TWI833939B - 感放射線性樹脂組成物、抗蝕劑圖案形成方法、酸擴散控制劑及化合物 - Google Patents
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Abstract
本發明的目的在於提供一種相對於曝光光的感度良好、LWR性能及CDU性能優異的感放射線性樹脂組成物、抗蝕劑圖案形成方法、酸擴散控制劑、及化合物。本發明為一種感放射線性樹脂組成物,含有:聚合體,具有包含酸解離性基的結構單元;以及化合物,由下述式(1)所表示。
Description
本發明是有關於一種感放射線性樹脂組成物、抗蝕劑圖案形成方法、酸擴散控制劑及化合物。
利用微影進行的微細加工中所使用的感放射線性樹脂組成物是藉由ArF準分子雷射光(波長193 nm)、KrF準分子雷射光(波長248 nm)等遠紫外線、極紫外線(extreme ultraviolet,EUV)等電磁波、電子束等帶電粒子束等放射線的照射而於曝光部產生酸,藉由以該酸為觸媒的化學反應而使曝光部與未曝光部對於顯影液的溶解速度產生差,從而於基板上形成抗蝕劑圖案。
對於所述感放射線性樹脂組成物,除相對於曝光光的感度良好以外,要求顯示出線寬均勻性的線寬粗糙度(Line Width Roughness,LWR)性能及顯示出長週期的線寬偏差的臨界尺寸均勻性(Critical Dimension Uniformity,CDU)性能。針對該些要求,對感放射線性樹脂組成物中所使用的聚合體、酸產生劑、其他成分的種類或分子結構等進行了研究(參照日本專利特開2009-14815號公報及日本專利特開2013-200560號公報)。
[現有技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2009-14815號公報
[專利文獻2]日本專利特開2013-200560號公報
[發明所欲解決之課題]
但是,現狀為抗蝕劑圖案的微細化已發展至線寬40 nm以下的水準,所述性能的要求水準進一步提高,所述先前的感放射線性樹脂組成物無法滿足該些要求。
本發明是基於以上情況而成者,其目的在於提供一種相對於曝光光的感度良好、LWR性能及CDU性能優異的感放射線性樹脂組成物、抗蝕劑圖案形成方法、酸擴散控制劑及化合物。
[解決課題之手段]
為了解決所述課題而完成的發明為一種感放射線性樹脂組成物,含有:聚合體(以下,亦稱為[A]聚合體),具有包含酸解離性基的結構單元(以下,亦稱為「結構單元(I)」);以及化合物(以下,亦稱為[C]化合物),由下述式(1)所表示。
[化1]
(式(1)中,Ar1
為自碳數6~30的芳烴去除芳香環上的(m+n+2)個氫原子而成的基。-OH及-COO-
鍵結於Ar1
中的同一苯環的相互鄰位的位置。m為1~16的整數。於m為1的情況下,RG
為下述式(V-1)所表示的基、下述式(V-2)所表示的基、包含內酯結構的基、包含環狀碳酸酯結構的基、包含磺內酯結構的基、包含酮性羰基的基、包含硫代碳酸酯基的基或包含下述式(V-3)所表示的基的基。於m為2以上的情況下,多個RG
相互相同或不同,為下述式(V-1)所表示的基、下述式(V-2)所表示的基、包含內酯結構的基、包含環狀碳酸酯結構的基、包含磺內酯結構的基、包含酮性羰基的基、包含硫代碳酸酯基的基或包含下述式(V-3)所表示的基的基,或者為多個RG
相互結合並與該些所鍵結的原子鏈一起構成的環員數5~20的環結構的一部分。n為0~15的整數。於n為1的情況下,RH
為經取代或未經取代的碳數1~20的一價烴基或者鹵素原子。於n為2以上的情況下,多個RH
相互相同或不同,為經取代或未經取代的碳數1~20的一價烴基或鹵素原子,或者為多個RH
相互結合並與該些所鍵結的碳鏈一起構成的環員數4~20的脂環結構的一部分。其中,m+n為16以下。M+
為一價的感放射線性陽離子)
[化2]
(式(V-1)中,R1
為經取代或未經取代的碳數1~20的二價烴基。R2
為碳數1~20的一價有機基。*表示與所述式(1)的Ar1
所鄰接的氧原子鍵結的部位)
[化3]
(式(V-2)中,R3
及R4
分別獨立地為經取代或未經取代的碳數1~20的一價烴基或者氫原子,R5
為-O-或-S-,R6
為碳數1~20的一價有機基,或者為R4
、R5
及R6
相互結合並與該些所鍵結的原子鏈一起構成的環員數4~20的環結構的一部分。*表示與所述式(1)的Ar1
所鄰接的氧原子鍵結的部位)
[化4]
(式(V-3)中,R7
為氟原子或碳數1~20的一價氟化烴基。R8
為氫原子、氟原子或碳數1~20的一價有機基。R9
為氫原子或碳數1~20的一價有機基。**表示與所述式(1)的Ar1
所鄰接的氧原子鍵結的部位或與RG
中的所述式(V-3)所表示的基以外的部分鍵結的部位)
為了解決所述課題而完成的另一發明為一種抗蝕劑圖案形成方法,其包括:於基板上直接或間接地塗敷感放射線性樹脂組成物的步驟;對藉由所述塗敷步驟而形成的抗蝕劑膜進行曝光的步驟;以及對所述經曝光的抗蝕劑膜進行顯影的步驟,且所述感放射線性樹脂組成物含有[A]聚合體及[C]化合物。
為了解決所述課題而完成的另一發明為一種酸擴散控制劑,其由所述式(1)所表示。
為了解決所述課題而完成的另一發明為[C]化合物。
[發明的效果]
根據本發明的感放射線性樹脂組成物、抗蝕劑圖案形成方法、酸擴散控制劑及化合物,可形成相對於曝光光的感度良好、LWR性能及CDU性能優異的抗蝕劑圖案。因此,該些可於預想今後進一步進行微細化的半導體元件製造用途中較佳地使用。
<感放射線性樹脂組成物>
該感放射線性樹脂組成物含有[A]聚合體及[C]化合物。該感放射線性樹脂組成物亦可含有[B]酸產生體、[C]化合物以外的酸擴散控制體(以下,亦稱為「[c]酸擴散控制體」)、[D]溶媒、及較[A]聚合體而言氟原子的合計質量含有率更大的第二聚合體(以下,亦稱為「[E]聚合體」)作為較佳成分,亦可於不損及本發明的效果的範圍內含有其他任意成分。
藉由該感放射線性樹脂組成物含有[A]聚合體及[C]化合物,可形成相對於曝光光的感度良好、LWR性能及CDU性能優異的抗蝕劑圖案。關於藉由該感放射線性樹脂組成物具備所述構成而發揮所述效果的理由,雖未必明確,但例如可如以下般推測。即,認為因該感放射線性樹脂組成物中所含的[C]化合物的體積大(bulky)的立體結構,藉由抗蝕劑膜的曝光而產生的酸的擴散長度變短,LWR性能及CDU性能提高。再者,認為於該感放射線性樹脂組成物含有[B]酸產生體的情況下,於抗蝕劑膜的曝光部,由[B]酸產生體產生的酸的擴散長度變短,於未曝光部,[C]化合物作為相對於該酸的鹼發揮功能,其結果,該感放射線性樹脂組成物的LWR性能及CDU性能提高。以下,對該感放射線性樹脂組成物的各成分進行說明。
<[A]聚合體>
[A]聚合體為具有包含酸解離性基的結構單元(以下,亦稱為「結構單元(I)」)的聚合體。[A]聚合體較佳為除結構單元(I)以外,具有包含內酯結構、環狀碳酸酯結構、磺內酯結構或該些的組合的結構單元(以下,亦稱為「結構單元(II)」)、包含醇性羥基的結構單元(以下,亦稱為「結構單元(III)」)及/或包含酚性羥基的結構單元(以下,亦稱為「結構單元(IV)」),亦可具有所述結構單元(I)~結構單元(IV)以外的其他結構單元。[A]聚合體可具有一種或兩種以上的各結構單元。以下,對各結構單元進行說明。
[結構單元(I)]
結構單元(I)為包含酸解離性基的結構單元。所謂「酸解離性基」,是指對羧基或酚性羥基的氫原子進行取代的基,且利用酸的作用而進行解離的基。於「環結構」中包含脂環結構及芳香環結構。藉由[A]聚合體於結構單元(I)中具有酸解離性基,利用藉由曝光而產生的酸的作用,於曝光部中酸解離性基解離,於曝光部與未曝光部對於顯影液的溶解性產生差異,藉此可形成抗蝕劑圖案。
作為結構單元(I),例如可列舉下述式(2-1A)、式(2-1B)、式(2-2A)、式(2-2B)所表示的結構單元(以下,亦稱為「結構單元(I-1A)、結構單元(I-1B)、結構單元(I-2A)、結構單元(I-2B)」)等。再者,於結構單元(I-1A)~結構單元(I-2B)中,與源自羧基或酚性羥基的氧基氧原子鍵結的-CRX
RY
RZ
或-CRU
RV
(ORW
)為酸解離性基。
[化5]
所述式(2-1A)及式(2-1B)中,RT
為氫原子、氟原子、甲基或三氟甲基。RX
為碳數1~20的一價烴基。RY
及RZ
分別獨立地為碳數1~20的一價烴基,或者為RY
及RZ
相互結合並與該些所鍵結的碳原子一起構成的環員數3~20的脂環結構或環員數5~20的脂肪族雜環結構的一部分。
所述式(2-2A)及式(2-2B)中,RT
為氫原子、氟原子、甲基或三氟甲基。RU
為氫原子或碳數1~20的一價烴基。RV
及RW
分別獨立地為碳數1~20的一價烴基,或者為RV
及RW
相互結合並與RU
所鍵結的碳原子及與該碳原子鄰接的氧原子一起構成的環員數4~20的脂肪族雜環結構的一部分。
作為RX
、RY
、RZ
、RU
、RV
及RW
所表示的碳數1~20的一價烴基,例如可列舉:碳數1~20的一價鏈狀烴基、碳數3~20的一價脂環式烴基、碳數6~20的一價芳香族烴基等。
作為碳數1~20的一價鏈狀烴基,例如可列舉:甲基、乙基、正丙基、異丙基等烷基、乙烯基、丙烯基等烯基、乙炔基、丙炔基等炔基等。作為碳數3~20的一價脂環式烴基,例如可列舉:環戊基、環己基、降冰片基、金剛烷基等脂環式飽和烴基、環戊烯基、環己烯基、降冰片烯基等脂環式不飽和烴基等。作為碳數6~20的一價芳香族烴基,例如可列舉:苯基、甲苯基、二甲苯基、萘基、蒽基等芳基、苄基、苯乙基、萘基甲基、蒽基甲基等芳烷基等。
作為RY
及RZ
相互結合而構成的環員數3~20的脂環結構,例如可列舉:環丙烷結構、環丁烷結構、環戊烷結構、環己烷結構、降冰片烷結構、金剛烷結構等飽和脂環結構、環丙烯結構、環丁烯結構、環戊烯結構、環己烯結構、降冰片烯結構等不飽和脂環結構等。
作為RV
及RW
相互結合而構成的環員數4~20的脂肪族雜環結構,例如可列舉:氧雜環丁烷結構、氧雜環戊烷結構、氧雜環己烷結構等飽和含氧雜環結構、氧雜環丁烯結構、氧雜環戊烯結構、氧雜環己烯結構等不飽和含氧雜環結構等。
作為RT
,就提供結構單元(I)的單量體的共聚性的觀點而言,較佳為氫原子或甲基。作為RX
,較佳為氫原子、烷基或芳基。作為RY
及RZ
,較佳為烷基或脂環式飽和烴基。作為結構單元(I),較佳為所述結構單元(I-1A)。
作為結構單元(I)的含有比例的下限,相對於構成[A]聚合體的所有結構單元,較佳為15莫耳%,更佳為25莫耳%,進而佳為30莫耳%。作為所述含有比例的上限,較佳為75莫耳%,進而佳為65莫耳%,特佳為60莫耳%。藉由將所述含有比例設為所述範圍,可進一步提高該感放射線性樹脂組成物相對於曝光光的感度,其結果,可進一步提高LWR性能及CDU性能。
[結構單元(II)]
結構單元(II)為包含內酯結構、環狀碳酸酯結構、磺內酯結構或該些結構的組合的結構單元。藉由[A]聚合體具有結構單元(II),容易更適度地調整[A]聚合體對於顯影液的溶解性,其結果,可進一步提高該感放射線性樹脂組成物的LWR性能及CDU性能。作為結構單元(II),例如可列舉下述式所表示的結構單元等。
[化6]
[化7]
[化8]
所述式中,RL1
為氫原子、氟原子、甲基或三氟甲基。作為結構單元(II),較佳為包含內酯結構或磺內酯結構的結構單元。
作為結構單元(II)的含有比例的下限,相對於[A]聚合體的所有結構單元,較佳為10莫耳%,更佳為20莫耳%,進而佳為25莫耳%。作為所述含有比例的上限,較佳為80莫耳%,更佳為70莫耳%,進而佳為65莫耳%。於曝光光為ArF準分子雷射光的情況下,特佳為該含有比例。於曝光光為EUV的情況下,作為所述含有比例的下限,相對於所述所有結構單元,較佳為1莫耳%,更佳為5莫耳%。作為所述含有比例的上限,較佳為35莫耳%,進而佳為25莫耳%。藉由將結構單元(II)的含有比例設為所述範圍,容易更適度地調整[A]聚合體對於顯影液的溶解性,其結果,可進一步提高LWR性能及CDU性能。
[結構單元(III)]
結構單元(III)為包含醇性羥基的結構單元。藉由[A]聚合體具有結構單元(III),容易更適度地調整[A]聚合體對於顯影液的溶解性,其結果,可進一步提高該感放射線性樹脂組成物的LWR性能及CDU性能。作為結構單元(III),例如可列舉下述式所表示的結構單元等。
[化9]
所述式中,RL2
為氫原子、氟原子、甲基或三氟甲基。
作為結構單元(III)的含有比例的下限,相對於[A]聚合體的所有結構單元,較佳為10莫耳%,更佳為15莫耳%,進而佳為20莫耳%。作為所述含有比例的上限,較佳為45莫耳%,更佳為40莫耳%,進而佳為35莫耳%。藉由將結構單元(III)的含有比例設為所述範圍,容易更適度地調整[A]聚合體對於顯影液的溶解性,其結果,可進一步提高該感放射線性樹脂組成物的LWR性能及CDU性能。
[結構單元(IV)]
結構單元(IV)為包含酚性羥基的結構單元。所謂「酚性羥基」並不限於直接鍵結於苯環的羥基,而是指直接鍵結於芳香環的羥基全部。於使用ArF準分子雷射光、KrF準分子雷射光、EUV、電子束等作為放射線的情況下,藉由[A]聚合體具有結構單元(IV),可進一步提高相對於曝光光的感度,其結果,可進一步提高該感放射線性樹脂組成物的LWR性能及CDU性能。作為結構單元(IV),例如可列舉下述式(P)所表示的結構單元等。
[化10]
所述式(P)中,RA
為氫原子、氟原子、甲基或三氟甲基。RB
為單鍵、-O-、-COO-或-CONH-。Ar2
為自環員數6~20的芳烴去除(p+q+1)個的芳香環上的氫原子而成的基。p為0~10的整數。於p為1的情況下,RC
為碳數1~20的一價有機基或鹵素原子。於p為2以上的情況下,多個RC
相互相同或不同,為碳數1~20的一價有機基或鹵素原子,或者為多個RC
中的兩個以上相互結合並與該些所鍵結的碳鏈一起構成的環員數4~20的環結構的一部分。q為1~11的整數。其中,p+q為11以下。
作為RA
,就提供結構單元(IV)的單量體的共聚性的觀點而言,較佳為氫原子或甲基,更佳為氫原子。作為RB
,較佳為單鍵或-COO-,更佳為單鍵。作為提供Ar2
的環員數6~20的芳烴,例如可列舉:苯、萘、蒽、菲、稠四苯、芘等。該些中,較佳為苯或萘,更佳為苯。
作為RC
所表示的碳數1~20的一價有機基,例如可列舉:碳數1~20的一價烴基、於該烴基的碳-碳間或結合鍵側的末端包含二價含雜原子的基的基、利用一價含雜原子的基對所述烴基及所述包含二價含雜原子的基的基所具有的氫原子的一部分或全部進行取代而成的基等。作為RC
,較佳為烴基,更佳為烷基。作為多個RC
中的兩個以上相互結合而構成的環員數4~20的環結構,例如可列舉環己烷結構等脂環結構等。作為p,較佳為0~2,更佳為0或1,進而佳為0。作為q,較佳為1~3,更佳為1或2。
作為結構單元(IV),例如可列舉下述式(P-1)~式(P-12)所表示的結構單元(以下,亦稱為「結構單元(IV-1)~結構單元(IV-12)」)等。
[化11]
所述式(P-1)~式(P-12)中,RA
與所述式(P)為相同含義。
於[A]聚合體具有結構單元(IV)的情況下,作為結構單元(IV)的含有比例的下限,相對於構成[A]聚合體的所有結構單元,較佳為10莫耳%,進而佳為20莫耳%,特佳為25莫耳%。作為所述含有比例的上限,較佳為50莫耳%,進而佳為40莫耳%,特佳為35莫耳%。藉由將結構單元(IV)的含有比例設為所述範圍,可進一步提高該感放射線性樹脂組成物的LWR性能及CDU性能。
[其他結構單元]
作為其他結構單元,例如可列舉包含非酸解離性的烴基的結構單元等。作為非酸解離性的烴基,例如可列舉鍵結於-COO-的氧基的一價鏈狀烴基、一價脂環式烴基等。於[A]聚合體具有其他結構單元的情況下,作為其他結構單元的含有比例的上限,較佳為30莫耳%,更佳為20莫耳%。作為所述含有比例的下限,例如為1莫耳%。
作為[A]聚合體,較佳為具有結構單元(III)的聚合體。即,作為[A]聚合體,較佳為除結構單元(I)以外具有結構單元(III)的聚合體。如此,藉由[A]聚合體為具有結構單元(III)的聚合體,可進一步提高LWR性能及CDU性能。
作為[A]聚合體的藉由凝膠滲透層析法(Gel Permeation Chromatography,GPC)而得的聚苯乙烯換算重量平均分子量(Mw)的下限,較佳為2000,更佳為3000,進而佳為4000,特佳為5000。作為所述Mw的上限,較佳為30000,更佳為20000,進而佳為15000,特佳為10000。藉由將[A]聚合體的Mw設為所述範圍,可提高該感放射線性樹脂組成物的塗敷性,其結果,可進一步提高LWR性能及CDU性能。
作為[A]聚合體的藉由GPC而得的Mw相對於聚苯乙烯換算數量平均分子量(Mn)的比(Mw/Mn)的上限,較佳為3.00,更佳為2.50,進而佳為2.00,特佳為1.85。作為所述比的下限,通常為1.00,較佳為1.10。
再者,本說明書中的聚合體的Mw及Mn是藉由以下條件下的凝膠滲透層析法(GPC)而測定的值。
GPC管柱:東曹(Tosoh)(股)的「G2000HXL」兩根、「G3000HXL」一根及「G4000HXL」一根
溶出溶媒:四氫呋喃
流量:1.0 mL/min
試樣濃度:1.0質量%
試樣注入量:100 μL
管柱溫度:40℃
檢測器:示差折射計
標準物質:單分散聚苯乙烯
[A]聚合體例如可藉由利用公知的方法使提供各結構單元的單量體聚合來合成。
作為該感放射線性樹脂組成物的[D]溶媒以外的所有成分中的[A]聚合體的含有比例的下限,較佳為50質量%,更佳為70質量%,進而佳為80質量%。
<[B]酸產生體>
[B]酸產生體為藉由放射線的照射而產生酸的物質。作為放射線,例如可列舉:可見光線、紫外線、遠紫外線、EUV、X射線、γ射線等電磁波;電子束、α射線等帶電粒子束等。藉由自[B]酸產生體所產生的酸而[A]聚合體所具有的酸解離性基解離並產生羧基或酚性羥基,[A]聚合體對於顯影液的溶解性發生變化,因此可由該感放射線性樹脂組成物形成抗蝕劑圖案。作為該感放射線性樹脂組成物中的[B]酸產生體的含有形態,可為低分子化合物的形態(以下,亦稱為「[B]酸產生劑」),亦可為作為[A]聚合體等聚合體的一部分來併入的形態,抑或可為該些兩者的形態。
作為酸使酸解離性基解離的溫度的下限,較佳為60℃,更佳為70℃,進而佳為80℃。作為所述溫度的上限,較佳為130℃,更佳為120℃,進而佳為110℃。作為酸使酸解離性基解離的時間的下限,較佳為10秒,更佳為1分鐘。作為所述時間的上限,較佳為10分鐘,更佳為2分鐘。
作為自[B]酸產生體產生的酸,例如可列舉磺酸、醯亞胺酸等。
作為[B]酸產生劑,例如可列舉:鎓鹽化合物、N-磺醯氧基醯亞胺化合物、磺醯亞胺化合物、含鹵素的化合物、重氮酮化合物等。作為鎓鹽化合物,例如可列舉:鋶鹽、四氫噻吩鎓鹽、錪鹽、鏻鹽、重氮鎓鹽、吡啶鎓鹽等。作為[B]酸產生劑的具體例,例如可列舉日本專利特開2009-134088號公報的段落[0080]~段落[0113]中所記載的化合物等。
作為藉由放射線的照射而產生磺酸的[B]酸產生劑,例如可列舉下述式(3)所表示的化合物(以下,亦稱為「化合物(3)」)等。認為藉由[B]酸產生劑具有下述結構,所產生的酸於抗蝕劑膜中的擴散長度利用與[A]聚合體的相互作用等而更適度地變短,其結果,可進一步提高該感放射線性樹脂組成物的LWR性能及CDU性能。
[化12]
所述式(3)中,Rp1
為包含環員數5以上的環結構的一價基。Rp2
為二價連結基。Rp3
及Rp4
分別獨立地為氫原子、氟原子、碳數1~20的一價烴基或碳數1~20的一價氟化烴基。Rp5
及Rp6
分別獨立地為氟原子或碳數1~20的一價氟化烴基。np1
為0~10的整數。np2
為0~10的整數。np3
為0~10的整數。其中,np1
+np2
+np3
為1以上且30以下。於np1
為2以上的情況下,多個Rp2
相互相同或不同。於np2
為2以上的情況下,多個Rp3
相互相同或不同,多個Rp4
相互相同或不同。於np3
為2以上的情況下,多個Rp5
相互相同或不同,多個Rp6
相互相同或不同。T+
為一價的感放射線性鎓陽離子。
作為Rp1
所表示的包含環員數5以上的環結構的一價基,例如可列舉:包含環員數5以上的脂環結構的一價基、包含環員數5以上的脂肪族雜環結構的一價基、包含環員數5以上的芳香環結構的一價基、包含環員數5以上的芳香族雜環結構的一價基等。
作為環員數5以上的脂環結構,例如可列舉:環戊烷結構、環己烷結構、環庚烷結構、環辛烷結構、環壬烷結構、環癸烷結構、環十二烷結構等單環的飽和脂環結構、環戊烯結構、環己烯結構、環庚烯結構、環辛烯結構、環癸烯結構等單環的不飽和脂環結構、降冰片烷結構、金剛烷結構、三環癸烷結構、四環十二烷結構等多環的飽和脂環結構、降冰片烯結構、三環癸烯結構等多環的不飽和脂環結構等。
作為環員數5以上的脂肪族雜環結構,例如可列舉:己內酯結構、降冰片烷內酯結構等內酯結構、己磺內酯結構、降冰片烷磺內酯結構等磺內酯結構、氧雜環庚烷結構、氧雜降冰片烷結構等含氧原子的雜環結構、氮雜環己烷結構、二氮雜雙環辛烷結構等含氮原子的雜環結構、硫雜環己烷結構、硫雜降冰片烷結構等含硫原子的雜環結構等。
作為環員數5以上的芳香環結構,例如可列舉:苯結構、萘結構、菲結構、蒽結構等。
作為環員數5以上的芳香族雜環結構,例如可列舉:呋喃結構、吡喃結構、苯並呋喃結構、苯並吡喃結構等含氧原子的雜環結構、吡啶結構、嘧啶結構、吲哚結構等含氮原子的雜環結構等。
作為Rp1
的環結構的環員數的下限,較佳為6,更佳為8,進而佳為9,特佳為10。作為所述環員數的上限,較佳為15,更佳為14,進而佳為13,特佳為12。藉由將所述環員數設為所述範圍,可更適度地縮短所述酸的擴散長度,其結果,可進一步提高該感放射線性樹脂組成物的LWR性能及CDU性能。
Rp1
的環結構所具有的氫原子的一部分或全部可經取代基取代。作為所述取代基,例如可列舉:氟原子、氯原子、溴原子、碘原子等鹵素原子,羥基,羧基,氰基,硝基,烷氧基,烷氧基羰基,烷氧基羰氧基,醯基,醯氧基等。該些中,較佳為羥基。
作為Rp1
,較佳為包含環員數5以上的脂環結構的一價基或包含環員數5以上的脂肪族雜環結構的一價基,更佳為包含環員數9以上的脂環結構的一價基或包含環員數9以上的脂肪族雜環結構的一價基,進而佳為金剛烷基、羥基金剛烷基、降冰片烷內酯-基、降冰片烷磺內酯-基或5-氧代-4-氧雜三環[4.3.1.13,8
]十一烷-基,特佳為金剛烷基。
作為Rp2
所表示的二價連結基,例如可列舉:羰基、醚基、羰氧基、硫醚基、硫羰基、磺醯基、二價烴基等。該些中,較佳為羰氧基、磺醯基、烷烴二基或二價脂環式飽和烴基,更佳為羰氧基或二價脂環式飽和烴基,進而佳為羰氧基或降冰片烷二基,特佳為羰氧基。
作為Rp3
及Rp4
所表示的碳數1~20的一價烴基,例如可列舉碳數1~20的烷基等。作為Rp3
及Rp4
所表示的碳數1~20的一價氟化烴基,例如可列舉碳數1~20的氟化烷基等。作為Rp3
及Rp4
,較佳為氫原子、氟原子或氟化烷基,更佳為氟原子或全氟烷基,進而佳為氟原子或三氟甲基。
作為Rp5
及Rp6
所表示的碳數1~20的一價氟化烴基,例如可列舉碳數1~20的氟化烷基等。作為Rp5
及Rp6
,較佳為氟原子或氟化烷基,更佳為氟原子或全氟烷基,進而佳為氟原子或三氟甲基,特佳為氟原子。
作為np1
,較佳為0~5,更佳為0~3,進而佳為0~2,特佳為0或1。作為np2
,較佳為0~5,更佳為0~2,進而佳為0或1,特佳為0。作為np3
的下限,較佳為1,更佳為2。藉由將np3
設為1以上,可提高自化合物(3)所產生的酸的強度,其結果,可進一步提高該感放射線性樹脂組成物的LWR性能及CDU性能。作為np3
的上限,較佳為4,更佳為3,進而佳為2。作為np1
+np2
+np3
的下限,較佳為2,更佳為4。作為np1
+np2
+np3
的上限,較佳為20,更佳為10。
作為T+
所表示的一價的感放射線性鎓陽離子,例如可列舉:下述式(r-a)所表示的陽離子(以下,亦稱為「陽離子(r-a)」)、下述式(r-b)所表示的陽離子(以下,亦稱為「陽離子(r-b)」)、下述式(r-c)所表示的陽離子(以下,亦稱為「陽離子(r-c)」)等。
[化13]
所述式(r-a)中,RB3
及RB4
分別獨立地為碳數1~20的一價有機基,或者為該些基相互結合並與該些所鍵結的硫原子一起構成的環員數4~20的環結構的一部分。b3為0~11的整數。於b3為1的情況下,RB5
為碳數1~20的一價有機基、羥基、硝基或鹵素原子。於b3為2以上的情況下,多個RB5
相互相同或不同,為碳數1~20的一價有機基、羥基、硝基或鹵素原子,或者為該些基相互結合並與該些所鍵結的碳鏈一起構成的環員數4~20的環結構的一部分。nbb
為0~3的整數。
作為所述RB3
、RB4
及RB5
所表示的碳數1~20的一價有機基,例如可列舉:碳數1~20的一價烴基、於該烴基的碳-碳間或末端包含二價含雜原子的基的一價基(g)、利用含雜原子的基對所述烴基及基(g)所具有的氫原子的一部分或全部進行取代而成的一價基等。
作為RB3
及RB4
,較佳為碳數1~20的一價的未經取代的烴基或氫原子經取代基取代而成的烴基,更佳為碳數6~18的一價的未經取代的芳香族烴基或氫原子經取代基取代而成的芳香族烴基,進而佳為經取代或未經取代的苯基,特佳為未經取代的苯基。
關於可取代所述作為RB3
及RB4
而表示的碳數1~20的一價烴基所具有的氫原子的取代基,較佳為經取代或未經取代的碳數1~20的一價烴基、-OSO2
-RBk
、-SO2
-RBk
、-ORBk
、-COORBk
、-O-CO-RBk
、-O-RBk2
-COORBk
、-RB k 2
-CO-RBk
或-S-RBk
。RBk
為碳數1~10的一價烴基。RBk2
為單鍵或碳數1~10的二價烴基。
作為RB5
,較佳為經取代或未經取代的碳數1~20的一價烴基、-OSO2
-RBk
、-SO2
-RBk
、-ORBk
、-COORBk
、-O-CO-RBk
、-O-RB k 2
-COORBk
、-RB k 2
-CO-RBk
或-S-RBk
。RBk
為碳數1~10的一價烴基。RB k 2
為單鍵或碳數1~10的二價烴基。
所述式(r-b)中,b4為0~9的整數。於b4為1的情況下,RB6
為碳數1~20的一價有機基、羥基、硝基或鹵素原子。於b4為2以上的情況下,多個RB6
相互相同或不同,為碳數1~20的一價有機基、羥基、硝基或鹵素原子,或者為該些基相互結合並與該些所鍵結的碳鏈一起構成的環員數4~20的環結構的一部分。b5為0~10的整數。於b5為1的情況下,RB7
為碳數1~20的一價有機基、羥基、硝基或鹵素原子。於b5為2以上的情況下,多個RB7
相互相同或不同,為碳數1~20的一價有機基、羥基、硝基或鹵素原子,或者為該些基相互結合並與該些所鍵結的碳原子或碳鏈一起構成的環員數3~20的環結構的一部分。nb2
為0~3的整數。RB8
為單鍵或碳數1~20的二價有機基。nb1
為0~2的整數。
作為所述RB6
及RB7
,較佳為經取代或未經取代的碳數1~20的一價烴基、-ORB k
、-COORB k
、-O-CO-RB k
、-O-RB k 2
-COORB k
或-RB k 2
-CO-RBk
。RBk
為碳數1~10的一價烴基。RBk2
為單鍵或碳數1~10的二價烴基。
所述式(r-c)中,b6為0~5的整數。於b6為1的情況下,RB9
為碳數1~20的一價有機基、羥基、硝基或鹵素原子。於b6為2以上的情況下,多個RB9
相互相同或不同,為碳數1~20的一價有機基、羥基、硝基或鹵素原子,或者為該些基相互結合並與該些所鍵結的碳鏈一起構成的環員數4~20的環結構的一部分。b7為0~5的整數。於b7為1的情況下,RB10
為碳數1~20的一價有機基、羥基、硝基或鹵素原子。於b7為2以上的情況下,多個RB10
相互相同或不同,為碳數1~20的一價有機基、羥基、硝基或鹵素原子,或者為該些基相互結合並與該些所鍵結的碳鏈一起構成的環員數4~20的環結構的一部分。
作為所述RB9
及RB10
,較佳為經取代或未經取代的碳數1~20的一價烴基、-OSO2
-RBk
、-SO2
-RBk
、-ORBk
、-COORBk
、-O-CO-RBk
、-O-RBk2
-COORBk
、-RBk2
-CO-RBk
、-S-RBk
或該些基中的兩個以上相互結合所構成的環結構。RBk
為碳數1~10的一價烴基。RBk2
為單鍵或碳數1~10的二價烴基。
作為RB5
、RB6
、RB7
、RB9
及RB10
所表示的碳數1~20的一價烴基,例如可列舉:甲基、乙基、正丙基、正丁基等直鏈狀烷基、異丙基、異丁基、第二丁基、第三丁基等分支狀烷基、苯基、甲苯基、二甲苯基、均三甲苯基、萘基等芳基、苄基、苯乙基等芳烷基等。
作為RB8
所表示的二價有機基,例如可列舉自作為所述式(r-a)的RB3
、RB4
及RB5
而例示的碳數1~20的一價有機基去除一個氫原子而成的基等。
作為可取代所述RB5
、RB6
、RB7
、RB9
及RB10
所表示的烴基所具有的氫原子的取代基,例如可列舉:氟原子等鹵素原子、羥基、羧基、氰基、硝基、烷氧基、烷氧基羰基、烷氧基羰氧基、醯基、醯氧基等。該些中,較佳為鹵素原子,更佳為氟原子。
作為RB5
、RB6
、RB7
、RB9
及RB10
,較佳為未經取代的直鏈狀或分支狀的一價烷基、一價氟化烷基、未經取代的一價芳香族烴基、-OSO2
-RBk
或-SO2
-RBk
,更佳為氟化烷基或未經取代的一價芳香族烴基,進而佳為氟化烷基。RBk
為碳數1~10的一價烴基。
作為式(r-a)中的b3,較佳為0~2,更佳為0或1,進而佳為0。作為nbb
,較佳為0或1,更佳為0。作為式(r-b)中的b4,較佳為0~2,更佳為0或1,進而佳為0。作為b5,較佳為0~2,更佳為0或1,進而佳為0。作為nb2
,較佳為2或3,更佳為2。作為nb1
,較佳為0或1,更佳為0。作為式(r-c)中的b6及b7,較佳為0~2,更佳為0或1,進而佳為0。
該些中,作為T+
,較佳為陽離子(r-a),更佳為三苯基鋶陽離子。
關於[B]酸產生劑,作為產生磺酸的酸產生劑,例如可列舉下述式(3-1)~式(3-16)所表示的化合物(以下,亦稱為「化合物(3-1)~化合物(3-16)」),作為產生醯亞胺酸的酸產生劑,例如可列舉下述式(4-1)~式(4-3)所表示的化合物(以下,亦稱為「化合物(4-1)~化合物(4-3)」)等。
[化14]
[化15]
[化16]
所述式(3-1)~式(3-16)及式(4-1)~式(4-3)中,T+
為一價的感放射線性鎓陽離子。
另外,作為[B]酸產生體,亦可列舉將酸產生體的結構作為[A]聚合體的一部分而併入的聚合體。
於[B]酸產生體為[B]酸產生劑的情況下,作為[B]酸產生劑的含量的下限,相對於[A]聚合體100質量份,較佳為0.1質量份,更佳為1質量份,進而佳為10質量份。作為所述含量的上限,較佳為50質量份,更佳為30質量份,進而佳為20質量份。藉由將[B]酸產生劑的含量設為所述範圍,可進一步提高該感放射線性樹脂組成物相對於曝光光的感度,可進一步提高LWR性能及CDU性能。該感放射線性樹脂組成物可含有一種或兩種以上的[B]酸產生體。
<[C]化合物>
該感放射線性樹脂組成物含有[C]化合物。亦可將[C]化合物用作酸擴散控制劑。於該感放射線性樹脂組成物具有[B]酸產生體的情況下,[C]化合物控制藉由曝光而自[B]酸產生體等產生的酸於抗蝕劑膜中的擴散現象,且可抑制非曝光部中的欠佳的化學反應。另外,可提高相對於曝光光的感度、LWR性能及CDU性能。
[化17]
式(1)中,Ar1
為自碳數6~30的芳烴去除芳香環上的(m+n+2)個氫原子而成的基。-OH及-COO-
鍵結於Ar1
中的同一苯環的相互鄰位的位置。m為1~16的整數。於m為1的情況下,RG
為下述式(V-1)所表示的基、下述式(V-2)所表示的基、包含內酯結構的基、包含環狀碳酸酯結構的基、包含磺內酯結構的基、包含酮性羰基的基、包含硫代碳酸酯基的基或包含下述式(V-3)所表示的基的基。於m為2以上的情況下,多個RG
相互相同或不同,為下述式(V-1)所表示的基、下述式(V-2)所表示的基、包含內酯結構的基、包含環狀碳酸酯結構的基、包含磺內酯結構的基、包含酮性羰基的基、包含硫代碳酸酯基的基或包含下述式(V-3)所表示的基的基,或者為多個RG
相互結合並與該些所鍵結的原子鏈一起構成的環員數5~20的環結構的一部分。n為0~15的整數。於n為1的情況下,RH
為經取代或未經取代的碳數1~20的一價烴基或者鹵素原子。於n為2以上的情況下,多個RH
相互相同或不同,為經取代或未經取代的碳數1~20的一價烴基或鹵素原子,或者為多個RH
相互結合並與該些所鍵結的碳鏈一起構成的環員數4~20的脂環結構的一部分。其中,m+n為16以下。M+
為一價的感放射線性陽離子。
[化18]
(式(V-1)中,R1
為經取代或未經取代的碳數1~20的二價烴基。R2
為碳數1~20的一價有機基。*表示與所述式(1)的Ar1
所鄰接的氧原子鍵結的部位)
[化19]
式(V-2)中,R3
及R4
分別獨立地為經取代或未經取代的碳數1~20的一價烴基或者氫原子,R5
為-O-或-S-,R6
為碳數1~20的一價有機基,或者為R4
、R5
及R6
相互結合並與該些所鍵結的原子鏈一起構成的環員數4~20的環結構的一部分。*表示與所述式(1)的Ar1
所鄰接的氧原子鍵結的部位。
[化20]
式(V-3)中,R7
為氟原子或碳數1~20的一價氟化烴基。R8
為氫原子、氟原子或碳數1~20的一價有機基。R9
為氫原子或碳數1~20的一價有機基。**表示與所述式(1)的Ar1
所鄰接的氧原子鍵結的部位或與RG
中的所述式(V-3)所表示的基以外的部分鍵結的部位。
作為所述式(1)的Ar1
所表示的環員數6~30的芳烴,例如可列舉:苯、萘、蒽、菲、稠四苯、芘等。該些中,較佳為苯或萘,更佳為苯。作為所述式(1)的RH
所表示的碳數1~20的一價烴基,可列舉所述結構單元(I)的所述式(2-1A)的RX
等所表示的一價烴基。
於提供RG
的包含內酯結構的基、包含環狀碳酸酯結構的基、包含磺內酯結構的基、包含酮性羰基的基、包含硫代碳酸酯基的基中,較佳為包含內酯結構的基、包含環狀碳酸酯結構的基或包含磺內酯結構的基。如此,藉由RG
為包含內酯結構、環狀碳酸酯結構的基或包含磺內酯結構的基,可進一步提高CDU性能。
作為所述式(V-1)的R1
所表示的碳數1~20的二價烴基,可列舉自作為所述結構單元(I)的所述式(2-1A)的RX
等例示的一價烴基去除一個氫原子而成的基。作為R2
所表示的碳數1~20的一價有機基,可列舉作為所述[B]酸產生體的式(r-a)的RB3
等而例示的一價有機基等。
作為所述式(V-2)的R3
及R4
所表示的碳數1~20的一價烴基,可列舉作為所述結構單元(I)的所述式(2-1A)的RX
等而例示的一價烴基等。R5
為-O-或-S-,較佳為-O-。作為R6
所表示的碳數1~20的一價有機基,可列舉作為所述[B]酸產生體的式(r-a)的RB3
等而例示的一價有機基等。
作為所述式(V-3)的R7
所表示的碳數1~20的一價氟化烴基,可列舉作為所述[B]酸產生體的式(3)的RP5
等而例示的一價氟化烴基等。作為R8
所表示的碳數1~20的一價有機基,可列舉作為所述[B]酸產生體的式(r-a)的RB3
等而例示的一價有機基等。作為R9
所表示的碳數1~20的一價有機基,可列舉作為所述[B]酸產生體的式(r-a)的RB3
等而例示的一價有機基等。
作為所述式(1)的m,較佳為1或2。
作為所述式(1)的RG
,較佳為所述式(V-1)所表示的基。作為該式(V-1)的R2
,較佳為具有環員數3~12的環結構的碳數1~20的一價有機基。如此,藉由RG
為所述式(V-1)所表示的基且該式(V-1)的R2
具有所述環結構,可進一步提高相對於曝光光的感度。作為此種RG
,更佳為具有環員數3~12的脂環結構的碳數1~20的一價烴基,進而佳為具有環員數3~12的脂環結構的碳數1~20的一價烴基且具有酸解離性基的基。該酸解離性基為對羧基的氫原子進行取代的基,且為藉由酸的作用而解離的基。
於所述式(1)的m為2的情況下,兩個RG
可分別獨立地為所述式(V-1)所表示的基。如此,藉由所述兩個RG
為所述式(V-1)所表示的基,可進一步提高相對於曝光光的感度、LWR性能及CDU性能。
作為所述式(1)的M+
,可列舉所述[B]酸產生體的T+
所表示的一價的感放射線性陽離子等。
作為所述式(1)的M+
,較佳為具有氟原子的一價的感放射線性陽離子。如此藉由M+
為具有氟原子的一價的感放射線性陽離子,可進一步提高相對於曝光光的感度。
作為所述式(1)的M+
,較佳為所述[B]酸產生體的所述式(r-a)所表示的陽離子,該式(r-a)中,較佳為RB3
及RB4
為一價有機基,且為該些基相互結合並與該些所鍵結的硫原子一起構成的環員數4~20的環結構的一部分,nbb
為0,b3為1,RB5
為碳數1~20的一價烴基。如此藉由M+
為所述式(r-a)所表示的所述陽離子,可進一步提高相對於曝光光的感度、LWR及CDU。
作為[C]化合物,可列舉下述式(1-1)~式(1-18)所表示的化合物(以下,亦稱為「化合物(1-1)~化合物(1-18)」)等。
[化21]
[化22]
所述式(1-1)~式(1-18)中,M+
為一價的感放射線性鎓陽離子。
作為該感放射線性樹脂組成物中的[C]化合物的含量的下限,相對於[A]聚合體100質量份,較佳為0.1質量份,更佳為1質量份。作為所述含量的上限,較佳為20質量份,更佳為10質量份,進而佳為5質量份。
作為該感放射線性樹脂組成物中的[C]化合物的含量的下限,相對於[B]酸產生劑100莫耳%,較佳為1莫耳%,更佳為5莫耳%,進而佳為10莫耳%。作為所述含量的上限,較佳為200莫耳%,更佳為100莫耳%,進而佳為50莫耳%。
藉由將[C]化合物的含量設為所述範圍,可進一步提高該感放射線性樹脂組成物相對於曝光光的感度、LWR性能及CDU性能。該感放射線性樹脂組成物可含有一種或兩種以上的[C]化合物。
[C]化合物例如可利用後述的實施例所示的方法來合成。
<[c]酸擴散控制體>
該感放射線性樹脂組成物含有[c]酸擴散控制體作為任意成分。[c]酸擴散控制體發揮如下效果:控制藉由曝光而自[B]酸產生劑等產生的酸於抗蝕劑膜中的擴散現象,且控制非曝光區域中的欠佳的化學反應。作為該感放射線性樹脂組成物中的[c]酸擴散控制體的含有形態,可為低分子化合物(以下,亦適宜稱為「[c]酸擴散控制劑」)的形態,亦可為作為[A]聚合體等聚合體的一部分來併入的形態,抑或可為該些兩者的形態。
作為[c]酸擴散控制劑,例如可列舉藉由曝光而感光並產生弱酸的光降解性鹼等。作為光降解性鹼,例如可列舉包含藉由曝光而分解的感放射線性鎓陽離子與弱酸的陰離子的化合物等。光降解性鹼於曝光部中由感放射線性鎓陽離子分解而產生的質子與弱酸的陰離子產生弱酸,因此酸擴散控制性降低。作為光降解性鹼,例如可列舉下述式所表示的化合物。
[化23]
於該感放射線性樹脂組成物含有[c]酸擴散控制劑的情況下,作為[c]酸擴散控制劑的含量的下限,相對於[A]聚合體成分100質量份,較佳為0.1質量份,更佳為0.5質量份,進而佳為1質量份。作為所述含量的上限,較佳為20質量份,更佳為10質量份,進而佳為5質量份。
作為[c]酸擴散控制劑的含量的下限,相對於[B]酸產生劑100莫耳%,較佳為1莫耳%,更佳為5莫耳%,進而佳為10莫耳%。作為所述含量的上限,較佳為250莫耳%,更佳為150莫耳%,進而佳為100莫耳%。
藉由將[c]酸擴散控制劑的含量設為所述範圍,可進一步提高該感放射線性樹脂組成物相對於曝光光的感度、LWR性能及CDU性能。該感放射線性樹脂組成物可含有一種或兩種以上的[c]酸擴散控制體。
<[D]溶媒>
該感放射線性樹脂組成物通常含有[D]溶媒。[D]溶媒只要是至少可使[A]聚合體、[C]化合物及視需要而含有的任意成分溶解或分散的溶媒,則並無特別限定。
作為[D]溶媒,例如可列舉:醇系溶媒、醚系溶媒、酮系溶媒、醯胺系溶媒、酯系溶媒、烴系溶媒等。
作為醇系溶媒,例如可列舉:4-甲基-2-戊醇等碳數1~18的脂肪族單醇系溶媒、環己醇等碳數3~18的脂環式單醇系溶媒、1,2-丙二醇等碳數2~18的多元醇系溶媒、丙二醇-1-單甲醚等碳數3~19的多元醇部分醚系溶媒等。
作為醚系溶媒,例如可列舉:二乙醚等二烷基醚系溶媒、四氫呋喃等環狀醚系溶媒、二苯基醚等含芳香環的醚系溶媒等。
作為酮系溶媒,例如可列舉:丙酮等鏈狀酮系溶媒、環己酮等環狀酮系溶媒、2,4-戊二酮、丙酮基丙酮、苯乙酮等。
作為醯胺系溶媒,例如可列舉N,N'-二甲基咪唑啶酮等環狀醯胺系溶媒、N-甲基甲醯胺等鏈狀醯胺系溶媒等。
作為酯系溶媒,例如可列舉:乳酸乙酯等單羧酸酯系溶媒、丙二醇乙酸酯等多元醇羧酸酯系溶媒、丙二醇單甲醚乙酸酯等多元醇部分醚羧酸酯系溶媒、乙二酸二乙酯等多元羧酸二酯系溶媒、γ-丁內酯等內酯系溶媒、碳酸二甲酯等碳酸酯系溶媒等。
作為烴系溶媒,例如可列舉正戊烷等碳數5~12的脂肪族烴系溶媒、甲苯等碳數6~16的芳香族烴系溶媒等。
該些中,較佳為酯系溶媒或酮系溶媒,更佳為多元醇部分醚羧酸酯系溶媒、單羧酸酯系溶媒、內酯系溶媒或環狀酮系溶媒,進而佳為丙二醇單甲醚乙酸酯、乳酸乙酯、γ-丁內酯或環己酮。該感放射線性樹脂組成物可含有一種或兩種以上的[D]溶媒。
作為該感放射線性樹脂組成物中的[D]溶媒的含有比例的下限,較佳為50質量%,更佳為60質量%,進而佳為70質量%。作為所述含有比例的上限,較佳為99.9質量%,更佳為99.5質量%,進而佳為99質量%。
作為[D]溶媒的含量的下限,相對於[A]聚合體100質量份,較佳為100質量份,更佳為500質量份,進而佳為1000質量份。作為所述含量的上限,較佳為20000質量份,更佳為15000質量份,進而佳為10000質量份。
<[E]聚合體>
[E]聚合體為較[A]聚合體而言氟原子的合計質量含有率更大的聚合體。較作為基底聚合體的聚合體而言疏水性更高的聚合體具有偏向存在於抗蝕劑膜表層的傾向,[E]聚合體較[A]聚合體而言氟原子及矽原子的合計質量含有率更大,因此根據該疏水性引起的特性,具有偏向存在於抗蝕劑膜表層的傾向。另外,根據該疏水性引起的特性,抗蝕劑膜與液浸介質的後退接觸角變大。因此,該感放射線性樹脂組成物藉由含有[E]聚合體,適於液浸曝光法,可形成缺陷的產生得到抑制的抗蝕劑圖案。
作為[E]聚合體的氟原子及矽原子的合計質量含有率的下限,較佳為1質量%,更佳為2質量%,進而佳為3質量%。作為所述質量含有率的上限,較佳為60質量%,更佳為50質量%,進而佳為40質量%。藉由將氟原子及矽原子的合計質量含有率設為所述範圍,可更適度地調整[E]聚合體於抗蝕劑膜中的偏向存在化。再者,可藉由13
C-核磁共振(Nuclear Magnetic Resonance,NMR)光譜測定來求出聚合體的結構,並根據其結構來算出聚合體的氟原子及矽原子的合計質量含有率。
於[E]聚合體為包含氟原子的聚合體的情況下,[E]聚合體中的氟原子的含有形態並無特別限定,可鍵結於主鏈、側鏈及末端的任一者上,但較佳為具有包含氟原子的結構單元(以下,亦稱為「結構單元(F)」)。
[結構單元(F)]
作為結構單元(F),例如可列舉下述式(f-1)等。
[化24]
所述式(f-1)中,RJ
為氫原子、氟原子、甲基或三氟甲基。G為單鍵、氧原子、硫原子、-COO-、-SO2
NH-、-CONH-或-OCONH-。RK
為包含氟原子的碳數1~18的一價有機基。
作為所述RJ
,就提供結構單元(F)的單量體的共聚性的觀點而言,較佳為氫原子或甲基,更佳為甲基。作為所述G,較佳為-COO-、-SO2
NH-、-CONH-或-OCONH-,更佳為-COO-。
作為結構單元(F)的含有比例的下限,相對於構成[E]聚合體的所有結構單元,較佳為10莫耳%,更佳為20莫耳%,進而佳為30莫耳%。作為所述含有比例的上限,較佳為100莫耳%,更佳為90莫耳%,進而佳為85莫耳%。藉由將結構單元(F)的含有比例設為所述範圍,可更適度地調整[E]聚合體的氟原子的質量含有率。
[E]聚合體較佳為具有包含醇性羥基的結構單元。作為包含醇性羥基的結構單元,例如可列舉作為所述[A]聚合體的結構單元(III)而例示的結構單元等。作為包含醇性羥基的結構單元的含有比例的下限,相對於構成[E]聚合體的所有結構單元,較佳為10莫耳%,更佳為15莫耳%,進而佳為20莫耳%。作為所述含有比例的上限,較佳為90莫耳%,更佳為85莫耳%,進而佳為70莫耳%。
作為[E]聚合體的含量的下限,相對於[A]聚合體100質量份,較佳為0.1質量份,更佳為1質量份,進而佳為2質量份。作為所述含量的上限,較佳為20質量份,更佳為10質量份,進而佳為7.5質量份。該感放射線性樹脂組成物可含有一種或兩種以上的[E]聚合體。
[E]聚合體可藉由與所述[A]聚合體相同的方法來合成。
作為[E]聚合體的利用GPC而得的Mw的下限,較佳為1000,更佳為3000,進而佳為4000,特佳為5000。作為所述Mw的上限,較佳為50000,更佳為20000,進而佳為10000,特佳為8000。
作為[E]聚合體的利用GPC而得的Mw相對於Mn的比(Mw/Mn)的上限,較佳為5.00,更佳為3.00,進而佳為2.50,特佳為2.00。作為所述比的下限,通常為1.00,較佳為1.20。
<其他任意成分>
作為其他任意成分,例如可列舉界面活性劑等。該感放射線性樹脂組成物可分別含有一種或兩種以上的其他任意成分。
<感放射線性樹脂組成物的製備方法>
該感放射線性樹脂組成物例如可藉由將[A]聚合體、[C]化合物及視需要的[B]酸產生劑、[c]酸擴散控制體、[D]溶媒、[E]聚合體等任意成分以規定的比例進行混合,較佳為利用孔徑0.2 μm以下的薄膜過濾器對所獲得的混合物進行過濾來製備。
該感放射線性樹脂組成物亦可用於使用鹼性顯影液的正型圖案形成用途,亦可用於使用含有機溶媒的顯影液的負型圖案形成用途。該感放射線性樹脂組成物亦可較佳地用於曝光ArF準分子雷射光的ArF曝光用途,亦可較佳地用於曝光極紫外線(EUV)的EUV曝光用途,亦可較佳地用於曝光電子束的電子束曝光用途。
<抗蝕劑圖案形成方法>
該抗蝕劑圖案形成方法包括:於基板上直接或間接地塗敷該感放射線性樹脂組成物的步驟(以下,亦稱為「塗敷步驟」);對藉由所述塗敷步驟而形成的抗蝕劑膜進行曝光的步驟(以下,亦稱為「曝光步驟」);以及對所述經曝光的抗蝕劑膜進行顯影的步驟(以下,亦稱為「顯影步驟」)。
根據該抗蝕劑圖案形成方法,使用所述的該感放射線性樹脂組成物,因此可形成相對於曝光光的感度良好、LWR及CDU小的抗蝕劑圖案。以下,對各步驟加以說明。
[塗敷步驟]
於本步驟中,於基板上直接或間接地塗敷該感放射線性樹脂組成物。藉此,形成抗蝕劑膜。作為基板,例如可列舉矽晶圓、二氧化矽、由鋁被覆的晶圓等先前公知者等。另外,亦可於基板上形成例如日本專利特公平6-12452號公報或日本專利特開昭59-93448號公報等中所揭示的有機系或無機系的抗反射膜。作為塗敷方法,例如可列舉:旋轉塗敷(旋轉塗佈)、流延塗敷、輥塗敷等。於塗敷後,為了使塗膜中的溶媒揮發,亦可視需要而進行預烘烤(prebake,PB)。作為PB的溫度的下限,較佳為60℃,更佳為80℃。作為所述溫度的上限,較佳為150℃,更佳為140℃。作為PB的時間的下限,較佳為5秒,更佳為10秒。作為所述時間的上限,較佳為600秒,更佳為300秒。作為所形成的抗蝕劑膜的平均厚度的下限,較佳為10 nm,更佳為20 nm。作為所述平均厚度的上限,較佳為1000 nm,更佳為500 nm。
[曝光步驟]
於本步驟中,對藉由所述塗敷步驟而形成的抗蝕劑膜進行曝光。該曝光是藉由介隔光罩(視情況而介隔水等液浸介質)照射曝光光來進行。作為曝光光,根據目標圖案的線寬等,例如可列舉:可見光線、紫外線、遠紫外線、EUV、X射線、γ射線等電磁波、電子束、α射線等帶電粒子束等。該些中,較佳為遠紫外線、EUV或電子束,更佳為ArF準分子雷射光(波長193 nm)、KrF準分子雷射光(波長248 nm)、EUV或電子束,進而佳為ArF準分子雷射光或EUV。再者,曝光量等曝光條件可根據該感放射線性樹脂組成物的調配組成、添加劑的種類、曝光光的種類等而適宜選定。
較佳為於所述曝光後進行曝光後烘烤(post exposure bake,PEB),於抗蝕劑膜的經曝光的部分,促進因藉由曝光而產生的酸引起的[A]聚合體所具有的酸解離性基的解離。藉由該PEB,可於曝光部與未曝光部增大對於顯影液的溶解性的差異。作為PEB的溫度的下限,較佳為50℃,更佳為80℃,進而佳為90℃。作為所述溫度的上限,較佳為180℃,更佳為130℃。作為PEB的時間的下限,較佳為5秒,更佳為10秒,進而佳為30秒。作為所述時間的上限,較佳為600秒,更佳為300秒,進而佳為100秒。
[顯影步驟]
於本步驟中,對所述經曝光的抗蝕劑膜進行顯影。藉此,可形成規定的抗蝕劑圖案。一般而言於顯影後利用水或醇等淋洗液進行清洗並加以乾燥。顯影步驟中的顯影方法可為使用鹼性顯影液的鹼顯影,亦可為使用含有機溶媒的顯影液的有機溶媒顯影。
於鹼顯影的情況下,作為用於顯影的鹼性顯影液,例如可列舉溶解氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鈉、矽酸鈉、偏矽酸鈉、氨水、乙基胺、正丙基胺、二乙基胺、二正丙基胺、三乙基胺、甲基二乙基胺、乙基二甲基胺、三乙醇胺、四甲基氫氧化銨(tetramethyl ammonium hydroxide,TMAH)、吡咯、哌啶、膽鹼、1,8-二氮雜雙環-[5.4.0]-7-十一烯、1,5-二氮雜雙環-[4.3.0]-5-壬烯等鹼性化合物的至少一種而成的鹼性水溶液等。該些中,較佳為TMAH水溶液,更佳為2.38質量%TMAH水溶液。
於有機溶媒顯影的情況下,作為含有機溶媒的顯影液,可列舉:醇系溶媒、醚系溶媒、酮系溶媒、酯系溶媒、烴系溶媒等有機溶媒、含有所述有機溶媒的溶媒等。作為所述有機溶媒,例如可列舉作為所述[D]溶媒而例示的溶媒的一種或兩種以上等。該些中,較佳為酯系溶媒或酮系溶媒。作為酯系溶媒,較佳為乙酸酯系溶媒,更佳為乙酸正丁酯。作為酮系溶媒,較佳為鏈狀酮,更佳為2-庚酮。作為顯影液中的有機溶媒的含量的下限,較佳為80質量%,更佳為90質量%,進而佳為95質量%,特佳為99質量%。作為顯影液中的有機溶媒以外的成分,例如可列舉水、矽油等。
作為顯影方法,例如可列舉:使基板於充滿顯影液的槽中浸漬固定時間的方法(浸漬法);藉由利用表面張力使顯影液堆積至基板表面並靜止固定時間來進行顯影的方法(覆液(puddle)法);對基板表面噴霧顯影液的方法(噴霧法);一面以固定速度掃描顯影液噴出噴嘴,一面朝以固定速度旋轉的基板上連續噴出顯影液的方法(動態分配法)等。
作為藉由該抗蝕劑圖案形成方法而形成的圖案,例如可列舉線與空間圖案、孔圖案等。
<酸擴散控制劑>
該酸擴散控制劑為所述式(1)所表示的[C]化合物。該酸擴散控制劑可較佳地用作所述的該感放射線性樹脂組成物的成分。該酸擴散控制劑作為所述的[C]化合物來進行說明。
<化合物>
該化合物為所述式(1)所表示的[C]化合物。該化合物可較佳地用作所述的該感放射線性樹脂組成物的成分。該化合物作為所述的[C]化合物來進行說明。
[實施例]
以下,基於實施例對本發明加以具體說明,但本發明並不限定於該些實施例。以下示出各種物性值的測定方法。
[重量平均分子量(Mw)及數量平均分子量(Mn)]
聚合體的Mw及Mn是藉由凝膠滲透層析法(GPC),使用東曹(Tosoh)(股)的GPC管柱(「G2000HXL」兩根、「G3000HXL」一根、及「G4000HXL」一根),根據以下的條件進行測定。另外,分散度(Mw/Mn)是根據Mw及Mn的測定結果來算出。
溶出溶媒:四氫呋喃
流量:1.0 mL/min
試樣濃度:1.0質量%
試樣注入量:100 μL
管柱溫度:40℃
檢測器:示差折射計
標準物質:單分散聚苯乙烯
[13
C-NMR分析]
聚合體的13
C-NMR分析是使用核磁共振裝置(日本電子(股)的「JNM-代爾塔(JNM-Delta)400」)來進行。
<[A]聚合體及[E]聚合體的合成>
以下示出各實施例及各比較例中的各聚合體的合成中所使用的單量體。再者,於以下的合成例中,只要無特別說明,則質量份是指將所使用的單量體的合計質量設為100質量份時的值,莫耳%是指將所使用的單量體的合計莫耳數設為100莫耳%時的值。
[化25]
[合成例1](聚合體(A-1)的合成)
將單量體(M-1)、單量體(M-2)及單量體(M-10)以莫耳比率成為40/15/45(莫耳%)的方式溶解於2-丁酮(200質量份)中,添加作為起始劑的偶氮雙異丁腈(Azobisisobutyronitrile,AIBN)(相對於所使用的單量體的合計100莫耳%而為2莫耳%)來製備單量體溶液。於反應容器中放入2-丁酮(100質量份),並進行30分鐘氮氣沖洗後,將反應容器內設為80℃,一面進行攪拌一面歷時3小時滴加所述單量體溶液。將滴加開始設為聚合反應的開始時間,實施6小時的聚合反應。聚合反應結束後,對聚合溶液進行水冷並冷卻為30℃以下。將經冷卻的聚合溶液投入至甲醇(2000質量份)中,並對所析出的白色粉末進行過濾分離。利用甲醇對經過濾分離的白色粉末進行兩次清洗後,加以過濾分離,於50℃下乾燥17小時而獲得白色粉末狀的聚合體(A-1)(產率:80%)。聚合體(A-1)的Mw為8,700,Mw/Mn為1.49。另外,關於13
C-NMR分析的結果,源自(M-1)、(M-2)及(M-10)的各結構單元的含有比例分別為39.9莫耳%、14.3莫耳%及45.8莫耳%。
[合成例2~合成例11](聚合體(A-2)~聚合體(A-11)的合成)
使用下述表1所示的種類及調配比例的單量體,除此以外與合成例1同樣地合成聚合體(A-2)~聚合體(A-11)。下述表1中一併示出所獲得的聚合體的各結構單元的含有比例(莫耳%)、產率(%)及物性值(Mw及Mw/Mn)。再者,下述表1中的「-」表示未使用相應的單量體。
[表1]
[A]聚合體 | 提供結構單元(I)的單量體 | 提供結構單元(II)的單量體 | 提供結構單元(III)的單量體 | Mw | Mw/Mn | ||||||||
種類 | 調配比例 (莫耳%) | 結構單元含有比例(莫耳%) | 種類 | 調配比例 (莫耳%) | 結構單元含有比例(莫耳%) | 種類 | 調配比例 (莫耳%) | 結構單元含有比例(莫耳%) | |||||
合成例1 | A-1 | M-1 | 40 | 39.9 | M-10 | 45 | 45.8 | - | - | - | 8700 | 1.49 | |
M-2 | 15 | 14.3 | |||||||||||
合成例2 | A-2 | M-1 | 30 | 31.4 | M-15 | 60 | 60.6 | - | - | - | 9000 | 1.44 | |
M-2 | 10 | 8.0 | |||||||||||
合成例3 | A-3 | M-1 | 30 | 31.9 | M-11 | 60 | 61.7 | - | - | - | 8900 | 1.39 | |
M-3 | 10 | 6.4 | |||||||||||
合成例4 | A-4 | M-1 | 35 | 32.3 | M-13 | 45 | 49.6 | - | - | - | 8500 | 1.59 | |
M-3 | 20 | 18.1 | |||||||||||
合成例5 | A-5 | M-1 | 40 | 41.1 | M-9 | 45 | 45.7 | - | - | - | 8700 | 1.44 | |
M-4 | 15 | 13.2 | |||||||||||
合成例6 | A-6 | M-1 | 40 | 41.6 | M-8 | 45 | 46.1 | - | - | - | 7700 | 1.51 | |
M-4 | 15 | 12.3 | |||||||||||
合成例7 | A-7 | M-1 | 40 | 42.4 | M-7 | 45 | 39.5 | M-12 | 15 | 18.1 | 7800 | 1.59 | |
合成例8 | A-8 | M-1 | 40 | 41.1 | M-6 | 40 | 35.7 | M-16 | 20 | 23.2 | 8100 | 1.56 | |
合成例9 | A-9 | M-1 | 50 | 49.8 | M-5 | 40 | 43.0 | - | - | - | 8200 | 1.60 | |
M-4 | 10 | 7.2 | |||||||||||
合成例10 | A-10 | M-1 | 40 | 44.4 | M-13 | 60 | 55.6 | - | - | - | 7900 | 1.59 | |
合成例11 | A-11 | M-1 | 40 | 42.8 | M-6 | 60 | 57.2 | - | - | - | 8000 | 1.43 | |
[合成例12](聚合體(A-12)的合成)
將單量體(M-3)、單量體(M-18)及單量體(M-12)以莫耳比率成為60/30/10(莫耳%)的方式溶解於1-甲氧基-2-丙醇(200質量份)中,添加作為起始劑的AIBN(5莫耳%)來製備單量體溶液。於反應容器中放入1-甲氧基-2-丙醇(100質量份),並進行30分鐘氮氣沖洗後,將反應容器內設為80℃,一面進行攪拌一面歷時3小時滴加所述單量體溶液。將滴加開始設為聚合反應的開始時間,實施6小時的聚合反應。聚合反應結束後,對聚合溶液進行水冷並冷卻為30℃以下。將經冷卻的聚合溶液投入至己烷(2000質量份)中,並對所析出的白色粉末進行過濾分離。利用己烷對經過濾分離的白色粉末進行兩次清洗後,加以過濾分離,溶解於1-甲氧基-2-丙醇(300質量份)中。繼而,加入甲醇(500質量份)、三乙基胺(50質量份)及超純水(10質量份),一面進行攪拌一面於70℃下實施6小時水解反應。反應結束後,將殘留溶媒蒸餾去除,並使所獲得的固體溶解於丙酮(100質量份)中,滴加至水(500質量份)中並使樹脂凝固。對所獲得的固體進行過濾分離,於50℃下乾燥13小時而獲得白色粉末狀的聚合體(A-12)(產率:78%)。聚合體(A-12)的Mw為5500,Mw/Mn為1.55。另外,關於13
C-NMR分析的結果,源自(M-3)、(M-18)及(M-12)的各結構單元的含有比例分別為59.4莫耳%、32.1莫耳%及8.5莫耳%。
[合成例13~合成例15](聚合體(A-13)~聚合體(A-15)的合成)
使用下述表2所示的種類及調配比例的單量體,除此以外與合成例12同樣地合成聚合體(A-13)~聚合體(A-15)。下述表2中一併示出所獲得的聚合體的各結構單元的含有比例(莫耳%)、產率(%)及物性值(Mw及Mw/Mn)。
[表2]
[A]聚合體 | 提供結構單元(I)的單量體 | 提供結構單元(III)的單量體 | 提供結構單元(IV)的單量體 | Mw | Mw/Mn | |||||||
種類 | 調配比例 (莫耳%) | 結構單元含有比例(莫耳%) | 種類 | 調配比例 (莫耳%) | 結構單元含有比例(莫耳%) | 種類 | 調配比例 (莫耳%) | 結構單元含有比例(莫耳%) | ||||
合成例12 | A-12 | M-3 | 60 | 59.4 | M-12 | 10 | 8.5 | M-18 | 30 | 32.1 | 5500 | 1.55 |
合成例13 | A-13 | M-3 | 50 | 47.7 | M-16 | 20 | 20.1 | M-19 | 30 | 32.2 | 5800 | 1.51 |
合成例14 | A-14 | M-2 | 50 | 48.1 | M-17 | 20 | 21.3 | M-18 | 30 | 30.6 | 5100 | 1.59 |
合成例15 | A-15 | M-2 | 55 | 54.3 | M-17 | 15 | 15.6 | M-19 | 30 | 30.1 | 5000 | 1.41 |
[合成例16](聚合體(E-1)的合成)
將單量體(M-1)及單量體(M-20)以莫耳比率成為20/80(莫耳%)的方式溶解於2-丁酮(200質量份)中,添加作為起始劑的AIBN(3莫耳%)來製備單量體溶液。於反應容器中放入2-丁酮(100質量份),並進行30分鐘氮氣沖洗後,將反應容器內設為80℃,一面進行攪拌一面歷時3小時滴加所述單量體溶液。將滴加開始設為聚合反應的開始時間,實施6小時的聚合反應。聚合反應結束後,對聚合溶液進行水冷並冷卻為30℃以下。於將溶媒置換成乙腈(400質量份)後,加入己烷(100質量份)進行攪拌並回收乙腈層,將該作業重覆3次。藉由將溶媒置換成丙二醇單甲醚乙酸酯來獲得聚合體(E-1)的溶液(產率:69%)。聚合體(E-1)的Mw為6000,Mw/Mn為1.62。另外,關於13
C-NMR分析的結果,源自(M-1)及(M-20)的各結構單元的含有比例分別為19.9莫耳%及80.1莫耳%。
[合成例17~合成例20](聚合體(E-2)~聚合體(E-5)的合成)
使用下述表3所示的種類及調配比例的單量體,除此以外與合成例16同樣地合成聚合體(E-2)~聚合體(E-5)。下述表3中一併示出所獲得的聚合體的各結構單元的含有比例(莫耳%)、產率(%)及物性值(Mw及Mw/Mn)。
[表3]
[E]聚合體 | 提供結構單元(F)的單量體 | 提供結構單元(I)的單量體 | 提供結構單元(III)的單量體 | 提供其他結構單元的單量體 | Mw | Mw/Mn | |||||||||
種類 | 調配比例 (莫耳%) | 結構單元含有比例(莫耳%) | 種類 | 調配比例 (莫耳%) | 結構單元含有比例(莫耳%) | 種類 | 調配比例 (莫耳%) | 結構單元含有比例(莫耳%) | 種類 | 調配比例 (莫耳%) | 結構單元含有比例(莫耳%) | ||||
合成例16 | E-1 | M-20 | 80 | 80.1 | M-1 | 20 | 19.9 | - | - | - | - | - | - | 6000 | 1.62 |
合成例17 | E-2 | M-22 | 80 | 81.9 | M-1 | 20 | 18.1 | - | - | - | - | - | - | 7200 | 1.77 |
合成例18 | E-3 | M-14 | 60 | 62.3 | - | - | - | - | - | - | M-21 | 40 | 37.7 | 6300 | 1.82 |
合成例19 | E-4 | M-14 | 70 | 68.7 | - | - | - | M-12 | 30 | 31.3 | - | - | - | 6500 | 1.81 |
合成例20 | E-5 | M-14 | 70 | 72.3 | - | - | - | M-17 | 30 | 27.7 | - | - | - | 6200 | 1.78 |
<[C]化合物(酸擴散控制劑)的合成>
[合成例21](化合物(C-1)的合成)
於所述反應容器中加入2,5-二羥基苯甲酸甲酯20.0 mmol、1-乙基環戊基-2-氯乙酸酯30.0 mmol、碳酸銫40.0 mmol及二甲基甲醯胺50 g,於80℃下攪拌5小時。之後,將反應溶液冷卻至30℃以下,加水稀釋後,加入乙酸乙酯進行萃取,並分離有機層。對於所獲得的有機層,利用飽和氯化鈉水溶液進行清洗,繼而利用水進行清洗。利用硫酸鈉進行乾燥後將溶媒蒸餾去除,並藉由管柱層析法進行精製,藉此以良好的產率獲得苯酚衍生物。
於所述苯酚衍生物中加入甲醇:水(1:1(質量比))的混合液並製成1M溶液後,加入氫氧化鈉18.5 mmol,於50℃下反應4小時。利用乙腈進行萃取並將溶媒蒸餾去除,藉此獲得鈉鹽衍生物。於所述鈉鹽衍生物中加入三苯基氯化鋶15.0 mmol,並加入水:二氯甲烷(1:3(質量比))的混合液。於室溫下激烈攪拌3小時後,加入二氯甲烷來進行萃取,並分離有機層。利用硫酸鈉對所獲得的有機層進行乾燥,並將溶媒蒸餾去除,藉此以良好的產率獲得下述式(C-1)所表示的化合物(以下,有時記載為「化合物(C-1)」或「酸擴散控制劑(C-1)」)。以下示出化合物(C-1)的合成流程。
[化26]
[合成例22~合成例38](酸擴散控制劑(C-2)~酸擴散控制劑(C-18)的合成)
適宜變更原料及前驅物,除此以外與合成例21同樣地合成下述式(C-2)~式(C-18)所表示的化合物(以下,有時將式(C-2)~式(C-18)所表示的化合物分別記載為「化合物(C-2)」~「化合物(C-18)」或「酸擴散控制劑(C-2)」~「酸擴散控制劑(C-18)」)。
[化27]
[化28]
<感放射線性樹脂組成物的製備>
以下示出用於各感放射線性樹脂組成物的製備的[A]聚合體、[E]聚合體及[C]酸擴散控制劑以外的成分。
[[B]酸產生劑]
B-1~B-16:下述式(B-1)~式(B-16)所表示的化合物
[化29]
[化30]
[[c]酸擴散控制劑((C-1)~(C-18)以外的酸擴散控制劑)]
cc-1~cc-9:下述式(cc-1)~式(cc-9)所表示的化合物(以下,有時將式(cc-1)~式(cc-9)所表示的化合物分別記載為「化合物(cc-1)」~「化合物(cc-9)」或「酸擴散控制劑(cc-1)」~「酸擴散控制劑(cc-9)」)。
[化31]
[[D]溶媒]
D-1:丙二醇單甲醚乙酸酯
D-2:環己酮
D-3:γ-丁內酯
D-4:乳酸乙酯
[ArF曝光用負型感放射線性樹脂組成物的製備]
[實施例1]
將作為[A]聚合體的(A-1)100質量份、作為[B]酸產生劑的(B-5)14.0質量份、作為[C]酸擴散控制劑的(C-1)2.3質量份、作為[E]聚合體的(E-1)5.0質量份(固體成分)、以及作為[D]溶媒的(D-1)/(D-2)/(D-3)=70/29/1(質量比)的混合溶媒3200質量份混合,利用孔徑為0.2 μm的薄膜過濾器進行過濾,藉此製備感放射線性樹脂組成物(J-1)。
[實施例2~實施例46、比較例1~比較例8及參考例1~參考例3]
使用下述表4所示的種類及含量的各成分,除此以外與實施例1同樣地進行而製備感放射線性樹脂組成物(J-2)~感放射線性樹脂組成物(J-46)、感放射線性樹脂組成物(CJ-1)~感放射線性樹脂組成物(CJ-8)及感放射線性樹脂組成物(RJ-1)~感放射線性樹脂組成物(RJ-3)。
[表4]
感放射線性樹脂組成物 | [A]聚合體 | [B]酸產生劑 | [C]酸擴散控制劑 | [E]聚合體 | [D]溶媒 | ||||||
種類 | 含量(質量份) | 種類 | 含量(質量份) | 種類 | 含量(質量份) | 種類 | 含量(質量份) | 種類 | 含量(質量份) | ||
實施例1 | J-1 | A-1 | 100 | B-5 | 14.0 | C-1 | 2.3 | E-1 | 5.0 | D-1/D-2/D-3 | 3200 |
實施例2 | J-2 | A-1 | 100 | B-5 | 14.0 | C-2 | 2.3 | E-1 | 5.0 | D-1/D-2/D-3 | 3200 |
實施例3 | J-3 | A-1 | 100 | B-5 | 14.0 | C-3 | 2.3 | E-1 | 5.0 | D-1/D-2/D-3 | 3200 |
實施例4 | J-4 | A-1 | 100 | B-5 | 14.0 | C-4 | 2.3 | E-1 | 5.0 | D-1/D-2/D-3 | 3200 |
實施例5 | J-5 | A-1 | 100 | B-5 | 14.0 | C-5 | 2.3 | E-1 | 5.0 | D-1/D-2/D-3 | 3200 |
實施例6 | J-6 | A-1 | 100 | B-5 | 14.0 | C-6 | 2.3 | E-1 | 5.0 | D-1/D-2/D-3 | 3200 |
實施例7 | J-7 | A-1 | 100 | B-5 | 14.0 | C-7 | 2.3 | E-1 | 5.0 | D-1/D-2/D-3 | 3200 |
實施例8 | J-8 | A-1 | 100 | B-5 | 14.0 | C-8 | 2.3 | E-1 | 5.0 | D-1/D-2/D-3 | 3200 |
實施例9 | J-9 | A-1 | 100 | B-5 | 14.0 | C-9 | 2.3 | E-1 | 5.0 | D-1/D-2/D-3 | 3200 |
實施例10 | J-10 | A-1 | 100 | B-5 | 14.0 | C-10 | 2.3 | E-1 | 5.0 | D-1/D-2/D-3 | 3200 |
實施例11 | J-11 | A-1 | 100 | B-5 | 14.0 | C-11 | 2.3 | E-1 | 5.0 | D-1/D-2/D-3 | 3200 |
實施例12 | J-12 | A-1 | 100 | B-5 | 14.0 | C-12 | 2.3 | E-1 | 5.0 | D-1/D-2/D-3 | 3200 |
實施例13 | J-13 | A-1 | 100 | B-5 | 14.0 | C-13 | 2.3 | E-1 | 5.0 | D-1/D-2/D-3 | 3200 |
實施例14 | J-14 | A-1 | 100 | B-5 | 14.0 | C-14 | 2.3 | E-1 | 5.0 | D-1/D-2/D-3 | 3200 |
實施例15 | J-15 | A-1 | 100 | B-5 | 14.0 | C-15 | 2.3 | E-1 | 5.0 | D-1/D-2/D-3 | 3200 |
實施例16 | J-16 | A-1 | 100 | B-5 | 14.0 | C-16 | 2.3 | E-1 | 5.0 | D-1/D-2/D-3 | 3200 |
實施例17 | J-17 | A-1 | 100 | B-5 | 14.0 | C-17 | 2.3 | E-1 | 5.0 | D-1/D-2/D-3 | 3200 |
實施例18 | J-18 | A-1 | 100 | B-5 | 14.0 | C-18 | 2.3 | E-1 | 5.0 | D-1/D-2/D-3 | 3200 |
實施例19 | J-19 | A-2 | 100 | B-5 | 14.0 | C-1 | 2.3 | E-1 | 5.0 | D-1/D-2/D-3 | 3200 |
實施例20 | J-20 | A-3 | 100 | B-5 | 14.0 | C-1 | 2.3 | E-1 | 5.0 | D-1/D-2/D-3 | 3200 |
實施例21 | J-21 | A-4 | 100 | B-5 | 14.0 | C-1 | 2.3 | E-1 | 5.0 | D-1/D-2/D-3 | 3200 |
實施例22 | J-22 | A-5 | 100 | B-5 | 14.0 | C-1 | 2.3 | E-1 | 5.0 | D-1/D-2/D-3 | 3200 |
實施例23 | J-23 | A-6 | 100 | B-5 | 14.0 | C-1 | 2.3 | E-1 | 5.0 | D-1/D-2/D-3 | 3200 |
實施例24 | J-24 | A-7 | 100 | B-5 | 14.0 | C-1 | 2.3 | E-1 | 5.0 | D-1/D-2/D-3 | 3200 |
實施例25 | J-25 | A-8 | 100 | B-5 | 14.0 | C-1 | 2.3 | E-1 | 5.0 | D-1/D-2/D-3 | 3200 |
實施例26 | J-26 | A-9 | 100 | B-5 | 14.0 | C-1 | 2.3 | E-1 | 5.0 | D-1/D-2/D-3 | 3200 |
實施例27 | J-27 | A-10 | 100 | B-5 | 14.0 | C-1 | 2.3 | E-1 | 5.0 | D-1/D-2/D-3 | 3200 |
實施例28 | J-28 | A-11 | 100 | B-5 | 14.0 | C-1 | 2.3 | E-1 | 5.0 | D-1/D-2/D-3 | 3200 |
實施例29 | J-29 | A-1 | 100 | B-1 | 14.0 | C-1 | 2.3 | E-1 | 5.0 | D-1/D-2/D-3 | 3200 |
實施例30 | J-30 | A-1 | 100 | B-2 | 14.0 | C-1 | 2.3 | E-1 | 5.0 | D-1/D-2/D-3 | 3200 |
實施例31 | J-31 | A-1 | 100 | B-3 | 14.0 | C-1 | 2.3 | E-1 | 5.0 | D-1/D-2/D-3 | 3200 |
實施例32 | J-32 | A-1 | 100 | B-4 | 14.0 | C-1 | 2.3 | E-1 | 5.0 | D-1/D-2/D-3 | 3200 |
實施例33 | J-33 | A-1 | 100 | B-6 | 14.0 | C-1 | 2.3 | E-1 | 5.0 | D-1/D-2/D-3 | 3200 |
實施例34 | J-34 | A-1 | 100 | B-7 | 14.0 | C-1 | 2.3 | E-1 | 5.0 | D-1/D-2/D-3 | 3200 |
實施例35 | J-35 | A-1 | 100 | B-8 | 14.0 | C-1 | 2.3 | E-1 | 5.0 | D-1/D-2/D-3 | 3200 |
實施例36 | J-36 | A-1 | 100 | B-9 | 14.0 | C-1 | 2.3 | E-1 | 5.0 | D-1/D-2/D-3 | 3200 |
實施例37 | J-37 | A-1 | 100 | B-10 | 14.0 | C-1 | 2.3 | E-1 | 5.0 | D-1/D-2/D-3 | 3200 |
實施例38 | J-38 | A-1 | 100 | B-11 | 14.0 | C-1 | 2.3 | E-1 | 5.0 | D-1/D-2/D-3 | 3200 |
實施例39 | J-39 | A-1 | 100 | B-12 | 14.0 | C-1 | 2.3 | E-1 | 5.0 | D-1/D-2/D-3 | 3200 |
實施例40 | J-40 | A-1 | 100 | B-13 | 14.0 | C-1 | 2.3 | E-1 | 5.0 | D-1/D-2/D-3 | 3200 |
實施例41 | J-41 | A-1 | 100 | B-14 | 14.0 | C-1 | 2.3 | E-1 | 5.0 | D-1/D-2/D-3 | 3200 |
實施例42 | J-42 | A-1 | 100 | B-15 | 14.0 | C-1 | 2.3 | E-1 | 5.0 | D-1/D-2/D-3 | 3200 |
實施例43 | J-43 | A-1 | 100 | B-16 | 14.0 | C-1 | 2.3 | E-1 | 5.0 | D-1/D-2/D-3 | 3200 |
實施例44 | J-44 | A-1 | 100 | B-5 | 14.0 | C-1 | 2.3 | E-2 | 5.0 | D-1/D-2/D-3 | 3200 |
實施例45 | J-45 | A-1 | 100 | B-5 | 14.0 | C-1 | 2.3 | E-3 | 5.0 | D-1/D-2/D-3 | 3200 |
實施例46 | J-46 | A-1 | 100 | B-5 | 14.0 | C-1 | 2.3 | E-4 | 5.0 | D-1/D-2/D-3 | 3200 |
比較例1 | CJ-1 | A-1 | 100 | B-5 | 14.0 | cc-1 | 2.3 | E-1 | 5.0 | D-1/D-2/D-3 | 3200 |
比較例2 | CJ-2 | A-1 | 100 | B-5 | 14.0 | cc-2 | 2.3 | E-1 | 5.0 | D-1/D-2/D-3 | 3200 |
比較例3 | CJ-3 | A-1 | 100 | B-5 | 14.0 | cc-3 | 2.3 | E-1 | 5.0 | D-1/D-2/D-3 | 3200 |
比較例4 | CJ-4 | A-1 | 100 | B-5 | 14.0 | cc-4 | 2.3 | E-1 | 5.0 | D-1/D-2/D-3 | 3200 |
比較例5 | CJ-5 | A-1 | 100 | B-5 | 14.0 | cc-5 | 2.3 | E-1 | 5.0 | D-1/D-2/D-3 | 3200 |
比較例6 | CJ-6 | A-1 | 100 | B-5 | 14.0 | cc-6 | 2.3 | E-1 | 5.0 | D-1/D-2/D-3 | 3200 |
比較例7 | CJ-7 | A-1 | 100 | B-5 | 14.0 | cc-7 | 2.3 | E-1 | 5.0 | D-1/D-2/D-3 | 3200 |
比較例8 | CJ-8 | A-1 | 100 | B-5 | 14.0 | cc-9 | 2.3 | E-1 | 5.0 | D-1/D-2/D-3 | 3200 |
比較例9 | CJ-9 | A-1 | 100 | B-5 | 14.0 | cc-8 | 2.3 | E-1 | 5.0 | D-1/D-2/D-3 | 3200 |
比較例10 | CJ-10 | A-1 | 100 | B-13 | 14.0 | cc-8 | 2.3 | E-1 | 5.0 | D-1/D-2/D-3 | 3200 |
比較例11 | CJ-11 | A-1 | 100 | B-14 | 14.0 | cc-8 | 2.3 | E-1 | 5.0 | D-1/D-2/D-3 | 3200 |
<使用ArF曝光用負型感放射線性樹脂組成物的抗蝕劑圖案的形成>
使用旋塗機(東京電子(Tokyo Electron)(股)的「CLEAN TRACK ACT12」),將下層抗反射膜形成用組成物(布魯爾科技(Brewer Science)公司的「ARC66」)塗佈於12吋的矽晶圓上後,於205℃下加熱60秒鐘,藉此形成平均厚度105 nm的下層抗反射膜。於該下層抗反射膜上,使用所述旋塗機塗佈所述製備的ArF曝光用負型感放射線性樹脂組成物,於90℃下進行60秒鐘預烘烤(PB)。之後於23℃下冷卻30秒鐘,藉此形成平均厚度90 nm的抗蝕劑膜。其次,針對該抗蝕劑膜,使用ArF準分子雷射液浸曝光裝置(阿斯麥(ASML)公司的「TWINSCAN XT-1900i」),於NA=1.35、環形(Annular)(σ=0.8/0.6)的光學條件下,介隔40 nm空間、105 nm間距的遮罩圖案進行曝光。曝光後,於90℃下進行60秒鐘曝光後烘烤(PEB)。之後,使用乙酸正丁酯作為有機溶媒顯影液來對所述抗蝕劑膜進行有機溶媒顯影,並進行乾燥,藉此形成負型的抗蝕劑圖案(40 nm線與空間圖案)。另外,除代替遮罩圖案以外,與所述操作同樣地進行而形成負型的抗蝕劑圖案(40 nm孔、105 nm間距)。
<評價>
對於所述使用ArF曝光用感放射線性樹脂組成物而形成的抗蝕劑圖案,按照下述方法評價感度、LWR性能及CDU性能。將其結果示於下述表5中。再者,對於抗蝕劑圖案的測長,使用掃描式電子顯微鏡(日立高新技術(Hitachi High-Technologies)(股)的「CG-5000」)。
[感度]
於所述使用ArF曝光用感放射線性樹脂組成物的抗蝕劑圖案的形成中,將形成40 nm線與空間圖案的曝光量作為最佳曝光量,將該最佳曝光量作為感度(mJ/cm2
)。關於感度,將25 mJ/cm2
以下的情況評價為「良好」,將超過25 mJ/cm2
的情況評價為「不良」。
[LWR性能]
照射於所述感度的評價中求出的最佳曝光量,以形成40 nm線與空間圖案的方式調整遮罩尺寸,從而形成抗蝕劑圖案。使用所述掃描式電子顯微鏡,自圖案上部觀察所形成的抗蝕劑圖案。測定合計500點的線寬的偏差,並根據其測定值的分佈來求出3西格瑪值,將該3西格瑪值設為LWR(nm)。LWR的值越小,表示線的粗糙度越小而越良好。關於LWR性能,將4.5 nm以下的情況評價為「良好」,將超過4.5 nm的情況評價為「不良」。
[CDU性能]
使用所述掃描式電子顯微鏡,自圖案上部於任意的點對共計1800個40 nm孔、105 nm間距的抗蝕劑圖案進行測長。求出尺寸的偏差(3σ),將其作為CDU性能(nm)。CDU的值越小,表示長週期下的孔徑的偏差越小而越良好。關於CDU性能,將4.8 nm以下的情況評價為「良好」,將超過4.8 nm的情況評價為「不良」。
[表5]
感放射線性樹脂組成物 | 感度(mJ/cm2 ) | CDU(nm) | LWR(nm) | |
實施例1 | J-1 | 19.2 | 4.29 | 4.31 |
實施例2 | J-2 | 19.7 | 4.52 | 4.12 |
實施例3 | J-3 | 20.1 | 4.68 | 4.44 |
實施例4 | J-4 | 19.1 | 4.77 | 4.34 |
實施例5 | J-5 | 18.2 | 4.44 | 4.29 |
實施例6 | J-6 | 20.9 | 4.55 | 4.48 |
實施例7 | J-7 | 21.9 | 4.60 | 4.11 |
實施例8 | J-8 | 19.3 | 4.63 | 4.41 |
實施例9 | J-9 | 22.1 | 4.49 | 4.39 |
實施例10 | J-10 | 18.2 | 4.78 | 4.40 |
實施例11 | J-11 | 17.2 | 4.72 | 4.09 |
實施例12 | J-12 | 17.9 | 4.33 | 4.20 |
實施例13 | J-13 | 18.1 | 4.47 | 4.42 |
實施例14 | J-14 | 21.1 | 4.53 | 4.38 |
實施例15 | J-15 | 23.0 | 4.64 | 4.42 |
實施例16 | J-16 | 21.0 | 4.33 | 4.22 |
實施例17 | J-17 | 19.3 | 4.50 | 4.41 |
實施例18 | J-18 | 18.2 | 4.30 | 4.45 |
實施例19 | J-19 | 21.0 | 4.34 | 4.15 |
實施例20 | J-20 | 22.9 | 4.42 | 4.25 |
實施例21 | J-21 | 23.1 | 4.49 | 4.04 |
實施例22 | J-22 | 21.2 | 4.41 | 4.01 |
實施例23 | J-23 | 20.4 | 4.22 | 4.15 |
實施例24 | J-24 | 19.8 | 4.21 | 3.93 |
實施例25 | J-25 | 20.8 | 4.14 | 4.11 |
實施例26 | J-26 | 23.3 | 4.51 | 4.19 |
實施例27 | J-27 | 21.5 | 4.35 | 4.29 |
實施例28 | J-28 | 19.9 | 4.41 | 4.21 |
實施例29 | J-29 | 19.5 | 4.70 | 4.35 |
實施例30 | J-30 | 20.7 | 4.77 | 4.04 |
實施例31 | J-31 | 23.7 | 4.48 | 4.15 |
實施例32 | J-32 | 22.9 | 4.53 | 4.37 |
實施例33 | J-33 | 23.0 | 4.56 | 4.33 |
實施例34 | J-34 | 21.9 | 4.42 | 4.37 |
實施例35 | J-35 | 24.3 | 4.71 | 4.17 |
實施例36 | J-36 | 24.2 | 4.22 | 4.36 |
實施例37 | J-37 | 23.9 | 4.45 | 4.40 |
實施例38 | J-38 | 22.2 | 4.61 | 4.39 |
實施例39 | J-39 | 21.4 | 4.70 | 4.33 |
實施例40 | J-40 | 24.4 | 4.57 | 4.40 |
實施例41 | J-41 | 23.8 | 4.55 | 4.38 |
實施例42 | J-42 | 23.9 | 4.67 | 4.33 |
實施例43 | J-43 | 21.2 | 4.48 | 4.45 |
實施例44 | J-44 | 19.2 | 4.30 | 4.33 |
實施例45 | J-45 | 19.1 | 4.25 | 4.33 |
實施例46 | J-46 | 19.6 | 4.22 | 4.39 |
比較例1 | CJ-1 | 28.7 | 5.23 | 5.22 |
比較例2 | CJ-2 | 26.5 | 5.12 | 5.72 |
比較例3 | CJ-3 | 26.9 | 5.21 | 5.23 |
比較例4 | CJ-4 | 27.2 | 4.91 | 5.85 |
比較例5 | CJ-5 | 32.8 | 5.52 | 5.78 |
比較例6 | CJ-6 | 25.1 | 4.91 | 5.11 |
比較例7 | CJ-7 | 23.9 | 4.99 | 5.19 |
比較例8 | CJ-8 | 24.8 | 4.88 | 5.02 |
比較例9 | CJ-9 | 26.8 | 5.11 | 4.99 |
比較例10 | CJ-10 | 27.9 | 5.01 | 5.03 |
比較例11 | CJ-11 | 25.9 | 4.96 | 4.96 |
根據表5的結果而明確,實施例的感放射線性樹脂組成物於用於ArF曝光的情況下,感度、LWR性能及CDU性能良好,相對於此於比較例及參考例中,與實施例相比各特性差。因此,於將實施例的感放射線性樹脂組成物用於ArF曝光的情況下,可以高感度形成LWR性能及CDU性能良好的抗蝕劑圖案。
[極紫外線(EUV)曝光用感放射線性樹脂組成物的製備]
[實施例47]
將作為[A]聚合體的(A-12)100質量份、作為[B]酸產生劑的(B-4)20.0質量份、作為[C]酸擴散控制劑的(C-1)3.2質量份、作為[E]聚合體的(E-5)3.0質量份、以及作為[D]溶媒的(D-1)/(D-4)=70/30(質量比)的混合溶媒6000質量份混合,利用孔徑為0.2 μm的薄膜過濾器進行過濾,藉此製備感放射線性樹脂組成物(J-47)。
[實施例48~實施例58及比較例9~比較例12]
使用下述表6所示的種類及含量的各成分,除此以外與實施例47同樣地進行而製備感放射線性樹脂組成物(J-48)~感放射線性樹脂組成物(J-58)及感放射線性樹脂組成物(CJ-9)~感放射線性樹脂組成物(CJ-12)。
[表6]
感放射線性樹脂組成物 | [A]聚合體 | [B]酸產生劑 | [C]酸擴散控制劑 | [E]聚合體 | [D]有機溶劑 | ||||||
種類 | 含量(質量份) | 種類 | 含量(質量份) | 種類 | 含量(質量份) | 種類 | 含量(質量份) | 種類 | 含量(質量份) | ||
實施例47 | J-47 | A-12 | 100 | B-4 | 20.0 | C-1 | 3.2 | E-5 | 3.0 | D-1/D-4 | 6000 |
實施例48 | J-48 | A-12 | 100 | B-4 | 20.0 | C-2 | 3.2 | E-5 | 3.0 | D-1/D-4 | 6000 |
實施例49 | J-49 | A-12 | 100 | B-4 | 20.0 | C-5 | 3.2 | E-5 | 3.0 | D-1/D-4 | 6000 |
實施例50 | J-50 | A-12 | 100 | B-4 | 20.0 | C-11 | 3.2 | E-5 | 3.0 | D-1/D-4 | 6000 |
實施例51 | J-51 | A-12 | 100 | B-4 | 20.0 | C-17 | 3.2 | E-5 | 3.0 | D-1/D-4 | 6000 |
實施例52 | J-52 | A-13 | 100 | B-4 | 20.0 | C-1 | 3.2 | E-5 | 3.0 | D-1/D-4 | 6000 |
實施例53 | J-53 | A-14 | 100 | B-4 | 20.0 | C-1 | 3.2 | E-5 | 3.0 | D-1/D-4 | 6000 |
實施例54 | J-54 | A-15 | 100 | B-4 | 20.0 | C-1 | 3.2 | E-5 | 3.0 | D-1/D-4 | 6000 |
實施例55 | J-55 | A-12 | 100 | B-5 | 20.0 | C-1 | 3.2 | E-5 | 3.0 | D-1/D-4 | 6000 |
實施例56 | J-56 | A-12 | 100 | B-11 | 20.0 | C-1 | 3.2 | E-5 | 3.0 | D-1/D-4 | 6000 |
實施例57 | J-57 | A-12 | 100 | B-13 | 20.0 | C-1 | 3.2 | E-5 | 3.0 | D-1/D-4 | 6000 |
實施例58 | J-58 | A-12 | 100 | B-14 | 20.0 | C-1 | 3.2 | E-5 | 3.0 | D-1/D-4 | 6000 |
比較例12 | CJ-12 | A-12 | 100 | B-4 | 20.0 | cc-1 | 3.2 | E-5 | 3.0 | D-1/D-4 | 6000 |
比較例13 | CJ-13 | A-12 | 100 | B-4 | 20.0 | cc-2 | 3.2 | E-5 | 3.0 | D-1/D-4 | 6000 |
比較例14 | CJ-14 | A-12 | 100 | B-4 | 20.0 | cc-6 | 3.2 | E-5 | 3.0 | D-1/D-4 | 6000 |
比較例15 | CJ-15 | A-12 | 100 | B-4 | 20.0 | cc-9 | 3.2 | E-5 | 3.0 | D-1/D-4 | 6000 |
<使用EUV曝光用感放射線性樹脂組成物的抗蝕劑圖案的形成>
使用旋塗機(東京電子(Tokyo Electron)(股)的「CLEAN TRACK ACT12」),將下層抗反射膜形成用組成物(布魯爾科技(Brewer Science)公司的「ARC66」)塗佈於12吋的矽晶圓上後,於205℃下加熱60秒鐘,藉此形成平均厚度105 nm的下層抗反射膜。於該下層抗反射膜上,使用所述旋塗機塗佈所述製備的EUV曝光用感放射線性樹脂組成物,於130℃下進行60秒鐘PB。之後於23℃下冷卻30秒鐘,藉此形成平均厚度55 nm的抗蝕劑膜。其次,針對該抗蝕劑膜,使用EUV曝光裝置(阿斯麥(ASML)公司的「NXE3300」),於NA=0.33、照明條件:常規(Conventional)s=0.89、遮罩:imecDEFECT32FFR02下進行曝光。曝光後,於120℃下進行60秒鐘PEB。之後,使用2.38質量%的TMAH水溶液作為鹼性顯影液來對所述抗蝕劑膜進行鹼顯影,於顯影後利用水進行清洗,進而進行乾燥,藉此形成正型的抗蝕劑圖案(32 nm線與空間圖案)。
<評價>
對於所述使用EUV曝光用感放射線性樹脂組成物而形成的抗蝕劑圖案,按照下述方法評價感度及LWR性能。將其結果示於下述表7中。再者,對於抗蝕劑圖案的測長,使用掃描式電子顯微鏡(日立高新技術(Hitachi High-Technologies)(股)的「CG-5000」)。
[感度]
於所述使用EUV曝光用感放射線性樹脂組成物的抗蝕劑圖案的形成中,將形成32 nm線與空間圖案的曝光量作為最佳曝光量,將該最佳曝光量作為感度(mJ/cm2
)。關於感度,將34 mJ/cm2
以下的情況評價為「良好」,將超過34 mJ/cm2
的情況評價為「不良」。
[LWR性能]
照射於所述感度的評價中求出的最佳曝光量,以形成32 nm線與空間圖案的方式調整遮罩尺寸,從而形成抗蝕劑圖案。使用所述掃描式電子顯微鏡,自圖案上部觀察所形成的抗蝕劑圖案。測定合計500點的線寬的偏差,並根據其測定值的分佈來求出3西格瑪值,將該3西格瑪值設為LWR(nm)。LWR的值越小,表示線的晃動越小而越良好。關於LWR性能,將3.6 nm以下的情況評價為「良好」,將超過3.6 nm的情況評價為「不良」。
[表7]
感放射線性樹脂組成物 | 感度(mJ/cm2 ) | LWR(nm) | |
實施例47 | J-47 | 32.9 | 3.22 |
實施例48 | J-48 | 32.3 | 3.19 |
實施例49 | J-49 | 31.7 | 3.33 |
實施例50 | J-50 | 31.1 | 3.26 |
實施例51 | J-51 | 32.9 | 3.31 |
實施例52 | J-52 | 31.1 | 3.42 |
實施例53 | J-53 | 32.1 | 3.29 |
實施例54 | J-54 | 33.7 | 3.44 |
實施例55 | J-55 | 31.3 | 3.55 |
實施例56 | J-56 | 33.2 | 3.24 |
實施例57 | J-57 | 32.4 | 3.43 |
實施例58 | J-58 | 32.6 | 3.46 |
比較例12 | CJ-12 | 42.1 | 3.98 |
比較例13 | CJ-13 | 41.2 | 4.09 |
比較例14 | CJ-14 | 39.9 | 4.22 |
比較例15 | CJ-15 | 38.8 | 4.18 |
根據表7的結果而明確,實施例的感放射線性樹脂組成物於用於EUV曝光的情況下,感度及LWR性能良好,相對於此於比較例中,與實施例相比各特性差。
[ArF曝光用正型感放射線性樹脂組成物的製備、使用該組成物的抗蝕劑圖案的形成及評價]
[實施例59]
將作為[A]聚合體的(A-4)100質量份、作為[B]酸產生劑的(B-5)14.0質量份、作為[C]酸擴散控制劑的(C-1)2.3質量份、作為[E]聚合體的(E-2)5.0質量份(固體成分)、以及作為[D]溶媒的(D-1)/(D-2)/(D-3)=70/29/1(質量比)的混合溶媒3200質量份混合,利用孔徑為0.2 μm的薄膜過濾器進行過濾,藉此製備感放射線性樹脂組成物(J-59)。
使用旋塗機(東京電子(Tokyo Electron)(股)的「CLEAN TRACK ACT12」),將下層抗反射膜形成用組成物(布魯爾科技(Brewer Science)公司的「ARC66」)塗佈於12吋的矽晶圓上後,於205℃下加熱60秒鐘,藉此形成平均厚度105 nm的下層抗反射膜。於該下層抗反射膜上,使用所述旋塗機塗佈所述製備的ArF曝光用正型感放射線性樹脂組成物(J-59),於90℃下進行60秒鐘預烘烤(PB)。之後於23℃下冷卻30秒鐘,藉此形成平均厚度90 nm的抗蝕劑膜。其次,針對該抗蝕劑膜,使用ArF準分子雷射液浸曝光裝置(阿斯麥(ASML)公司的「TWINSCAN XT-1900i」),於NA=1.35、環形(Annular)(σ=0.8/0.6)的光學條件下,介隔40 nm空間、105 nm間距的遮罩圖案進行曝光。曝光後,於90℃下進行60秒鐘曝光後烘烤(PEB)。之後,使用2.38質量%的TMAH水溶液作為鹼性顯影液來對所述抗蝕劑膜進行鹼顯影,於顯影後利用水進行清洗,進而進行乾燥,藉此形成正型的抗蝕劑圖案(40 nm線與空間圖案)。
對於所述使用ArF曝光用正型感放射線性樹脂組成物的抗蝕劑圖案,與所述使用ArF曝光用負型感放射線性樹脂組成物的抗蝕劑圖案的評價同樣地進行評價。其結果,實施例59的感放射線性樹脂組成物即便於藉由ArF曝光形成正型的抗蝕劑圖案的情況下,感度、LWR性能及CDU性能亦良好。
[產業上之可利用性]
根據本發明的感放射線性樹脂組成物及抗蝕劑圖案形成方法,可形成相對於曝光光的感度良好、LWR性能及CDU性能優異的抗蝕劑圖案。本發明的感放射線性酸產生劑可較佳地用作該感放射線性樹脂組成物的成分。因此,該些可於預想今後進一步進行微細化的半導體元件的加工製程等中較佳地使用。
無
無
無。
Claims (4)
- 一種感放射線性樹脂組成物,含有:聚合體,具有包含酸解離性基的結構單元;以及化合物,由下述式(1)所表示,
- 一種抗蝕劑圖案形成方法,包括:於基板上直接或間接地塗敷感放射線性樹脂組成物的步驟;對藉由所述塗敷步驟而形成的抗蝕劑膜進行曝光的步驟;以及對所述經曝光的抗蝕劑膜進行顯影的步驟,所述感放射線性樹脂組成物含有:聚合體,具有包含酸解離性基的結構單元;以及化合物,由下述式(1)所表示,
- 一種酸擴散控制劑,由下述式(1)所表示,
- 一種化合物,由下述式(1)所表示,
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US20130224658A1 (en) | 2012-02-23 | 2013-08-29 | Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd. | Resist composition and method of forming resist pattern |
Patent Citations (1)
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US20130224658A1 (en) | 2012-02-23 | 2013-08-29 | Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd. | Resist composition and method of forming resist pattern |
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