氰基等所取代亦可。
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,可列舉如,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,可列舉如,與上述式(b-1)中之R101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。該些之基所可再具有之取代基,其可具有碳數1~5之烷基或碳數1~5之鹵化烷基。
Rd4中之環式基,與上述式(b-1)中之R101
為相同之內容,又以環戊烷、環己烷、金剛烷、降莰烷、異莰烷、三環癸烷、四環十二烷等環鏈烷去除1個以上之氫原子所得之脂環式基,或,苯基、萘基等芳香族基為佳。Rd4為脂環式基之情形,光阻組成物可良好地溶解於有機溶劑之中,而可形成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,該光阻組成物具有優良的光吸收效率,而顯示出良好的感度或微影蝕刻特性。
式(d1-3)中,Yd1為單鍵或2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)、含有雜原子之2價之鍵結基等。該些分別與前述式(a2-1)中之Ya21之2價之鍵結基之說明中所列舉之可具有取代基之2價之烴基、含有雜原子之2價之鍵結基為相同之內容等。
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較佳,以伸甲基或伸乙基為更佳。
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種亦可、將2種以上組合使用亦可。
(D1)成份可僅使用上述(d1-1)~(d1-3)成份之任一種、將2種以上組合使用亦可。
光阻組成物含有(D1)成份之情形,(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)成份之含量為較佳下限值以上時,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,於上限值以下時,可維持良好的感度,亦具有優良之產率。
前述(d1-1)成份、(d1-2)成份之製造方法,並未有特別之限定,可使用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,可依與US2012-0149916號公報所記載方法為相同方法予以製造。
酸擴散控制劑成份,可含有不相當於上述(D1)成份之含氮有機化合物成份(以下,亦稱為「(D2)成份」)。
(D2)成份,只要為作為酸擴散控制劑而發揮作用者,且,不相當於(D1)成份者時,並未有特別之限定,其可由公知成份中任意選擇使用。其中又以脂肪族胺為佳,該些之中,特別是以二級脂肪族胺或三級脂肪族胺為較佳。
脂肪族胺係指,具有1個以上之脂肪族基之胺,該脂肪族基以碳數1~12為佳。
脂肪族胺,可列舉如,氨NH3之至少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,可列舉如,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之三烷基胺為更佳,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,可列舉如,哌啶、哌等。
脂肪族多環式胺,以碳數為6~10者為佳,具體而言,可列舉如,1,5-二氮雜二環〔4.3.0〕-5-壬烯、1,8-二氮雜二環〔5.4.0〕-7-十一烯、六伸甲基四胺、1,4-二氮雜二環〔2.2.2〕辛烷等。
其他之脂肪族胺,可列舉如,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-羥基乙氧基)乙氧基}乙基〕胺、三乙醇胺三乙酸酯等,又以三乙醇胺三乙酸酯為佳。
又,(D2)成份,可使用芳香族胺。
芳香族胺,可列舉如,4-二甲基胺基吡啶、吡咯、吲哚、吡唑、咪唑或該些之衍生物、三苄基胺、2,6-二異丙基苯胺、N-tert-丁氧基羰基吡咯啶等。
(D2)成份,可單獨使用亦可、將2種以上組合使用亦可。
光阻組成物含有(D2)成份之情形,(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。於上述範圍時,可提高光阻圖型形狀、存放之經時安定性等。
本態樣之光阻組成物中,就防止感度劣化,或提高光阻圖型形狀、存放之經時安定性等目的,可含有作為任意成份之由有機羧酸,及磷之含氧酸及其衍生物所成群所選出之至少1種之化合物(E)(以下,亦稱為「(E)成份」)。
有機羧酸,例如,乙酸、丙二酸、枸椽酸、蘋果酸、琥珀酸、安息香酸、水楊酸等為較佳者。
磷之含氧酸,例如,磷酸、膦酸、次膦酸等,該些之
中特別是以膦酸為佳。
磷之含氧酸的衍生物,例如,上述含氧酸之氫原子被烴基所取代之酯等,前述烴基,可列舉如,碳數1~5之烷基、碳數6~15之芳基等。
磷酸之衍生物,可列舉如,磷酸二-n-丁基酯、磷酸二苯基酯等磷酸酯等。
膦酸之衍生物,可列舉如,膦酸二甲基酯、膦酸-二-n-丁基酯、苯基膦酸、膦酸二苯基酯、膦酸二苄基酯等膦酸酯等。
次膦酸之衍生物,可列舉如,次膦酸酯或苯基次膦酸等。
(E)成份,可單獨使用1種亦可、將2種以上合併使用亦可。
光阻組成物含有(E)成份之情形,(E)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。
本態樣之光阻組成物,就賦予光阻膜撥水性之目的,亦可含有氟添加劑成份(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,可列舉如,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,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);該結構單位(f1)與前述結構單位(a1)之共聚物;該結構單位(f1)與前述結構單位(a1’)之共聚物;該結構單位(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)之共聚物為佳。其中,可與該結構單位(f1)共聚之前述結構單位(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,α位之碳原子所鍵結之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之鹵素原子,可列舉如,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等,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,可列舉如,碳數1~5之烷基之氫原子中的一部份或全部,被鹵素原子所取代之基等。該鹵素原子,可列舉如,氟原子、氯原子、溴原子、碘原子等,特別是以氟原子為佳。其中,Rf102及Rf103又以氫原子、氟原子,或碳數1~5之烷基為佳,以氫原子、氟原子、甲基,或乙基為佳。
式(f1-1)中,nf1為1~5之整數,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,以60%以上被氟化,以其可提高浸潤式曝光時光阻膜之疏水性,而為特佳。
其中,Rf101,又以碳數1~5之氟化烴基為較佳,以三氟甲基、-CH2-CF3、-CH2-CF2-CF3、-CH(CF3)2、-CH2-CH2-CF3、
-CH2-CH2-CF2-CF2-CF2-CF3為特佳。
(F)成份之質量平均分子量(Mw)(凝膠滲透色層分析儀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。於此範圍之上限值以下時,作為光阻使用時,對光阻用溶劑具有充分之溶解性,於此範圍之下限值以上時,可得到良好之耐乾蝕刻性或光阻圖型之截面形狀。
(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種亦可、將2種以上合併使用亦可。
光阻組成物含有(F)成份之情形,(F)成份,相對於(A)成份100質量份,通常為使用0.5~10質量份之比例。
本態樣之光阻組成物中,可再配合所期待之目的,適當地添加含有具有混和性之添加劑、例如改良光阻膜之性能所附加之樹脂、溶解抑制劑、可塑劑、安定劑、著色劑、抗暈劑、染料等。
本態樣之光阻組成物,為將光阻材料溶解於有機溶劑成份(以下,亦稱為「(S)成份」)之方式製造。
(S)成份,只要為可溶解所使用之各成份、形成均勻溶液者即可,其可由以往作為化學增幅型光阻組成物之
溶劑所公知的成份中,任意地選擇使用。
例如,γ-丁內酯等內酯類;丙酮、甲基乙基酮、環己酮、甲基-n-戊基酮、甲基異戊基酮、2-庚酮等之酮類;乙二醇、二乙二醇、丙二醇、二丙二醇等之多元醇類;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、具有前述多元醇類或前述酯鍵結的化合物之單甲基醚、單乙基醚、單丙基醚、單丁基醚等單烷基醚或單苯基醚等具有醚鍵結的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、乙氧基丙酸乙酯等之酯類;苯甲醚、乙基苄基醚、甲苯酚醚甲基醚、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、異丙基甲苯、三甲苯等芳香族系有機溶劑、二甲基亞碸(DMSO)等。
(S)成份可單獨使用亦可、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、環己酮為佳。
又,PGMEA與極性溶劑混合所得之混合溶劑亦佳。其添加比(質量比),可於考慮PGMEA與極性溶劑之相溶性等之後作適當決定即可,較佳為1:9~9:1、更佳
為2:8~8:2之範圍內為佳。
更具體而言,可列舉如,於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。此外,PGMEA與PGME與環己酮之混合溶劑亦佳。
又,(S)成份,其他內容,例如,由PGMEA及EL之中所選出之至少1種與γ-丁內酯的混合溶劑亦佳。該情形中,混合比例以前者與後者之質量比,較佳為70:30~95:5。
(S)成份之使用量,並未有特別之限定,其可依能夠塗佈於基板等之濃度,配合塗佈膜厚作適當之設定。一般而言,(S)成份以成為於光阻組成物之固體成份濃度為1~20質量%、較佳為於2~15質量%之範圍內使用。
如以上之說明,使用本發明之光阻組成物及使用其之光阻圖型之形成方法時,可形成高解析度之光阻圖型,且,可得到充分確保製程寬容度等效果。
更微細之圖型,例如形成槽狀圖型、微細且密集之接觸孔圖型等之際,光阻膜之曝光部中,特別是膜厚方向中,因會生成光學強度較弱之區域,故一般考量選擇性地將光學強度較弱之區域溶解去除,以形成光阻圖型(負型光阻圖型)之方法為有用者。
對於此點,本發明之光阻圖型之形成方法中,為使用
溶劑顯影製程以負型顯影方式形成光阻圖型(負型光阻圖型)。此外,本發明之光阻組成物中,為使用具有通式(a0-1)所表示之結構單位(a0)的高分子化合物(A1)。
該結構單位(a0)為具有高體積密度之經由酸之作用而增大極性之酸分解性基的結構,又,該(A1)成份對於有機系顯影液具有良好的溶解性。
本發明中,於使用含有該(A1)成份之光阻組成物,使用於溶劑顯影製程時,即可發揮上述本發明之效果。
以下,將以實施例對本發明作更詳細之說明,本發明並不受該些之例示所限制。
本實施例所使用之高分子化合物A-1~A-10中,提供作為構成各高分子化合物之結構單位的下述單體,為分別依特定之莫耳比進行自由基聚合而製得者。
高分子化合物A-1~A-10中,依13C-NMR所求得之該高分子化合物之共聚組成比(高分子化合物中的各結構單位之比例(莫耳比))、GPC測定所求得之標準聚苯乙烯換算之質量平均分子量(Mw)及分子量分散度(Mw/Mn)分別併記於表1中。
將表2所示各成份混合、溶解,以製作各例之光阻組成物。
表2中,各簡稱分別具有以下之意義。〔 〕內之數值為添加量(質量份)。
(A)-1~(A)-10:上述高分子化合物A-1~A-10。
(B)-1:下述化學式(B)-1所表示之化合物所形成之酸產生劑。
(D)-1:下述化學式(D)-1所表示之化合物所形成之酸擴散控制劑。
(D)-2:下述化學式(D)-2所表示之化合物所形成之酸擴散控制劑。
(E)-1:水楊酸。
(F)-1:下述化學式(F)-1所表示之含氟高分子化合物。依GPC測定所求得之標準聚苯乙烯換算的質量平均分子量(Mw)為23100、分子量分散度(Mw/Mn)為1.78。13C-NMR所求得之共聚組成比(結構式中各結構單位之比例(莫耳比))為l/m=77/23。
(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/環己酮=45/30/25(質量比)之混合溶劑。
於12英吋之矽晶圓上,形成膜厚150nm之有機系抗反射膜,其次,於該有機系抗反射膜上,層合膜厚35nm的無機系抗反射膜。
將實施例及比較例之各光阻組成物,使用旋轉塗佈器分別塗佈於該無機系抗反射膜上,於加熱板上,依表所示加熱溫度(PAB(℃))進行60秒鐘之預燒焙處理,經乾燥後,形成膜厚100nm之光阻膜。
隨後,對該光阻膜,使用浸潤用ArF曝光裝置NSR-S609B〔Nikon公司製;NA(開口數)=1.07,Annular(0.97/0.78)with Y-Polarization,浸潤媒體:水〕,介由
標靶1(線路寬50nm/間距100nm)、
標靶2(空間寬50nm/間距140nm)、之各光遮罩(6%半色調),以ArF準分子雷射(193nm)進行選擇性照射。
其後,依表所示加熱溫度(PEB(℃))進行60秒鐘之曝光後加熱處理。
其次,於23℃下,使用乙酸丁酯施以13秒鐘之溶劑顯影後,進行振動乾燥。
其結果,無論任一例示中,標靶1之情形,形成線路寬50nm/間距100nm之線路與空間的光阻圖型(以下亦僅簡稱「LS圖型」),標靶2之情形,形成空間寬50nm/間距140nm之空間與線路的光阻圖型(以下亦僅簡稱「SL圖型」)。
於12英吋之矽晶圓上,形成膜厚150nm之有機系抗反射膜,其次,於該有機系抗反射膜上,層合膜厚35nm的無機系抗反射膜。
將參考例1之光阻組成物,使用旋轉塗佈器塗佈於該無機系抗反射膜上,再於加熱板上以110℃進行60秒鐘之預燒焙(PAB)處理,經由乾燥處理,形成膜厚100nm之光阻膜。
其次,對該光阻膜,使用浸潤用ArF曝光裝置NSR-S609B〔Nikon公司製;NA(開口數)=1.07,Annular(0.97/0.78)with Y-Polarization,浸潤媒體:水〕,分
別介由光遮罩(6%半色調),使用ArF準分子雷射(193nm)進行選擇性照射。
其後,於90℃或85℃下,進行60秒鐘之曝光後加熱(PEB)處理。
其次,於23℃下,使用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10秒鐘之鹼顯影,其後,使用純水進行30秒鐘之水洗滌後,進行振動乾燥。
其結果,使用參考例1之光阻組成物,形成線路寬50nm/間距100nm之LS圖型。
依上述光阻圖型之形成結果,求取形成作為標靶之光阻圖型的最佳曝光量Eop(mJ/cm2)。其結果以「Eop(mJ/cm2)」標記如表3~5所示。
上述Eop中,將焦點適當地上下移動,依與上述光阻圖型之形成相同般形成光阻圖型,求取線路圖型或空間圖型之形狀所形成之範圍的焦點景深寬度(DOF、單位:nm)。其結果以「OPEN DOF(nm)」標記如表3~5所示。
又,「DOF」係指,於相同之曝光量中,將焦點上下移動進行曝光之際,可形成特定形狀之光阻圖型的焦點深
度之範圍,即可忠實地得到遮罩圖型之光阻圖型的範圍之意,該數值越大越好。
依上述光阻圖型之形成方法,求取LS圖型之線路,或,SL圖型之空間於標靶尺寸(寬50nm)之±5%(47.5nm~52.5nm)之範圍內形成之際的曝光量,其依下式求取EL寬容度(單位:%)。其結果標記如表3~5所示。
EL寬容度(%)=(|E1-E2|/Eop)×100
E1:形成寬47.5nm之圖型之際的曝光量(mJ/cm2)
E2:形成寬52.5nm之圖型之際的曝光量(mJ/cm2)
EL寬容度,其數值越大時,表示伴隨曝光量變動之圖型尺寸的變化量越小之意。
依上述光阻圖型之形成方法所形成之光阻圖型中,使用測長SEM(掃描型電子顯微鏡、加速電壓300V、商品名:S-9380、日立高科技公司製),測定LS圖型線路之長度方向中之400處線路寬,或,SL圖型空間之長度方向中之400處的空間寬度,由該結果求取標準偏差(s)之3倍值(3s),算出400處之3s平均化之值(nm),標記為表示LWR之尺度。其結果標記於表3~5中。
該3s數值越小時,表示該線寬之粗糙度越小,而可
得到具有更均勻寬度之LS圖型或SL圖型之意。
依與上述光阻圖型之形成為相同順序,分別使用標靶尺寸(線路寬、空間寬)為45~54nm(1nm刻度、計10點)的光遮罩,依同一曝光量分別形成間距100nm之LS圖型、間距140nm之SL圖型。
此時,算出以標靶尺寸(nm)作為橫軸,使用各光遮罩於光阻膜實際形成之線路寬或空間寬(nm)作為縱軸進行繪製曲線圖之際的直線之傾斜度。該直線之傾斜度以「MEEF」標記於表3~5中。
適度改變曝光量(mJ/cm2)與焦點,形成光阻圖型之際,使用測長SEM(掃描型電子顯微鏡、加速電壓300V、商品名:S-9380、日立高科技公司製)求取所解析之圖型的最小尺寸。其結果以「Min CD(nm)」標記於表3~5中。
由表3所示結果得知,使用實施例1之光阻
組成物形成微細尺寸的光阻圖型之際,使用溶劑顯影製程之方法,相較於使用鹼顯影製程之方法,於光阻圖型之解析度或製程寬容度等,確認為更優良。
由表4、5所示結果得知,使用本發明之實施例1、2的光阻組成物及使用其之光阻圖型之形成方法時,確認可形成高解析度之光阻圖型,且,可充分確保製程寬容度。
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制。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限定。
Claims (3)
- 一種光阻圖型之形成方法,其為包含使用經由曝光而產生酸,且,受到酸之作用而對顯影液之溶解性產生變化之光阻組成物,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,使前述曝光後之光阻膜,以使用含有有機溶劑之顯影液的負型顯影進行圖型形成之方法形成光阻圖型之步驟的光阻圖型之形成方法,其特徵為前述光阻組成物為,含有具有下述通式所表示之結構單位(a0)、含有含內酯之環式基之結構單位(a2)及含有含極性基之脂肪族烴基之結構單位(a3)的高分子化合物,
- 如請求項1之光阻圖型之形成方法,其中,前述負型顯影所使用之顯影液,為含有由酯系有機溶劑及酮系有機溶劑所成群所選出之1種以上的有機溶劑。
- 一種光阻組成物,其為包含使用經由曝光而產生酸,且,受到酸之作用而對顯影液之溶解性產生變化之光阻組成物,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,使前述曝光後之光阻膜,以使用含有有機溶劑之顯影液的負型顯影進行圖型形成(Patterning)之方法形成光阻圖型之步驟,的光阻圖型之形成方法所使用的光阻組成物,其特徵為,含有具有下述通式所表示之結構單位(a0)、含有含內酯之環式基之結構單位(a2)及含有含極性基之脂肪族烴基之結構單位(a3)的高分子化合物,
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013-222564 | 2013-10-25 | ||
JP2013222564A JP6236284B2 (ja) | 2013-10-25 | 2013-10-25 | レジストパターン形成方法及びレジスト組成物 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
TW201531806A TW201531806A (zh) | 2015-08-16 |
TWI620986B true TWI620986B (zh) | 2018-04-11 |
Family
ID=52995827
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
TW103136652A TWI620986B (zh) | 2013-10-25 | 2014-10-23 | 光阻圖型之形成方法及光阻組成物 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US9405190B2 (zh) |
JP (1) | JP6236284B2 (zh) |
KR (1) | KR102295119B1 (zh) |
TW (1) | TWI620986B (zh) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6316598B2 (ja) * | 2014-01-16 | 2018-04-25 | 東京応化工業株式会社 | レジスト組成物、及びレジストパターン形成方法 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH10301284A (ja) * | 1997-04-30 | 1998-11-13 | Fujitsu Ltd | レジスト材料及びレジストパターンの形成方法 |
TW201308012A (zh) * | 2011-05-30 | 2013-02-16 | Shinetsu Chemical Co | 圖案形成方法及光阻組成物 |
Family Cites Families (21)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6200725B1 (en) * | 1995-06-28 | 2001-03-13 | Fujitsu Limited | Chemically amplified resist compositions and process for the formation of resist patterns |
JP2000056459A (ja) * | 1998-08-05 | 2000-02-25 | Fujitsu Ltd | レジスト組成物 |
JP4181760B2 (ja) | 2000-06-09 | 2008-11-19 | 富士フイルム株式会社 | ポジ型フォトレジスト組成物 |
JP3895224B2 (ja) | 2001-12-03 | 2007-03-22 | 東京応化工業株式会社 | ポジ型レジスト組成物及びそれを用いたレジストパターン形成方法 |
KR100942627B1 (ko) * | 2004-04-09 | 2010-02-17 | 신에쓰 가가꾸 고교 가부시끼가이샤 | 포지티브형 레지스트 재료 및 이를 이용한 패턴 형성 방법 |
JP4697443B2 (ja) * | 2005-09-21 | 2011-06-08 | 信越化学工業株式会社 | ポジ型レジスト材料並びにこれを用いたパターン形成方法 |
JP2007140188A (ja) * | 2005-11-18 | 2007-06-07 | Fujifilm Corp | ポジ型感光性組成物及びそれを用いたパターン形成方法 |
US7476492B2 (en) * | 2006-05-26 | 2009-01-13 | International Business Machines Corporation | Low activation energy photoresist composition and process for its use |
JP4554665B2 (ja) * | 2006-12-25 | 2010-09-29 | 富士フイルム株式会社 | パターン形成方法、該パターン形成方法に用いられる多重現像用ポジ型レジスト組成物、該パターン形成方法に用いられるネガ現像用現像液及び該パターン形成方法に用いられるネガ現像用リンス液 |
JP5398248B2 (ja) | 2008-02-06 | 2014-01-29 | 東京応化工業株式会社 | 液浸露光用レジスト組成物およびそれを用いたレジストパターン形成方法 |
TWI403846B (zh) | 2008-02-22 | 2013-08-01 | Tokyo Ohka Kogyo Co Ltd | 正型光阻組成物,光阻圖型之形成方法及高分子化合物 |
JP5037402B2 (ja) | 2008-03-28 | 2012-09-26 | 富士フイルム株式会社 | ポジ型感光性樹脂組成物およびそれを用いたパターン形成方法 |
JP5806800B2 (ja) * | 2008-03-28 | 2015-11-10 | 富士フイルム株式会社 | ポジ型レジスト組成物およびそれを用いたパターン形成方法 |
JP5173557B2 (ja) | 2008-04-24 | 2013-04-03 | 東京応化工業株式会社 | ポジ型レジスト組成物、レジストパターン形成方法および高分子化合物 |
JP5172494B2 (ja) | 2008-06-23 | 2013-03-27 | 東京応化工業株式会社 | 液浸露光用レジスト組成物、レジストパターン形成方法、含フッ素高分子化合物 |
JP5386236B2 (ja) | 2009-06-01 | 2014-01-15 | 東京応化工業株式会社 | ポジ型レジスト組成物及びレジストパターン形成方法 |
JP5568258B2 (ja) | 2009-07-03 | 2014-08-06 | 東京応化工業株式会社 | ポジ型レジスト組成物およびそれを用いたレジストパターン形成方法、並びに含フッ素高分子化合物 |
JP5439154B2 (ja) | 2009-12-15 | 2014-03-12 | 東京応化工業株式会社 | ポジ型レジスト組成物及びレジストパターン形成方法 |
JP5749480B2 (ja) * | 2010-12-08 | 2015-07-15 | 東京応化工業株式会社 | 新規化合物 |
JP2012162498A (ja) * | 2011-02-08 | 2012-08-30 | Mitsubishi Gas Chemical Co Inc | ビシクロヘキサン構造を有する新規な(メタ)アクリル酸エステル |
KR101744608B1 (ko) * | 2011-03-28 | 2017-06-08 | 후지필름 가부시키가이샤 | 감활성 광선성 또는 감방사선성 수지 조성물, 및 이 조성물을 이용한 감활성 광선성 또는 감방사선성 막 및 패턴 형성 방법 |
-
2013
- 2013-10-25 JP JP2013222564A patent/JP6236284B2/ja active Active
-
2014
- 2014-10-21 US US14/519,879 patent/US9405190B2/en active Active
- 2014-10-21 KR KR1020140142691A patent/KR102295119B1/ko active IP Right Grant
- 2014-10-23 TW TW103136652A patent/TWI620986B/zh active
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH10301284A (ja) * | 1997-04-30 | 1998-11-13 | Fujitsu Ltd | レジスト材料及びレジストパターンの形成方法 |
TW201308012A (zh) * | 2011-05-30 | 2013-02-16 | Shinetsu Chemical Co | 圖案形成方法及光阻組成物 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
TW201531806A (zh) | 2015-08-16 |
US20150118616A1 (en) | 2015-04-30 |
US9405190B2 (en) | 2016-08-02 |
KR102295119B1 (ko) | 2021-08-27 |
JP2015084046A (ja) | 2015-04-30 |
KR20150048047A (ko) | 2015-05-06 |
JP6236284B2 (ja) | 2017-11-22 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
TWI598691B (zh) | 溶劑顯影負型光阻組成物、光阻圖型之形成方法 | |
TWI606295B (zh) | 光阻組成物及光阻圖型之形成方法 | |
JP7042551B2 (ja) | レジスト組成物及びレジストパターン形成方法 | |
TWI534541B (zh) | 光阻組成物及光阻圖型之形成方法 | |
TWI589989B (zh) | 光阻組成物及光阻圖型之形成方法 | |
JP6986949B2 (ja) | レジスト組成物及びレジストパターン形成方法 | |
TW202030550A (zh) | 阻劑組成物及阻劑圖型形成方法 | |
TWI771277B (zh) | 阻劑組成物及阻劑圖型之形成方法 | |
TW201805721A (zh) | 光阻組成物及光阻圖型形成方法 | |
TWI608295B (zh) | 光阻組成物、光阻圖型之形成方法 | |
TWI598685B (zh) | 光阻組成物及光阻圖型之形成方法 | |
TW201936664A (zh) | 阻劑組成物及阻劑圖型形成方法 | |
TWI631420B (zh) | 光阻組成物、光阻圖型之形成方法及高分子化合物 | |
TW201546541A (zh) | 光阻組成物、光阻圖型之形成方法、化合物及高分子化合物 | |
TWI597570B (zh) | 光阻組成物及光阻圖型之形成方法 | |
TW201439670A (zh) | 光阻組成物,光阻圖型之形成方法 | |
TW201439678A (zh) | 光阻圖型之形成方法 | |
TWI602023B (zh) | 阻劑圖型形成方法 | |
TWI602016B (zh) | Photoresist composition and photoresist pattern formation method | |
TW201901300A (zh) | 阻劑組成物及阻劑圖型形成方法 | |
TWI620986B (zh) | 光阻圖型之形成方法及光阻組成物 | |
TWI761475B (zh) | 阻劑組成物及阻劑圖型形成方法,與化合物及酸擴散控制劑 | |
TW201432381A (zh) | 光阻組成物、光阻圖型之形成方法 | |
TWI824003B (zh) | 阻劑組成物及阻劑圖型形成方法 | |
TWI599849B (zh) | Photoresist composition and photoresist pattern formation method |