[go: up one dir, main page]

TW201211164A - Near-infrared absorptive layer-forming composition and multilayer film - Google Patents

Near-infrared absorptive layer-forming composition and multilayer film Download PDF

Info

Publication number
TW201211164A
TW201211164A TW100114049A TW100114049A TW201211164A TW 201211164 A TW201211164 A TW 201211164A TW 100114049 A TW100114049 A TW 100114049A TW 100114049 A TW100114049 A TW 100114049A TW 201211164 A TW201211164 A TW 201211164A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
infrared light
layer
hydrocarbon group
group
light absorbing
Prior art date
Application number
TW100114049A
Other languages
English (en)
Other versions
TWI457404B (zh
Inventor
Masaki Ohashi
Seiichiro Tachibana
Kazumi Noda
Shozo Shirai
Takeshi Kinsho
Wu-Song Huang
Dario L Goldfarb
Wai-Kin Li
Martin Glodde
Original Assignee
Shinetsu Chemical Co
Ibm
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shinetsu Chemical Co, Ibm filed Critical Shinetsu Chemical Co
Publication of TW201211164A publication Critical patent/TW201211164A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI457404B publication Critical patent/TWI457404B/zh

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/004Photosensitive materials
    • G03F7/0045Photosensitive materials with organic non-macromolecular light-sensitive compounds not otherwise provided for, e.g. dissolution inhibitors
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00Optical elements other than lenses
    • G02B5/20Filters
    • G02B5/208Filters for use with infrared or ultraviolet radiation, e.g. for separating visible light from infrared and/or ultraviolet radiation
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/004Photosensitive materials
    • G03F7/0047Photosensitive materials characterised by additives for obtaining a metallic or ceramic pattern, e.g. by firing
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/004Photosensitive materials
    • G03F7/09Photosensitive materials characterised by structural details, e.g. supports, auxiliary layers
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/004Photosensitive materials
    • G03F7/09Photosensitive materials characterised by structural details, e.g. supports, auxiliary layers
    • G03F7/091Photosensitive materials characterised by structural details, e.g. supports, auxiliary layers characterised by antireflection means or light filtering or absorbing means, e.g. anti-halation, contrast enhancement
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/004Photosensitive materials
    • G03F7/09Photosensitive materials characterised by structural details, e.g. supports, auxiliary layers
    • G03F7/11Photosensitive materials characterised by structural details, e.g. supports, auxiliary layers having cover layers or intermediate layers, e.g. subbing layers
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/16Coating processes; Apparatus therefor
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00Optical elements other than lenses
    • G02B5/20Filters
    • G02B5/22Absorbing filters

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Materials For Photolithography (AREA)
  • Optical Filters (AREA)
  • Paints Or Removers (AREA)

Description

201211164 六、發明說明: 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關一種使用於半導體裝置製程中之微加工 的近紅外光吸收層形成性組成物,且尤其是有關一種適於 暴露於ArF準分子雷射輻射(193 nm)的近紅外光吸收層 形成性組成物。亦有關一種使用該組成物形成之多層膜。 【先前技術】 半導體裝置係藉由基於微影術之微加工技術製得。在 微影術中,於矽晶圓上形成光阻層。使用曝光裝置,於稱 爲光罩或掩模之原始板上的影像傳送到光阻層,經顯影成 爲光阻圖案。之後,位於光阻圖案下方之矽或金屬或另一 種材料經蝕刻以於該矽晶圓上形成電子電路。爲了形成具 有更細尺寸之圖案以進一步積合半導體裝置,已作出努力 來縮短微影術中所使用之曝光的波長。例如,在64 Mbit DR AM之大量生量製程中,採用KrF準分子雷射(248 nm) 。就需要0.13微米或更小之DRAM製造而言,採用ArF準分 子雷射(193 nm)。正在硏究的是藉由結合具有該較短波 長之光與具有0.9之增高NA的透鏡,以製造65-nm波節裝置 。就新一代45-nm波節裝置之製造而言,具有157 nm波長 之F2微影術變成選項。然而,因爲投影透鏡使用大量昂貴 CaF2單晶,掃描器因此變昂貴,而因爲軟性薄膜之耐用性 極低,故採用硬性薄膜,光學系統必需因而改變,光阻之 耐蝕性低,故放棄發展F2微影術,現在正硏究ArF浸潤式 -5- 201211164 微影術。 在其中光阻層經由光罩曝光之微影術中,置放晶圓之 移動性基台係於曝光設備中在投影光軸方向上精細的移動 ,使得晶圓表面可與投影光學系統之最佳影像平面對準, 而幫助對焦。針對該種對焦,用作感測器的是偏軸照明型 光學焦點偵測系統,其中成像光束(非曝光波長)係傾斜 投影於晶圓表面上,偵測被反射之光,如同JP-A S58-1 1 3 706所揭示。針對此目的使用之成像光束爲紅外光,尤 其是近紅外光,如同 JP-A H02-54103、JP-A H06-29186、 JP-A H07-146551 及 US 20090208865所揭示。 在焦點偵測系統中使用紅外光之曝光裝置遭遇的問題 是因爲紅外光係藉由光阻層透射,因而無法偵測實際焦點 。亦即用於焦點偵測之紅外光有一部分藉由光阻層透射, 透射光被基材表面反射,連同由晶圓頂面反射之光一起進 入偵測系統。結果,焦點偵測之準確度降低。 光學自動對焦係藉由將位於晶圓頂面之紅外光反射並 偵測所反射之光,之後驅動晶圓使其與投影透鏡之成像平 面對準,而決定晶圓頂面之位置。除了晶圓頂面反射之光 外’亦有由光阻層透射且由基材表面反射的光。若具有特 定光強度分布譜帶之偵測光進入偵測系統,則位置測量値 係表示光強度分布之中心,導致焦點偵測的準確度降低。 通常’基材具有多層結構,包括經圖案化之金屬、介電材 料、絕緣材料、陶瓷材料及諸如此類者,經圖案化之基材 使得紅外光之反射變複雜,焦點偵測可能出現困難。若焦
-6- S 201211164 點偵測之準確度降低,則投影之影像變模糊而降低反差比 ,無法形成令人滿意之光阻圖案。 爲增加使用近紅外光之光學自動對焦的準確度,JP-A H07- 1 465 5 1提議使用含有近紅外光吸收性染料的光阻層。 此情況下,近紅外光未藉由光阻層透射,且除了晶圓頂面 所反射之光以外,並無其他反射光進入焦點偵測系統,結 果,改善焦點偵測之準確度。然而,因爲其中所使用之近 紅外光吸收性染料應該不是吸收曝照光或降低光阻解析度 者,故其至少適合使用ArF準分子雷射之微影術。US 2 00 9 02 08865提出一種將含有近紅外光吸收性染料之層導 至光阻層下方的方法,該方法可防止光阻解析度降低。 光學自動對焦技術之一種替代方案是基於偵測排放至 晶圓表面上之空氣壓力的原理之方法,稱爲空氣表規改善 勻平(AGILEtm)。參見 Proc. of SPIE ν〇1. 5754, P.681 ( 2 005 )。儘管位置測量有優異之準確度,但此方法在測量 上花費極長時間,故無法讓需要改良通量之半導體裝置的 大量生產所接受。 期望有一種能夠在光學微影術中自動對焦之方法。 引用表列 專利文件 1 : JP-A S58-113706 專利文件 2: JP-A H02-54 1 03 專利文件 3 ·· JP-A H06-29 1 86 專利文件4: JP-A H07- 1 465 5 1 201211164 專利文件 5 : US 20090208 865 非專利文件 1 : Proc. of SPIE Vol. 5754, p.681 ( 2005 ) 【發明內容】 本發明目的係提供一種用以形成光學自動對焦用之近 紅外光吸收層的材料,在用於半導體微加工的光學微影術 期間有高準確度自動對焦。另一目的係提供一種多層膜, 其包含近紅外光吸收層形成性材料的近紅外光吸收層及光 阻層。 發明者發現包含自近紅外光吸收層形成性組成物形成 之近紅外光吸收層及光阻層的多層膜,容許在光學微影術
I 中有高準確度自動對焦,該組成物係包含具有特定結構之 近紅外光吸收性染料。 於一態樣中,本發明提供一種近紅外光吸收層形成性 組成物,(A)至少一種近紅外光吸收性染料,B )至少一 種聚合物,及(C)至少一種溶劑,其中該近紅外光吸收 性染料具有式(1 ): (R\
其中R1及R2各獨立的爲單價匚^匚^烴基,其可含雜原子,k 係〇至5之整數,m係爲0或1,η係爲1或2,Z係爲氧、硫或 -8-
S 201211164 C(R') ( R" ) ,R,及R"各獨立的爲氫或單價d-CM烴基, 其可含雜原子,且χ -係爲下式(1-丨)、(1-2)或(1-3) 之陰離子:
Ra—CF2—S03- (1-1)
Ν' (1-2)
Rbl—CF2—S02\
Rb2—CF2—SO〆 ?F2
Rc3 其中Ra、Rbl、Rb2、Rel、Rc2及Rd各獨立的爲氟或單價Cl-C20烴基’其可含雜原子,Rbl及Rb2或Cel及Re2可鍵結在一 起與其所附接之鏈結形成環,該環形成性Rbl-Rb2或Cel-Rc2 係爲單鍵或總共具有1至20個碳原子且可含有雜原子的二 價烴基。 較佳具體實施態樣中,該近紅外光吸收性染料(A ) 具有式(2):
其中η係爲1或2,且X·係爲式(1-1 )、(卜2)或(1-3)之陰離子。 更佳具體實施態樣中,該近紅外光吸收性染料(A ) 具有式(3 ): -9 - 201211164
其中X·係爲式(1-1 ) 、( 1-2 )或(1-3 )之陰離子。 較佳具體實施態樣中,該聚合物(Β)包含可於酸存 在下進行交聯反應之重複單元。更佳,可於酸存在下進行 交聯反應之重複單元具有環氧乙烷結構及/或環氧丙烷結 構。 該組成物可進一步包含至少一種選自酸生成劑.、交聯 劑及界面活性劑的組份。 另一態樣中,本發明提供一種多層膜,其包含近紅外 光吸收層,此層係藉由塗覆前文定義之近紅外光吸收層形 成性組成物而形成;及光阻層,此層由光阻組成物形成。 一般,近紅外光吸收層係配置於光阻層下方。 該多層膜可進一步包含配置於光阻層下方之含矽層, 該近紅外光吸收層係配置於含矽層之下方。較佳具體實施 態樣中,該近紅外光吸收層係作爲抗反射塗層,用以防止 使用於光阻圖案中之曝光輻射之反射。 本發明之有利效果 藉由塗覆本發明近紅外光吸收層形成性組成物,可形 成近紅外光吸收層。當在光學微影術中使用包含近紅外光
S -10- 201211164 吸收層及光阻層之多層膜時,目前所採用之光學自動對焦 方法的偵測準確度獲得改善。此點使得光學微影術可產生 具有改善之反差比的明確投影影像,成功的形成較佳光阻 圖案。 具體實施態樣之描述 術語"一"在本發明並非表示數量之限制,而是表示存 有至少一個所提及的項目。使用於本文中時,表述(cn-cm)意指每個基團含有η至m個碳原子的基團。使用於本 文中時,術語"層"可與"膜"或"塗層"交換使用。”近紅外光 "經常縮寫爲NIR。 根據本發明,N IR吸收層形成性組成物係定義爲包含 (A ) NIR吸收性染料,(B)聚合物,及(C)溶劑,詳 細描述於下文。 A) NIR吸收性染料 本發明使用作爲組份(A )之NIR吸收性染料具有通 式(1 )。
式(1)中,R1及R2各獨立的爲單價匕^^烴基,其可 -11 - 201211164 含雜原子。下標k係〇至5之整數’ m係爲0或1 ’且η係爲1或 2。2係爲選自以下基團中之基團:氧、硫,及C(R·)( R"),其中R·及R"各獨立的爲氫或可含雜原子單價CrCn 烴基。X·係爲下式(1-1) 、(1-2)或(1-3)之陰離子:
Ra——CF2—S03. (Μ)
Rc2 cf2 (1-3) rc1-cf2—so2-c S〇2 I cf2
Rbl—CF2—S02v /N* (1-2)
Rb2—CF2—S02’ . 其中Ra、Rbl、Rb2、Rel、R°2及R°3各獨立的爲氟或可含雜 原子之單價Κ2〇烴基。或者,Rbl及Rb2或Cel及f2可鍵結 在一起與其所附接之鏈結形成環,該環形成性Rbl-Rb2或
Cel-Re2係爲單鍵或總共具有1至20個碳原子且可含有雜原 子的二價烴基。 式(1 )中,R1係爲可含雜原子之單價烴基。適 當之單價Ci-C^o烴基包括直鏈或分支鏈烷基、脂環族烴基 、芳族烴基及烯基。直鏈或分支鏈烷基之實例係包括甲基 、乙基、丙基、異丙基、正丁基、第二丁基、第三丁基、 戊基、異戊基、新戊基、第三戊基、1-甲基戊基、2-甲基 戊基、己基、異己基、5 -甲基己基、庚基、辛基、壬基、 癸基及十二烷基。脂環族烴基之實例係包括環戊基、環己 基、環庚基、環丙基甲基、4-甲基環己基、環己基甲基、 降莰基及金剛烷基。芳族烴基之實例係包括苯基、鄰-甲 苯基、間-甲苯基、對-甲苯基、二甲苯基、異亞丙基丙酮
* S -12- 201211164 基、鄰-異丙苯基、間-異丙苯基、對-異丙苯基、聯苯基、 萘基及蒽基。烯基之實例包括乙烯基、烯丙基、1-丙烯基 、2-丙烯基、異丙烯基、丁烯基、己烯基及環己烯基。 適當之含雜原子烴基係包括其上經烷氧基(諸如甲氧 基、乙氧基、丙氧基或丁氧基)取代之前述烴基、其上經 羰基取代之前述烴基、其上經羥基取代之前述烴基、其上 經羥基取代之前述烴基、其上經酯鍵(諸如乙醯基或苯甲 醯氧基)取代之前述烴基、其上經羧基取代之前述烴基、 其上經磺酸取代之前述烴基、其上經鹵素(例如氟、氯、 溴或碘)取代之前述烴基及其上經兩種或更多種該等取代 基之組合所取代的前述烴基。 在前述烴基中,爲了合成簡易性及可取得性, 烴基,一般烷基及烯基係較佳R1。 式(1 )中,R2係爲可含雜原子之單價CzCu烴基。適 當之烴基係如同針對R1所列者。在所說明之實例中,爲了 合成簡易性及可取得性,烷基及烷氧基係較佳R2。 更佳,R2係選自甲基、第三丁基、甲氧基、正丁氧基、第 三丁氧基及諸如此類者。 式(1)中,Z係爲選自以下基團中之基團:氧、硫, 及C(R’) (R"),其中R·及R"各獨立的爲可含有雜原子 之氫或單價C , - Czq烴基。適當之烴基係如同針對R1所列者 。所說明之實例中,爲了合成簡易性及可取得性,C t -C4 院基係較佳R'及R"’而甲基、乙基或諸如此類者更佳。 X係式(1-1) 、(1-2)及(1-3)中任一式之陰離子 -13- 201211164 。式(1-1 )中,Ra係氟或可含雜原子之單價C^-Cm烴基。 可含雜原子之適當烴基係爲具有1至20個碳原子者,較佳 係1至4個碳原子,例如烷基及經取代烷基。例示烷基包括 甲基、乙基、丙基、異丙基及丁基。經取代烷基上之例示 取代基包括羥基、鹵素、烷氧基及諸如此類者。例示烷氧 基係包括甲氧基、乙氧基、丙氧基及丁氧基。例示鹵素包 括氯、溴、氟及碘。就合成簡易性及可取得性而言,氟及 Ci-C#全氟烷基係較佳之Ra。 式(1-2 )中,Rbl及Rb2係氟或可含雜原子之單價Cl-C20烴基。適當之烴基係如同以所列舉。Rbl及Rb2亦可鍵結 在一起與其所附接之鏈結(-cf2-so2-n--so2-cf2-)形成 環。此情況下,該環形成性Rbl-Rb2係單鍵或總共具有1至 2 〇個碳原子且可含有雜原子的二價烴基。適當之二價烴基 包括Ci-Cu伸烷基,而亞甲基、伸乙基、伸丙基及伸丁基 較佳。該等其中至少一個氫經氟取代之二價烴基更佳。 式(1-3 )中,Rel、Re2及R。3係氟或可含雜原子之單 價CrCu烴基。適當之烴基係如同Ra所列舉。R<=i及R。2亦 可鍵結在一起與其所附接之鏈結(-CF2-S02-CT-S〇2-CF2-)形成環。此情況下’該環形成性Rel-R。2係單鍵或總共具 有1至20個碳原子且可含有雜原子的二價烴基。適當之二 價烴基係包括Ci-Czo伸烷基,而亞甲基、伸乙基、伸丙基 、伸丁基、伸戊基及伸己基較佳。該等其中至少一個氫經 氟取代之二價烴基更佳。 式(1 )中陽離子部分之較佳實例係列示於下文,但
S -14- 201211164 不限於此。
15- 201211164
s -16- 201211164
式(1 )中陰離子部分之較佳實例係列示於下文,但 不限於此。 cf3so3· cf3cf2so3' cf3cf2cf2so3· cf3cf2cf2cf2so3· (cf3so2)2n· (cf3cf2so2)2n- (CF3CF2CF2S02)2N· (CF3CF2CF2CF2S〇2)2N· (CF3S02)3C (cf3cf2s〇2)3c· (CF3CF2CF2S02)3C (CF3CF2CF2CF2S02)3C* -17- 201211164 %/PTs>. F2C〜’ Λ
F2C7、
f2c F2C ov o \// /S. so2cf3 o \\ F2c—s; f2c o -so2cf3 s //w o o 0 o 爲了改善使用nir吸收層形成性組成物之光阻層表面 的勻平準確度,組成物中NIR吸收性染料必需符合各種性 質。必要性質包括例如光學性質、於層形成性組成物溶劑 中之溶解度、與其他層形成性組成物組份之相容性、在形 成層期間的耐熱性、耐受在潤洗層時所使用之潤洗液體及 諸如此類者。就光學性質而言,染料應(較佳)具有可有 效的吸收自勻平感測器發射之NIR光的吸收區。若染料與 層形成性組成物之其他組份(一般是溶劑及樹脂)不相配 ,則組成物無法形成膜,實作上無法接受。NIR吸收層係 藉由塗覆NIR吸收層形成性組成物而形成,且作爲底層膜 。若NIR吸收性染料係如此不安定,以致可能在熱固化步 驟中發生分解反應,則其NIR吸收能力降低。在形成膜後 潤洗該膜的後續步驟中,染料可與潤洗液體一起被洗除, 若是如此,則性能理所當然的降低。根據此等考慮,改善 勻平準確度所必要的是染料符合必要性質。 本發明NIR吸收性染料符合必要性質。例如,NIR吸 收性染料具有可有效的吸收一部分自勻平感測器傳播進入 膜中之NIR光的適當NIR吸收區。式(1)在花青染料骨架 中心具有苯基颯之構型有助於吸收區向較長波長側位移, 使得吸收區最適於本發明所企求的用途。本發明NIR吸收 性染料亦具有熱安定性及潤洗液耐受性,因爲骨架在相對
S -18- 201211164 側具有吲哚環且在中心具有環結構,如式(1)所示。藉 由選擇具有如同在式(1)中…之長度的院基’染料與其 他膜組份(諸如聚合物及溶劑)之相容性得到改善。染料 完全可使用於此等態樣。 於一較佳具體實施態樣中,NIR吸收性染料(A )具 有式(2 )之結構:
其中η係爲1或2且X·係如前定義。 式(2)之NIR吸收性染料具有苯並吲哚骨架及苯基碾 骨架’有助於適用在本發明應用的熱安定性及NIR吸收區 。中心環狀骨架增加染料之堅固性,有助於進一步改善熱 安定性。此外,苯並吲哚骨架中烷基部分增加脂肪溶解度 ’造成溶劑溶解度及在膜形成時與膜形成性樹脂之相容性 的改善。 更佳具體實施態樣中,式(2 )之NIR吸收性染料具有 式(3 )之結構: -19- 201211164
其中係如前定義。 式(3 )之NIR吸收性染料具有位於中心之6員環結構 ’且具有稍高於5員環結構之熱安定性。雖未完全瞭解原 因’但可能是因爲6員環結構具有較少之結構應變。 式(1) 、( 2 )或(3 )之NIR吸收性染料具有陰離子 以作爲X·。染料之特徵爲陰離子X·係強酸之共轭鹼,藉由 以下原因加以說明。 較佳具體實施態樣中,該NIR吸收層形成性組成物係 包含可交聯之樹脂及酸生成劑,使得在烘烤時,可能發生 交聯反應而形成固化之膜。爲進一步增進交聯能力,較佳 係使用強酸之共軛鹼作爲酸生成劑之陰離子部分。若具有 式(1 )之NIR吸收性染料的陰離子爲弱酸之共軛鹼,則其 可能與酸生成劑之陰離子進行交換反應,使得酸生成劑可 能無法發揮其本身之功能。此係因爲強酸之共軛鹼傾向與 I翁陽離子形成離子對。因此,本發明NIR吸收性染料應具 有之陰離子係具有等同於所使用之酸生成劑的強度之強酸 的共軛鹼。本文中所使用的強酸之共軛鹼係具有式(1-1 )、(1-2)或(1-3 )之(X-氟磺酸陰離子、雙(α_氟磺醯 基)亞胺酸陰離子或參(α-氟磺醯基)甲基酸陰離子。
S -20- 201211164 相反的,強酸之共軛鹼形式的無機陰離子諸如六氟銻 酸根或四氟硼酸根較不佳,因爲在半導體製造過程中,可 能自彼釋出金屬雜質,而對性能產生負面影響。 NIR吸收性染料(A )可根據例如以下流程圖合成。
(R\
其中r1、R2、k、m、!!及Z係如前文定義,且ΧΓ係無機或 有機陰離子。 有關流程圖之第一步驟,可參考The Journal 〇f Organic Chemistry, 60,23 9 1 ( 1 995 )。第二步驟係以眾所 周知之方式將芳基颯導入NIR吸收性染料前驅物中。如流 程圖所示,終端化合物可藉NIR吸收性染料前驅物與芳基 201211164 亞磺酸鹽反躍而合成。 陰離子ΧΓ可爲X·,即式(1-1)至(1-3)中任一式之 結構’或另一陰離子’例如,氯離子或溴離子,或弱酸性 陰離子,諸如甲苯磺酸根。當ΧΓ係另~種陰離子時,則 其可與X 交換,以得到標的化合物,NIR吸收性染料。有 關離子交換反應,應參考例如JP-A 2007-145797。 雖N IR吸收層形成性組成物係包含至少一種式(丨)、 (2 )或(3 )之NIR吸收性染料,但若需要,則其可進一 步包含一或多種其他NIR吸收性染料。 此處所使用之另一 NIR吸收性染料可爲吸收在500至 1,200 nm波長範圍內之輻射的任一染料。適當之其他NIR 吸收性染料係包括通式(4)至(8)之結構,但不限於此
S -22- 201211164
⑺ ⑻ 此情況下,R11係氫、鹵素、氰基、-1113、-〇1113、-SRla、-S02Rla、-02CRla、-C02Rla*-N(Rla)2。R12 係氫、 鹵素、氰基、-Rla、_〇Rla、-SRla、_02CRla、-(:021113或_ N(Rla)2。Rla係直鏈、分支鏈或環單價烴基,其中 有一部分之氫可經鹵素或氰基取代或其中-CH2-部分可置 換爲氧原子、硫原子或-C( = 0)0-。R22係含氮及環狀結構 之有機基團。R33係直鏈、分支鏈或環狀CrCs單價烴基。 R44、R55及R66各獨立的爲氫、鹵素、氰基、胺基、-Rla、-ORla、-SRla、-02CRla、-〇021113或-N(Rla)2。R77、R88、 R99及R11q各獨立的爲氫、鹵素、氰基、胺基、-Ru、-〇Rla 、-SRla、-02CRla、-(:021113或-:^(1113)2。R111、R112、R113 -23- 201211164 及R114各獨立的爲氫、鹵素、氰基、胺基、-rU、_0Rla 、-SRla、-02CRIa、-(:021113或-1^(1113)2。値得注意的是 Rla 係如前定義。Χ2·係陰離子。下標al及a2各獨立的爲〇至5之 整數;bl及b2各獨立的爲0至5之整數;r係爲1或2; cl、 c2及c3各獨立的爲0至5之整數:dl、d2、d3及d4各獨立的 爲0至5之整數;e係爲1或2; fl、f2、f3及f4各獨立的爲0 至5之整數。 式(4)及(5)中,R11係氫、鹵素、氰基、-1^3、- ORla、-SRla、-S02Rla、-02CRla、-C02Rla 或-N(Rla)2。 R12係氫、齒素、氰基、_Rla、-〇Rla、-SRla、-〇2CRla、-C02RlaS-:N(Rla)2。其中Rla係直鏈、分支鏈或環狀匕-匕。 單價烴基,其中有一部分之氫可經鹵素或氰基取代或其 中-CH2-部分可置換爲氧原子、硫原子或-c( = o)o- »單價 烴基之實例係包括下列者之烴:甲烷、乙烷、丙烷、正丁 烷、正戊烷、正己烷、正庚烷、正辛烷、正壬烷、正癸烷 、2-甲基丙烷、2-甲基丁烷、2,2-二甲基丙烷、2-甲基戊 烷、2-甲基己烷、2-甲基庚烷、環戊烷、環己烷、甲基環 戊烷、甲基環己烷、乙基環戊烷、甲基環庚烷、乙基環己 烷、降莰烷、金剛烷、苯、甲苯、乙基苯、正丙基苯、2-丙基苯、正丁基苯、第三丁基苯、正戊基苯及萘(消去一 個氫原子)。 式(4 )及(5 )中,R22係含氮及環狀結構之有機基 團,其實例係包括通式(9 )及(1 0 )之結構。
S -24- 201211164
⑼ (10) 式(9)及(10)中’ 1123及1^各獨立的爲直鏈、分支 鏈或環WCi-Cu單價烴基’其中有一部分之氫可經鹵素或 氰基取代’或其中-CH2-部分可置換爲氧原子、硫原子或-C( = 0)0-。R2a及R2b可鍵結在—起以與其所附接的碳原子 形成環,詳言之係C5-C15脂環族或芳族環。γ係氧原子、 硫原子或-C(RY)2- ’其中RY係氫或Ci-Cio單價烴基。1^及 R2b可鍵結在一起以與其所附接的碳原子形成環,詳言之 係C5-Cls脂環族或芳族環。係直鏈、分支鏈或環狀Cl_ Czo單價烴基’其中有一部分之氫可經鹵素或氰基取代或 其中-CH2-部分可置換爲氧原子、硫原子或-C( = 0)0-。 式(4 )及(5 )中,任一個R22必需爲陽離子基團, 如式(9 )。排除兩R22皆爲陽離子基團之情況,如式(9 )° 式(5)中’ R33係直鏈、分支鏈或環狀(:1-(:5單價烴基 。適當之單價烴基係包括甲基、乙基、正丙基、2 -丙基、 正丁基、異丁基、第三丁基、正戊基、第三戊基及環戊基 〇 式(6 )中,R44、R55及R66各獨立的爲氫、鹵素、氰 基、胺基、-Rla、-ORla、-SRla、-02CRla、-(:021113或-N(Rla)2。尤其’較佳係考慮胺基、二甲基胺基、二乙基胺 -25- 201211164 基、二丙基胺基、二丁基胺基、二異丁基胺基、二-第二 丁基胺基、雙(2,2,2-三氟乙基)胺基、雙(4,4,4-三氟丁 基)胺基及雙(4-羥基丁基)胺基。 式(7)中,R77、R88、R99及R11()各獨立的爲氫、鹵 素、氰基、胺基、-Rla、-〇Rla、-SRla、-02CRla、-C02Rla 或-N(Rla)2。尤其,較佳係考慮胺基、二甲基胺基、二乙 基胺基、二丙基胺基、二丁基胺基、二異丁基胺基、二_ 第二丁基胺基、雙(2,2,2-三氟乙基)胺基、雙(4,4,4-三 氟丁基)胺基及雙(4_羥基丁基)胺基。 式(8)中,R111、R112、R113及R114各獨立的爲氫、 鹵素、氰基、胺基、-Rla、-ORla、-SRla、-02CRla、· (:021113或-N(Rla)2。尤其,較佳係考慮胺基、二甲基胺基 、二乙基胺基、二丙基胺基、二丁基胺基、二異丁基胺基 、二-第二丁基胺基、雙(2,2,2-三氟乙基)胺基、雙( 4,4,4-三氟丁基)胺基及雙(4-羥基丁基)胺基。 値得注意的是Rla係如前配合R11之定義。 式(4 )至(8 )中,X2_係陰離子。例示陰離子係包 括鹵離子’諸如氯離子、溴離子及碘離子,氟院基磺酸根 諸如三氟甲磺酸根、三氟乙烷磺酸根、五氟乙院磺 酸根及九氟丁烷磺酸根’芳磺酸根諸如甲苯磺酸根、苯石黃 酸根、4-氟苯磺酸根及1,2,3,4,5-五氟苯磺酸根,烷基擴酸 根甲磺酸根及丁烷磺酸根,亞胺酸之共軛鹼諸如雙(三氣 甲基磺醯基)、雙(全氟乙基磺醯基)醯亞胺、雙(全氣 丙基磺醯基)醯亞胺及雙(全氟丁基磺醯基)醯亞胺,甲
S -26- 201211164 基酸之共轭鹼諸如參(三氟甲基擴醯基)甲基根及參(全 氟乙基磺醯基)甲基根及無機酸之共軛鹼諸如BF〆、PF6 — 、C104_、Ν〇3·及 SbF6·。 式(4)中,al及a2各獨立的爲〇至5之整數’較佳係Ο 至2。式(5)中,bl及b2各獨立的爲〇至5之整數,較佳係 〇至2,且r係爲1或2。式(6)中’ cl、c2及c3各獨立的爲0 至5之整數,較佳係〇至2。式(7)中’ dl、d2、d3及d4各 獨立的爲0至5之整數,較佳係〇至2。式(8 )中,fl、f2、 f3及f4各獨立的爲〇至5之整數,較佳係〇至2。式(7)及( 8)中,e係爲1或2。 因爲本發明N IR吸收層係經由以酸幫助交聯反應而形 成,故X2_較佳係強酸之共軛鹼,使得該層可更可固化且 密實。若使用弱酸之共軛鹼,則與來自酸生成劑之酸之間 可能發生陰離子交換,因而延遲交聯反應。詳言之,較佳 係使用式(1 -1 )至(1 -3 )之陰離子。 應注意另一 NIR_吸收性染料可爲兩性,及此情況下, X,係非必要。 前述NIR-吸收性染料中,式(4 )及(5 )之花青染料 較有利於耐熱性及溶劑溶解度。 式(4 )至(8 )之NIR-吸收性染料係藉以下例示結構 說明,但不受限於此。 -27- 201211164
s -28- 201211164
-29- 201211164
201211164
-31 201211164
兩性離子結構之實例係說明於下文,但不限於此。
作爲NIR-吸收性染料,市售染料可於購得之形式下使 用,或可使用以彼者作爲前驅物的衍生物。其亦可藉任一 眾所周知之有機化學調配物製備。 在NIR吸收層形成性組成物中,NIR-吸收性染料用量 較佳係每100重量份數整體聚合物有20至300重量份數,更 佳係49至100重量份數。爲達成本發明標的,式(1)之 NIR-吸收性染料應較佳的佔有以NIR-吸收性染料或染料等 之總重計爲5 0至1 0 0重量°/〇,更佳係6 0至1 0 0重量%。
S -32- 201211164 B ) 聚合物 N IR吸收層形成性組成物係包含至少一種聚合物作爲 組份(B)。聚合物(B)應較佳地包含至少一種類型之重 複單元,其於酸存在下進行交聯反應,以形成較密實之 NIR吸收層,例如,至少一種含羥基、環醚結構之類型的 諸如環氧乙烷或環氧丙烷或羧基之重複單元。當聚合物( B)包含能夠交聯反應之重複單元時,可形成硬質、密實 NIR吸收層,當於其上直接沈積另一層(諸如含矽層)時 ,有效的防止NIR吸收層變薄,且防止NIR-吸收性染料自 該層瀝濾出來。尤其,於酸存在下進行交聯反應之帶有環 氧乙烷或環氧丙烷結構的重複單元最佳,因其具有高度酸 反應性且可形成密實層。 於酸存在下進行交聯反應的適當重複單元之實例係列 於下文中,但不受限於此。 -33- 201211164
H R01
HO
HOOC
COOH
H >=0 H >=0 H3CO H3CH2CO
其中rg1係氫、甲基、氟、羥基甲基或三氟甲基。 在聚合物(B)中,可納入帶有芳族環之重複單元, 以調整光學性質,其包括折射率(η)及消光係數(k)。 適於吸收光學自動對焦所使用之NIR光的光學性質可藉由 將帶芳族環之重複單元導入聚合物內,調整聚合物相對於 NIR吸收性染料的量。此外,NIR吸收膜作爲曝照光之抗 反射塗層所必需之光學性質係可並行取得。帶芳族環之重 複單元的實例係列於下文,但不受限於此。
S -34- 201211164
-35- 201211164
其中R02係氫、甲基、氟或三氟甲基,Me代表甲基,且Ac 代表乙醯基。 當使用NIR吸收層形成性組成物形成NIR吸收層時, 聚合物與NIR吸收性染料之特定組合可能導致缺陷層形成 ,無法以具有均勻厚度之層覆蓋整體晶圓表面。爲避免該 種現象,可將至少一種一般使用於光阻材料基本樹脂中之 類型的重複單元倂入該聚合物中,例如,具有酸不安定性 基團的重複單元、帶內酯結構之重複單元、帶羥基之重複 單元、帶烴之重複單元及帶鹵素之重複單元。針對相同目 的,亦可倂入自諸如以下單體衍生之至少一種類型的重複 單元:經取代(甲基)丙烯酸酯、經取代之降莰烯及不飽 和酸酐。此等重複單元的實例係列於下文,但不受限於此
S -36- 201211164
此情況下,R〇3係氫、甲基、氟或三氟甲基’且Me代表甲 基。 聚合物(B )可包含如下所示之較佳組成比例範圍的 個別重複單元,但不限於此。詳言之,聚合物可較佳地包 含: 5 至 90 蔓 — 茨=耳% ’更佳係8至80莫耳%,再更佳之10至7〇 -37- 201211164 莫耳%總量之重複單元,其進行以酸協助之交聯反應, 5至90莫耳%,更佳係8至80莫耳%且再更佳爲10至70 莫耳%總量之帶芳族環之重複單元,及 〇至40莫耳%,更佳係!至30莫耳%且再更佳爲3至20莫 耳%總量之其他重複單元,其限制條件爲此等單元總計達 100莫耳%。 用以形成聚合物(B )之單體係市售品。其亦可藉任 一眾所周知之有機化學調配法製備。 製造聚合物(B)之聚合反應可爲任何眾所周知之聚 合反應’但較佳係自由基聚合。就自由基聚合而言,較佳 反應條件係包括(1 )溶劑選自烴溶劑,諸如苯、甲苯及 二甲苯;二醇溶劑,諸如丙二醇單甲基醚及丙二醇單甲基 醚乙酸酯;醚溶劑,諸如二乙醚、二異丙基醚、二丁基醚 、四氫呋喃及1,4-二噚烷;酮溶劑,諸如丙酮、甲基乙基 酮、甲基異丁基酮及甲基戊基酮;酯溶劑,諸如乙酸乙酯 、乙酸丙酯、乙酸丁酯及乳酸乙酯;內酯溶劑,諸如7·-丁內酯;及醇溶劑,諸如乙醇及異丙醇;(2)聚合起始 劑,選自眾所周知之自由基聚合起始劑,包括偶氮基化合 物,諸如2,2’-偶氮基雙異丁腈、2,2'-偶氮基雙-2-甲基異丁 腈、2,2’-偶氮基雙異丁酸二甲酯、2,2’-偶氮基雙-2,4·二甲 基戊腈、1,Γ-雙(環己烷-1-甲腈)及4,4'-偶氮基雙(4-氰 基戊酸)及過氧化物,諸如月桂醯化過氧化物及苯甲醯化 過氧化物;(3)自由基鏈轉移劑,用在需要分子量控制 時,選自硫醇化合物,包括1-丁烷硫醇、2-丁烷硫醇、2-
S -38- 201211164 甲基-1-丙烷硫醇、1-辛烷硫醇、1-癸烷硫醇、1-十四烷硫 醇、環己烷硫醇、2-锍基乙醇、1-锍基-2-丙醇、3-锍基-1-丙醇、4-锍基-1-丁醇、6-锍基-1-己醇、1-硫甘油、乙硫醇 酸、3-毓基丙酸及硫代乳酸;(4 )反應溫度在約至約 140 °C範圍內,及(5)反應時間在約0.5至約48小時範圍 內。不需排除超過此等範圍之反應參數。 藉凝膠滲透層析(GPC )相對於聚苯乙烯標準物測量 ,聚合物(B)較佳係具有1,000至200,000之重量平均分子 量(Mw),更佳係2,000至180,000。具有太高之Mw的聚 合物可能不溶於溶劑,或可溶於溶劑而形成可能較不有效 於進行塗覆之溶液,無法在整個晶圓表面上形成厚度均勻 之層。而且,當於經圖案化基板上形成聚合物層時,該層 可能無法在不留下孔隙的情況下覆蓋圖案。另一方面, Mw太低之聚合物可能有的問題是當聚合物層上覆以另一 層時,聚合物有一部分被洗除且變薄。 C ) 溶劑 此處所使用之NIR吸收層形成性組成物係包含至少一 種溶劑。此處所使用之溶劑可爲其中可溶NIR吸收性染料 (A )、聚合物(B )、酸生成劑、交聯劑、界面活性劑及 其他組份的任一有機溶劑。有機溶劑之例示、非限制實例 係包括酮類,諸如環己酮及甲基-2-戊基酮;醇類,諸如3-甲氧基丁醇、3-甲基-3-甲氧基丁醇、1-甲氧基-2-丙醇及1-乙氧基-2-丙醇;醚類,諸如丙二醇單甲基醚、乙二醇單甲 -39- 201211164 基醚、丙二醇單乙基醚、乙二醇單乙基醚、丙二醇二甲基 醚及二乙二醇二甲醚;酯類,諸如丙二醇單甲基醚乙酸酯 (PGMEA )、丙二醇單乙醚乙酸酯、乳酸乙酯、丙酮酸乙 酯、乙酸丁酯、3-甲氧基丙酸甲酯、3-乙氧基丙酸乙酯、 乙酸第三丁酯、丙酸第三丁酯及丙二醇單第三丁醚乙酸酯 :內酯’諸如丁內酯。此等溶劑可單獨或其中二或更 多種組合使用。前述有機溶劑中,較佳係PGMEA、環己酮 、r-丁內酯及其混合物。 有機溶劑較佳添加量係每100重量份數整體聚合物有 900至20,000重量份數,更佳係1,〇〇〇至1 5,000重量份數。 雖然NIR吸收層形成性組成物係定義爲包含所有前文 定義之(A ) NIR吸收性染料,(B)聚合物,及(C)溶 劑,但其可任意地進一步包含(D )酸生成劑、(E )交聯 劑及/或(F)界面活性劑。 D) 酸生成劑 在NIR吸收膜形成性組成物中,可添加酸生成劑以促 進熱或其他方式引發之交聯反應。酸生成劑係包括可經由 熱分解生成酸者(加熱型酸生成劑)及可在曝光時生成酸 者(照光型酸生成劑)。雖然可添加任一類別之酸生成劑 ,但加熱型酸生成劑較佳。 此情況適用之酸生成劑係包括鏑鹽、碘鹽、銨鹽及重 氮基甲烷。雖然此情況下此等酸生成劑中任一者皆可使用 ,但典型酸生成劑係說明於JP-A 2008-083668中。較佳酸
S -40- 201211164 生成劑係鑰鹽,具有α-氟-取代磺酸根作爲陰離子, 九氟丁烷磺酸三乙銨、三氟甲烷磺酸(對-甲氧基苯 基)二甲基苯基銨、九氟丁烷磺酸雙(對第三丁基苯 鎭、二氟(甲院磺酸三苯基鏡、三氣甲院磺酸(對-第 氧基苯基)二苯基鏑、三氟甲烷磺酸參(對-第三丁 苯基)、三氟甲烷磺酸三萘基鏑、環己基甲基(2 -合 環己基)锍三氟甲烷磺酸根、三氟甲烷磺酸(2 -降莰 甲基(2-合氧基環己基)毓及三氟甲磺酸1,2'-萘基羰 基四氫噻吩鑰。酸生成劑可爲單獨使用或二或更多者 使用。 酸生成劑較佳添加量係每100重量份數整體聚合 0.1至50重量份數,更佳係〇.5至40重量份數。低於0.1 之酸生成劑可生成之酸的量不足以促進交聯反應,而 5 0 pbw則可能造成混合現象,酸會移動進入覆層內。 E) 交聯劑 NIR吸收層形成性組成物中添加交聯劑較佳。期 該組成物形成之NIR吸收層避免與任何覆層(一般爲 層)互混,防止低分子量組份擴散。此等目標可藉由 覆技術(諸如旋塗)將N IR吸收層形成性組成物施加 板上,之後烘烤引發熱交聯而形成固化膜的方法達成 將交聯劑添加至NIR吸收層形成性組成物或若將可交 代基導入聚合物內,則此方法變成可以採用。 此情況下可分別添加之適當交聯劑包括三聚氰胺 包括 基甲 基) 三丁 氧基 氧基 基) 基甲 摻合 物有 pb w 高於 望由 光阻 以塗 於基 。若 聯取 化合 -41 - 201211164 物、胍胺化合物、乙炔脲化合物及脲化合物(其上經至少 一個選自羥甲基、烷氧基甲基及醯氧基甲基之基團取代的 脲化合物):環氧化合物、異氰酸酯化合物、疊氮化合物 及具有雙鍵之化合物,諸如烯基醚基。酸酐、噁唑啉化合 物及具有複數個羥基之化合物亦可使用作爲交聯劑》—般 交聯劑係說明於JP-A 2009-098639中。交聯劑之較佳實例 係包括四羥甲基乙炔、甲氧基乙炔、四甲氧基甲基乙炔、 有1至4個羥甲基經甲氧基甲基化之四羥甲基乙炔化合物及 其混合物、有1至4個羥甲基經醯氧基甲基化之四羥甲基乙 炔化合物及其混合物。 在NIR吸收層形成性組成物中,NIR-吸收性染料用量 較佳係每100重量份整體聚合物有0至50重量份,更佳係1 至40重量份。適量之交聯劑係有效的將一層固化。然而, 若該量大於50 pbw,則可能釋出一部分交聯劑成爲在膜形 成期間之排氣,對暴露之設備造成污染。交聯劑可單獨使 用或二或更多者摻合使用。 F) 界面活性劑 較佳具體實施態樣中,該NIR吸收層形成性組成物進 一步包含界面活性劑。界面活性劑(F )之說明非限制實 例係包括非離子性界面活性劑,例如,聚氧乙烯烷醚,諸 如聚氧乙烯月桂基醚、聚氧乙烯硬脂基醚、聚氧乙烯十六 烷基醚及聚氧乙烯油基醚、聚氧乙烯烷基芳醚,諸如聚氧 乙烯辛基酚醚及聚氧乙烯壬基醚、聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段
S -42- 201211164
共聚物、山梨糖醇酐脂肪酸酯,諸如山梨糖醇酐單月桂酸 酯、山梨糖醇酐單棕櫚酸酯及山梨糖醇酐單硬脂酸酯及聚 氧乙烯,諸如聚氧乙烯山梨糖醇酐單月桂酸,聚氧乙烯山 梨糖醇酐單棕櫚酸酯、聚氧乙烯山梨糖醇酐單硬脂酸酯、 聚氧乙烯山梨糖醇酐三油酸酯、聚氧乙烯山梨糖醇酐三油 酸酯及聚氧乙烯山梨糖醇酐三硬脂酸酯;氟化學界面活性 劑,諸如 EFTOP EF301、EF3 03 及 EF3 52 ( Jemco Co., Ltd. ),Megaface F 1 7 1, F 172, FI 73, R08 及 R30 ( DIC Corp.), Fluorad FC-43 0, FC-431, FC-4430 及 FC-4432 ( 3M
Sumitomo Co., Ltd.) , Asahiguard AG710, Surflon S-381, S-3 82, SC 1 0 1 , SC 1 02, SC 1 03 , SC 1 04, SC 1 05, SC 1 06, KH-10,KH-20,KH-30 及 KH-40 ( Asahi Glass Co·, Ltd.)及 Surfynol E1004 ( Nissin Chemical Industry Co., Ltd.); 有機矽氧烷聚合物 KP34 1, X-70-092 及 X-70-093 ( Shin-
Etsu Chemical Co.,Ltd.),丙烯酸或甲基丙烯酸 Polyflow N ο · 7 5 及 N ο . 9 5 ( Ky o ei sh a Kag aku Ko gy o C ο .,L t d ·)。其 他可使用之界面活性劑係包括部分氟化環氧丙烷開環聚合 物,具有結構式(surf-Ι)。
RR
(surf-1) 示之二價基團係包括伸乙基、1,4-伸丁基、1,2-伸丙基、 2,2-二甲基-1,3-伸丙基及1,5-伸戊基。例示三-及四價基團 -43- 201211164 係出示於下文。
其中虛線係表示價鍵。此等式子個別係自甘油、三經甲基 乙烷、三羥甲基丙烷及季戊四醇衍生之部分結構°其中’ 使用1,4-伸丁基及2,2-二甲基-1,3-伸丙基較佳。
Rf係三氟甲基或五氟乙基,較佳係三氟甲基。字母 係爲整數〇至3,η’係爲整數1至4,且m'及η'之和代表R'之 價數,係爲整數2至4。Α’等於1,Β·係整數2至25,且C·係 爲整數〇至10。較佳Β’係整數4至20,且C'係爲0或1。應注 意前述結構式未配置個別組份單元,唯其可排列成嵌段或 任意排列。就部分氟化環氧丙烷開環聚合物形式之製備而 言,應參考例如USP 5,650,483。 在前述界面活性劑中,FC-4430,Surflon S-381, Surfynol E 1 004,KH-20,KH-30 及式(surf-1)之環氧丙烷 開環聚合物較佳。此等界面活性劑可單獨或摻和使用。 在NIR吸收層形成性組成物中,界面活性劑用量較佳 係每100重量份數整體聚合物有最高2份,更佳係最高1重 量份數。當使用界面活性劑時,該量較佳至少〇.〇〇〇 i pbw ,更佳係至少0.001 pbw。 當塗覆NIR吸收層形成性組成物時,形成之層含有可 吸收波長範圍500至1,2〇0 nm中波長範圍的染料,使其可 於光學自動對焦方法,作爲吸收NIR之層。 本發明另一具體實施態樣係一種多層膜,包含NIR吸 -44-
S 201211164 收層,一般係藉塗覆NIR吸收層形成性組成物,及光阻層 ,其一般係藉由塗覆光阻組成物而於NIR吸收層上形成。 實際進行光學自動對焦時,多層膜防止NIR光藉光阻層自 基板反射且進入焦點偵測系統。此點改善光學自動對焦之 準確度。因爲現存半導體製造場可在無實質變化的情況下 應用,該方法花費的時間實際上在可接受範圍內。 NIR吸收層較佳係用作用於光學微影術中所使用暴露 輻射之抗反射塗層。而業界目前使用之晶圓層堆疊製程可 在無實質修飾下使用。 因爲光阻層變薄及光阻層與可加工基板之間的蝕刻選 擇性比例,處理變得更困難。其中一項目前用以解決該困 難之方法是三層方法,其使用三層結構,包括光阻層、位 於光阻層下之含矽層及具有高碳密度及高抗蝕刻性之底層 (有機平面化層或OPL )。使用氧氣、氫氣或氨氣蝕刻時 ,在含Si層與底層間建立高蝕刻選擇性比例,使含si之層 變薄。而且,單層光阻層與含S i層之間的蝕刻選擇性比例 相對高,容許單層光阻層變薄。藉調整此三層之光學性質 ,可有效防止曝照光之反射。 當NIR吸收層作爲抗反射性塗層時,最佳係用爲底層 〇 描述形成本發明NIR吸收層之方法。如同習用光阻層 ’ NIR吸收層可藉適當之塗覆技術形成於基板上,包括旋 塗、輥塗、流動塗覆、浸塗、噴塗及刮塗。一旦塗覆NIR 吸收層形成性組成物,則蒸發去除有機溶劑,較佳係進行 -45 - 201211164 烘烤,以促進交聯反應,以防止與任何隨後塗覆於上方之 覆層互混。烘烤較佳係於100至35(TC溫度下進行10至300 秒時間。雖然抗反射塗層之厚度可適當選擇以增進N IRK 收效果,但較佳係具有10至200 nm,更佳係20至150 nm之 厚度。當使用NIR吸收層作爲底層時,較佳係具有3至500 nm,更佳係5至400 nm之厚度。適當之厚度可在範圍內選 擇,以增進NIR吸收效果。 多層膜之含Si層可藉由塗覆且烘烤或CVD而形成。當 該層係藉塗覆方法形成時,使用矽倍半氧烷或多面寡聚矽 倍半氧烷(POSS )。若爲CVD,則使用各種矽烷氣體作爲 反應物。含Si層可具有吸光性抗反射功能,此情況下,其 可含吸光基團,諸如苯基或其可爲SiON層。有機層可介於 含Si層與光阻層之間。此具體實施態樣中,有機層可爲抗 反射性塗層。雖然含Si層之厚度不特別限制,但較佳係具 有10至100 nm之厚度,更佳係20至80 nm。 多層膜係包括光阻層,其一般係藉由塗覆光阻組成物 而於NIR吸收層上形成。光阻組成物可爲任何眾所周知之 光阻組成物,如例如 JP-A H09-73173 及 JP-A 2000-336121 所描述》 光阻層可藉由任何適當之塗覆技術(包括旋塗、輥塗 、流動塗覆、浸塗、噴塗及刮塗)施加該光阻組成物,在 5 0至15 (TC之熱板(較佳)上預先烘烤1至10分鐘,更佳係 60至140°C歷經1至5分鐘,以形成〇.〇1至2.0微米厚之光阻 層。
S -46- 201211164 當使用水之浸潤式微影術應用於本發明所使用的光阻 組成物時,尤其是不存有光阻保護層時’光阻組成物可添 加有界面活性劑,具有在旋塗後具有在光阻表面分凝之傾 向,以達成使水滲透或瀝濾減至最少的功能。較佳界面活 性劑係爲聚合物界面活性劑,其不溶於水’但可溶於鹼顯 影劑,尤其是排水性,但增進水滑流量(sliPPage )。適 當之聚合物界面活性劑係出示如下。
其中 LS()1各獨立的爲-C( = 0)-0-、-〇-或-C( = 0)-Ls°7-c( = o)-o-,其中lSG7係直鏈、支鏈或環狀eve,。伸烷基。 RS(n各獨立的爲氫、氟、甲基或三氟甲基。RSQ2各獨立的 爲氫或直鏈、分支鏈或環狀C^-Cm烷基或氟烷基或兩個位 於共同單元中之RSQ2可鍵結在一起以與其所附接之碳原子 形成環,在此情況下,其一起代表總共具有2至20個碳原 子之直鏈、分支鏈或環狀伸烷基或氟伸烷基。RS()3係氟或 氫或RS()3可與位在共同單元中之LSQ2鍵結,以與其所附接 之碳原子形成C3-C1Q非芳族環。LSQ2係直鏈、分支鏈或環 狀CrG伸烷基,其中至少一個氫原子係取代爲氟原子。 RSQ4係直鏈或分支鏈Κ1()烷基,其中至少一個氫原子係 取代爲氟原子。或者,LS()2及RSQ4可鍵結在一起與其所附 -47- 201211164 接之碳原子形成非芳族環’此情況下’該環係表示總共具 有2至12個碳原子的三價有機基團。LS()3係單鍵或(^-(:4伸 烷基。LSQ4各獨立的爲單鍵、-〇-或-CRSQ1RSQ1-。LSQ5係直 鏈或分支鏈C^-CU伸烷基或可與位在共同單元內之RSQ2與其 所附接之碳原子形成C3-C1Q非芳族環。LSC)6係爲亞甲基、 1,2-伸乙基、1,3-伸丙基或1,4-伸丁基。Rf係具3至6個碳原 子之直鏈全氟烷基,一般爲3H-全氟丙基、4H-全氟丁基、 5H-全氟戊基或6H-全氟己基。下標(a-1) 、( a-2 ) ( a-3 )、15及(:係爲在以下範圍中之數:〇S(a-l) <1、〇S(a-2 )<1、0< ( a-3 ) <1、〇< ( a-1 ) + ( a-2 ) + ( a-3 ) <1 ' 0<b< 1 ' 〇£c<1及0< ( a-1 ) + ( a-2) + ( a-3) +b + c$l。 光阻組成物中,聚合物界面活性劑較佳調配量係每 100重量份數基質樹脂有0.001至20份,更佳爲0.01至10重 量份數。亦應參考JP-A 2007-297590» 多層膜可包括光阻保護層,使得可應用於使用水的浸 潤式微影術。保護層防止任何組份自光阻層瀝濾出來,以 改善層表面上之水滑流量。保護層可較佳自基質樹脂形成 ,不溶於水,但可溶於鹼顯影劑,例如,具有醇結構而在 /3-位置經複數個氟原子取代之聚合物,諸如具有 1,1,1,3,3,3-六氟-2-丙醇殘基。一般,使用保護層形成性 組成物係包含具有至少4個碳原子之高級醇或具有8至12個 碳原子之醚化合物。保護層可藉著在預烘烤時將保護層形 成性組成物旋塗於光阻層上並預先烘烤該塗層而形成。保 護層較佳具有10至200奈米的厚度。
S -48 - 201211164 【實施方式】 以下出示本發明實施例以供說明且絕非限制。數量 "p b w "係重量份數。 合成例1 合成全氟丁烷磺酸3-丁基-2- ( 2-{3-[2- ( 3-丁基-1,1-二甲 基-1H-苯並[e]吲哚- 2(3H)-亞基)亞乙基]-2-(苯基磺醯 基)-環戊-1-烯-1·基乙烯基)-1,1-二甲基-1H-苯並[e]吲 哚-3-鑰,稱爲染料基-A。
0.96 g(l mmol)之對甲苯磺酸 3-丁基-2-(2-{3-[2-(3-丁基-1,1-二甲基-1H-苯並[e]吲哚-2(3H)-亞基)-亞 乙基]-2-(苯基磺醯基)環戊-1-烯-1}乙烯基)-11-二甲 基-1H -苯並[e]卩引哄-3-鑰、0.51 g( 1.5 mmol)之全氟丁院 磺酸鉀、20 g之水、20 g甲基異丁基酮之混合物在室溫攪 拌6小時’此時取出有機層。有機層與0.17 g( 0.5 mmol) 之全氟丁烷磺酸鉀及20 g水結合並攪拌隔夜,此時取出有 機層。有機層以水洗滌且於真空中濃縮。將二異丙醚添加 至殘留物’以再結晶。收集結晶,於真空中乾燥,得到標 的化合物全氟丁烷磺酸3-丁基-2- ( 2-{3-[2- ( 3-丁基-1,1- -49- 201211164 二甲基-1H-苯並[e]吲哚-2(3H)-亞基)亞乙基]-2-(苯基 磺醯基)環戊-1-烯-1-基)乙烯基)-1,1-二甲基-1H-苯並 [e]吲哚-3-鑰。棕色結晶1」g,產率92% » 藉衰減全反射紅外線吸收及核磁共振光譜分析化合物 。光譜數據出示於下文。NMR光譜(j-NMR及19?-NMR/DMSO-d6 )係出示於圖1及2。請注意,1H-NMR分析 中,觀察到微量殘留溶劑(二異丙基醚、甲基異丁基酮、 水)。自1H-NMR 及 19F-NMR光譜,使用 1,2,4,5-四氟-3,6- 二甲基苯作爲內標準物,陰離子/陽離子比例經計算係爲 1.00/0.98 。 紅外線吸收光譜IR ( D-ATR) 2958, 2932, 2870, 1712, 1541, 1505, 1440, 1430, 1409, 1392, 1359, 1322, 1272, 1229, 1187, 1170, 1140,1127,1109,1 083,1 053, 1 047, 1 0 1 4, 959, 927, 902, 892, 867, 834, 818, 805, 786, 754, 724, 682, 652, 634, 624, 602, 5 84 cm'1
飛行時間質譜(TOF-MS ) ; MALDI 陽性 M + 759 (對應於 C5lH55N202S ) 陰性Μ·298 (對應於C4F903S ) 合成例1-2 合成 3-丁基-2- ( 2-{3-[2- ( 3-丁基-1,1-二甲基-1H-苯並[e]
S -50- 201211164 D弓丨哄-2 (3H)-亞基)亞乙基]-2-(苯基-磺醯基)環戊-^ 稀- l-基}乙烯基)-1,1-二甲基-1H -苯並吲哚_3_鑰雙( 三氟甲基磺醯基)醯亞胺,稱爲染料_B。
2.87 g(3 mmol)之對-甲苯磺酸 3_ 丁基- 2-(2-{3-[2-(3-丁基-1,1-二甲基_11^-苯並1>]吲哚_2(311)-亞基)-亞乙基]-2-(苯基磺醯基)環戊-^烯-^基)乙烯基)-—甲基-1H -苯並[e]B引哄-3-鑰、1·31 g(4.5 mmol)之 雙(三氟甲烷磺醯基)亞胺鋰、40 g水及40 g之甲基異丁 基酮之混合物在室溫攪拌8小時,此時取出有機層。有機 層與0.43 g(i.5 mm〇i)之雙(三氟甲烷磺醯基)亞胺鋰 及40 g水結合,並攪拌隔夜,此時取出有機層。有機層以 水洗滌且於真空中濃縮。將二異丙醚添加至殘留物,以再 結晶。收集結晶且於真空中乾燥,得到標題化合物,3_丁 基-2- ( 2-{3-[2- ( 3-丁基-1,1-二甲基-1H-苯並[e]吲哚 2 ( 3H)-亞基)亞乙基]-2-(苯基磺醯基)環戊-1-烯-1-基} 乙烯基)-1,1-二甲基-1H -苯並[e]吲哚-3-鑰雙(三氟甲基 磺醯基)醯亞胺。棕色結晶2.9 g,產率87%。 藉紅外光及核磁共振光譜分析該化合物。光譜數據出 示於下文。NMR 光譜(W-NMR 及 19F-NMR/DMSO-d6)係 出示於圖3及4。請注意,】H-N MR分析中’觀察到微量殘 -51 - 201211164 留溶劑(二異丙基醚、甲基異丁基酮、水)。自1H-NMR 及19F-NMR光譜,使用1,2,4,5-四氟-3,6-二甲基苯作爲內標 準物,陰離子/陽離子比例經計算係爲1·〇〇/〇·99。 紅外線吸收光譜IR ( KBr ) 3432, 2961, 2933, 2873, 1624, 1599, 1584, 1536, 1503, 1460, 1441, 1432, 1416, 1387, 1352, 1280, 1 228,1182,1166,1137,1 1 02, 1 061, 1 01 3, 958, 922, 897, 864, 832, 808, 786, 748, 725, 680, 651, 616, 588, 569, 553, 534, 525, 5 1 1 cm'1 飛行時間質譜(TOF-MS) ; MALDI; 陽性 M + 759 (對應之 C51H55N202S) 陰性 Μ·279 (對應於 C2F604NS2 ) 合成例1 - 3 合成 3-丁基-2- ( 2-{3-[2- ( 3-丁基-1,ι_二甲基 _1H_ 苯並[e] Π引哄-2 ( 3H)-亞基)亞乙基]-2-(苯基-磺醯基)環戊-卜 嫌-1-基)乙烯基)-1,1-二甲基-1H-苯並[e]吲哚-3_鑰參( 三氟甲基磺醯基)甲基化物,稱爲染料_c。
S
-52- 201211164 1.86 g(2 mmol)之對-甲苯擴酸 3 -丁基- 2-(2-{3-[2-(3- 丁基-1,1-二甲基-1H-苯並[e]吲哚-2(3H)-亞基)_ 亞乙基]-2-(苯基磺醯基)環戊-1-烯-1-基)乙烯基)_ 1,1-二甲基-1H-苯並[e]吲哚-3-鑰、2.21 g(3 mmol )之 5 6 %參(三氟甲烷磺醯基)甲基酸水溶液、0.48 g之2 5 %氫 氧化鈉水溶液、30 g之水及30 g之甲基異丁基酮的混合物 於室溫攪拌8小時,此時取出有機層。有機層與0.74 g ( 1 mmol)之56%參(三氟甲烷磺醯基)甲基酸水溶液及30 g 水結合,攪拌隔夜,此時取出有機層。有機層以水洗滌且 於真空中濃縮。將二異丙醚添加至殘留物,以再結晶。收 集結晶,於真空中乾燥,得到標題化合物3-丁基-2- ( 2-{3-[2- ( 3-丁基-1,1-二甲基-1H-苯並[e]吲哚-2 ( 3H)-亞基 )亞乙基]-2-(苯基磺醯基)環戊-1-烯- l-基}乙烯基)-1,1-二甲基-1H-苯並[e]吲哚-3-鎗參(三氟甲基磺醯基)甲 基化物。棕色結晶2.2 g,產率92%。 藉紅外光及核磁共振光譜分析該化合物。光譜數據出 示於下文。NMR 光譜(W-NMR 及 19F-NMR/DMSO-d6 )係 出示於圖5及6。請注意,1H-NMR分析中,觀察到微量殘 留溶劑(二異丙基醚、甲基異丁基酮、水)。自1H-NMR 及19F-NMR光譜,使用1,2,4,5-四氟-3,6-二甲基苯作爲內標 準物,陰離子/陽離子比例經計算係爲1.00/0.99。 紅外線吸收光譜IR ( D-ATR) 2962, 2934, 1538, 1504, 1463, 1442, 1433, 1418, -53- 201211164 1377, 1356, 1325, 1275, 1234, 1181, 1140, 1123, 1 084, 1 0 1 3, 974, 926, 897, 868, 833, 805, 786, 75 1, 724, 682, 622, 584 cm'1
飛行時間質譜(TOF-MS) ; MALDI 陽性 M + 759 (對應於 C51H55N202S) 陰性Μ·410 (對應於C4F906S3) 此外,使用於實施例之NIR吸收性染料(染料 使用於對照例之NIR吸收性染料(染料_Ε,ρ及G)具 述結構
染料-D 染料·Ε h3cc
CF3(CF2)3S03 CF3(CF2)3S03-
染料-F
染料-G 合成例2 - 1 合成聚合物1 -54 201211164 在氮氛圍中,在燒瓶中塡入13.07 g之甲基丙烯酸3,4-環氧基環己基甲酯、6.93 g之苯乙烯、0.920 g之2,2’-偶氮 基雙異丁酸二甲酯(MAIB)及20.00 g之丙二醇單甲基醚 乙酸酯(PGMEA ),以形成單體溶液1。另一燒瓶於氮氛 圍中裝入10.00 g之PGM EA,在攪拌下於80 °C加熱。之後 ,以2小時將單體溶液1逐滴添加至另一燒瓶。溶液持續攪 拌6小時,在溫度保持80t下進行聚合。在中斷加熱下, 使燒瓶冷卻至室溫。聚合溶液以16.67 g之PGMEA稀釋, 逐滴添加至3 2 g水與2 8 8 g甲醇之在攪拌下的混合物中,以 進行沉澱。過濾收集聚合物沉澱物,以120 g之甲醇洗滌 兩次,於50°C真空乾燥20小時,產生18.07 g白色粉末固體 形式的聚合物,稱爲聚合物1。產率爲90%。聚合物1之Mw 爲14,300且分散度M w/Mn爲2.73,藉GPC相對於聚苯乙烯 標準物而決定。在1H-NMR分析時,聚合物1具有52/48莫 耳%之共聚物組成比,表示爲(自甲基丙烯酸3,4-環氧基 環己基甲酯衍生之單元)/(自苯乙烯衍生之單元)。 合成例2 - 2 合成聚合物2 在氮氛圍中,於燒瓶裝入11.20 g之甲基丙烯酸3,4-環 氧基環己基甲酯、8.80 g之2-乙烯基萘、0.7 8 8 g之MAIB及 2〇·〇〇 g之PGMEA,以形成單體溶液2。另一燒瓶於氮氛圍 中裝入10.00 g之PGMEA,在攪拌下於80 °C加熱。之後, 以2小時將單體溶液2逐滴添加至另一燒瓶。溶液持續攪拌 -55- 201211164 2小時,在溫度保持80 °C下進行聚合。在中斷加熱下,使 燒瓶冷卻至室溫。聚合溶液以16.67 g之PGME A稀釋,逐 滴添加至32 g水與288 g甲醇之在攪拌下的混合物中,以進 行沉澱。過濾收集聚合物沉澱物’以12〇 g之甲醇洗滌兩 次,於50°c真空乾燥20小時,產生17.85 g白色粉末固體形 式的聚合物,稱爲聚合物2。產率爲89 %。聚合物2之Mw爲 1 3,700且分散度Mw/Mn爲1.78,藉GPC相對於聚苯乙烯標 準物而決定。在1H-NMR分析時’聚合物2具有51M9莫耳% 之共聚物組成比,表示爲(自甲基丙烯酸3,4-環氧基環己 基甲酯衍生之單元)/(自2-乙烯基萘衍生之單元)。 NIR吸收性染料物性之測量 將各NIR吸收性染料染料-A至G溶於環己酮,形成3 wt%溶液。各溶液經Teflon®濾器過濾,其孔隙爲0.2微米 形成之塗覆溶液塗覆於矽基板上,於195°C烘烤60秒,形 成用以測量之塗膜。使用變化角光譜橢圓計(VASE®,by J. A. Woollam, Inc.),測量該膜之最大吸收波長(又max )及於該波長之消光係數(k)。結果列示於表1。
S -56- 201211164 表1 NIR吸收性染料 λ max (nm) 於λ max之k 染料-A 950 1.38 — 染料-B 960 1.46 _ 染料-C 950 1.40 染料-D 920 1.52 染料-E 820 1.44 染料-F 850 1.44 染料-G 840 1.41 實施例1至3及對照例1至3 藉由混合NIR吸收性染料(染料-A至G)、聚合物( 聚合物1,2)、酸生成劑(AG1)及界面活性劑FC-443 0 ( 3M Sumitomo Co.,Ltd.)於溶劑中,製備塗覆溶液。將各 塗覆溶液塗覆於矽基板上,於195 °C烘烤60秒,形成膜, 評估膜形成之簡易性。塗覆溶液之組成連同膜形成簡易性 一起記錄於表2。符號"〇"係表示良好之膜形成性,而"X ” 表示形成缺陷膜。 -57- 201211164 表2
名稱 聚合物 (pbw) NIR吸收 性染料 (pbw) 酸生成劑 (pbw) 界面活性劑 (pbw) 有機溶劑 (pbw) 膜 形成 辑 IK 1 M-01 聚合物1 (67) 染料-A (33) AG1 (5) FC-4430 (0.1) 環己酮 (1,340) PGMEA (150) 〇 2 M-02 聚合物1 (67) 染料-B (33) AG1 (5) FC-4430 (0.1) 環己酮 (1,340) PGMEA (150) 〇 3 M-03 聚合物 1(67) 染料-C (33) AG1 (5) FC-4430 (0.1) 環己酮 (1,340) PGMEA (150) 〇 m 1 M-04 聚合物1 (67) 染料-E (33) AG1 (5) FC-4430 (0.1) 環己酮 (1,340) PGMEA (150) 〇 2 M-05 聚合物1 (67) 染料-F (33) AG1 (5) FC-4430 (0.1) 環己酮 (1,340) PGMEA (150) 〇 3 M-06 聚合物1 (67) 染料-G (33) AG1 (5) FC-4430 (0.1) 環己酮 (1,340) PGMEA (150) X 請注意,表2中之組份確認如下。 酸生成劑 AG1:九氟丁烷磺酸三乙銨 有機溶劑 PGME A :丙二醇單甲基醚乙酸酯 如表2所示,對照例3之組成物顯示形成缺陷膜。 實施例4及5與對照例4
S -58- 201211164 NIR吸收膜之光學常數 製備組成與實施例1及2 ( M-01,M-02 )及對照例2 ( M-05)相同之NIR吸收膜形成性材料,經孔隙爲〇.2微米之 Teflon®濾器過濾。形成之塗覆溶液各(實施例4及5及對 照例4 )塗覆於矽基板上’於1 95 °C烘烤60秒,形成用以測 量光學常數之膜。使用變化角光譜橢圓計(¥人“®,1^1· A. Woollam,Inc.)測量該膜在400至1,100 nm範圍內之消 光係數(k )。自所測量之k値,計算NIR區之截留率’結 果出示於表3。 表3 名稱 截留率 (%) 實施例4 M-01 46 實施例5 M-02 47 對照例4 M-05 40 如表3所示,由本發明範圍內之組成物形成的NIR吸收 膜在400至1,100 nm波長範圍中具有較對照例4之膜高的截 留率。 實施例6及7與對照例5 耐溶劑性試驗 製備組成與實施例1及2 ( M-01,M-02 )及對照例1 ( M-04)相同之NIR吸收層形成性材料,經孔隙爲0.2微米之 Teflon®濾器過濾。形成之塗覆溶液各(實施例6及7及對 -59- 201211164 照例5 )塗覆於矽基板上,於1 95 °C烘烤60秒,形成膜。 PGMEA及丙二醇單甲基醚(PGME)重量比30: 70之混合 物旋塗於膜上,之後於l〇〇°C烘烤30秒。測定溶劑處理前 及處理後之膜厚度差,結果出示於表4» 表4 名稱 溶劑處理前及處理後之膜厚度差 (nm) 實施例6 Μ-01 2.9 實施例7 Μ-02 1.6 對照例5 Μ-03 10.8 如表4所見,由本發明範圍內之組成物所形成的NIR吸 收膜以溶劑處理時,所經歷之厚度損失較對照例5之膜少》 實施例8至10及對照例6 每個本發明NIR吸收性染料(染料-A,B,D )及對照用 NIR吸收性染料(染料-E )各溶於環己酮以形成3 wt%溶液 。各溶液經Teflon®濾器過濾,其孔隙爲0.2微米。將形成 之塗覆溶液塗覆於矽基板上,且於18(TC、200°C或220°C 溫度下烘烤60秒,形成塗膜。使用變化角光譜橢圓計( VASE®, by J. A. Woollam,Inc.)測量該膜之消光係數(k )。K値開始降低之溫度係爲染料之初期降解溫度,即耐 熱溫度。結果列示於下表5。
S -60- 201211164 表5 染料 耐熱溫度 CC) 實施例8 染料-A < 200 實施例9 染料-B < 200 實施例10 染料-D < 200 對照例6 染料-E 在200°C烘烤時無法形成膜 如表5所示,本發明NIR吸收性染料(染料- A,B及D )與對照例6所使用之染料處於鮮明對比,對照例6之染料 在高溫烘烤時形成缺陷膜。 雖已針對較佳具體實施態樣描述本發明,但熟習此技 術者應明瞭可進行各種改變且可替換等效元素,而不偏離 本發明範圍。因此,本發明不欲受限於所揭示執行本發明 之最佳模式的特定具體實施態樣,而是包括所有落於所附 申請專利範圍範圍內的所有具體實施態樣。 【圖式簡單說明】 圖1及2各別爲合成例1-1中染料-A之1H-NMR及19F-NMR/DMSO-d6 光譜圖。 圖3及4各別爲合成例I-2中染料-B之1 H-NMR及19F-NMR/DMSO-d6光譜圖。 圖5及6各別爲合成例I-3中染料-C之1 H-NMR及19F-NMR/DMSO-tU光譜圖。 -61 -

Claims (1)

  1. 201211164 七、申請專利範圍: 1 . 一種近紅外光吸收層形成性組成物,其包含(A)至 少一種近紅外光吸收性染料,(B)至少一種聚合物’及 (C)至少一種溶劑,該近紅外光吸收性染料係具有式(1
    其中R1及R2各獨立的爲可含雜原子之單價(^-(:2()烴基,k係 〇至5之整數,m係爲0或1,η係爲1或2,Z係爲氧、硫或C (R’) (R") ,R’及R"各獨立的爲氫或可含雜原子之單價 ChCu烴基,且X·係爲下式(1-1) 、 (1-2)或(1-3)之 陰離子: Rc2 Ra—CF2—SO3" (1-1) cf2 SO, Rbl一CF2—S〇2\ .Ν' Rb2—CF2—S02 (1-2) rc1-cf2—S02—C' (1-3) 其中Ra、Rbl、Rb2、Rel、Re2及Re3各獨立的爲氟或可含雜 原子之單價C^-Cm烴基,其可含雜原子,Rbl及Rb2或Cel及 Re2可鍵結在一起與其所附接之鏈結形成環,該環形成性 S -62- 201211164 Rbl-Rb2或Cel-R。2係爲單鍵或總共具有1至20個碳原子且可 含有雜原子的二價烴基。 2.如申請專利範圍第1項之組成物,其中該近紅外光 吸收性染料(A )具有式(2 ):
    其中η係爲1或2,且X_係爲下式(1-1) 、 (1-2)或(1-3 )之陰離子: Ra—CF2—S03' (1-1) Rc2 cf2 S02 cl I Rcl—CF2—S02—C (1-3)
    Rbl—CF2—S02x /N· (1-2) Rb2—CF2—SO^ 其中Ra、Rbl、Rb2、Rel、Re2及Re3各獨立的爲氟或單價C!-C20烴基,其可含雜原子,Rb^Rb2或Cel及Re2可鍵結在一 起與其所附接之鏈結形成環,該環形成性Rbi_Rb2或Cel-Re2 係爲單鍵或總共具有1至20個碳原子且可含有雜原子的二 價烴基。 3 ·如申請專利範圍第2項之組成物,其中該近紅外光 吸收性染料(A )具有式(3 ): -63- (3) 201211164
    其中X·係爲下式(1-1) 、(1-2)或(1-3)之陰離子:
    Ra——CF2—S03- (Μ) (1-2) Rbl—CF2—S02\ Rb2—CF2—SO〆 其中Ra、Rbl、Rb2、Rel、Re2及Rc3各獨立的爲氟或單價C!-C20烴基,其可含雜原子,Rb^Rb:^Cel及R°2可鍵結在一 起與其所附接之鏈結形成環,該環形成性Cei-R°2 係爲單鍵或總共具有1至20個碳原子且可含有雜原子的二 價烴基。 4. 如申請專利範圍第1項之組成物,其中該聚合物(B) 係包含能在酸存在下進行交聯反應之重複單元。 5. 如申請專利範圍第4項之組成物,其中能在酸存在下 進行交聯反應之重複單元係具有環氧乙烷結構及/或環氧丙 烷結構。 6.如申請專利範圍第1項之組成物,其進一步包含至少 一種選自酸生成劑、交聯劑及界面活性劑之組份。 S -64 - 201211164 7.—種多層膜,其包括 近紅外光吸收層,其係藉由塗覆如申請專利範圍第1 項之近紅外光吸收層形成性組成物而形成; 光阻層,其係由光阻組成物形成。 8 .如申請專利範圍第7項之多層膜,其中該近紅外光吸 收層係配置於光阻層下方。 9. 如申請專利範圍第7項之多層膜,其進一步包含配置 於光阻層下方之含矽層,該近紅外光吸收層係配置於含矽 層下方。 10. 如申請專利範圍第7項之多層膜,其中該近紅外光 吸收層係作爲抗反射塗層,用以防止使用於光阻圖案形成中 之曝光輻射之反射。 -65 -
TW100114049A 2010-04-22 2011-04-22 近紅外光吸收層形成性組成物及多層膜 TWI457404B (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010098464A JP5728822B2 (ja) 2010-04-22 2010-04-22 近赤外光吸収膜形成材料及び積層膜

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201211164A true TW201211164A (en) 2012-03-16
TWI457404B TWI457404B (zh) 2014-10-21

Family

ID=44816090

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW100114049A TWI457404B (zh) 2010-04-22 2011-04-22 近紅外光吸收層形成性組成物及多層膜

Country Status (4)

Country Link
US (1) US9069245B2 (zh)
JP (1) JP5728822B2 (zh)
KR (1) KR101755595B1 (zh)
TW (1) TWI457404B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI641649B (zh) * 2013-01-11 2018-11-21 日本觸媒股份有限公司 積層用樹脂組成物及其用途

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20130157463A1 (en) * 2011-12-14 2013-06-20 Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. Near-infrared absorbing film composition for lithographic application
JP5924241B2 (ja) * 2012-01-12 2016-05-25 Jsr株式会社 着色剤、着色組成物、カラーフィルタ及び表示素子
CN103923438B (zh) * 2013-01-11 2018-09-07 株式会社日本触媒 叠层用树脂组合物及其用途
JP6342645B2 (ja) * 2013-01-11 2018-06-13 株式会社日本触媒 積層用樹脂組成物及びその用途
JPWO2015122296A1 (ja) * 2014-02-12 2017-03-30 日産化学工業株式会社 フッ素含有界面活性剤を含む膜形成組成物
KR102734809B1 (ko) * 2021-11-18 2024-11-26 신에쓰 가가꾸 고교 가부시끼가이샤 포지티브형 레지스트 재료 및 패턴 형성 방법

Family Cites Families (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58113706A (ja) 1981-12-26 1983-07-06 Nippon Kogaku Kk <Nikon> 水平位置検出装置
JP2773147B2 (ja) 1988-08-19 1998-07-09 株式会社ニコン 露光装置の位置合わせ装置及び方法
JP2694097B2 (ja) 1992-03-03 1997-12-24 インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレイション 反射防止コーティング組成物
JP3275368B2 (ja) 1992-07-09 2002-04-15 株式会社ニコン 露光方法及び装置
US5807977A (en) 1992-07-10 1998-09-15 Aerojet General Corporation Polymers and prepolymers from mono-substituted fluorinated oxetane monomers
JPH07164551A (ja) 1993-12-15 1995-06-27 Nikon Corp プラスチックレンズの製造方法
US5635333A (en) * 1994-12-28 1997-06-03 Shipley Company, L.L.C. Antireflective coating process
US5541235A (en) * 1995-03-06 1996-07-30 Minnesota Mining And Manufacturing Company Organic soluble cationic dyes with fluorinated alkylsulfonyl counterions
US6200725B1 (en) 1995-06-28 2001-03-13 Fujitsu Limited Chemically amplified resist compositions and process for the formation of resist patterns
JP3751065B2 (ja) 1995-06-28 2006-03-01 富士通株式会社 レジスト材料及びレジストパターンの形成方法
US5948847A (en) * 1996-12-13 1999-09-07 Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd. Undercoating composition for photolithographic patterning
TWI228504B (en) 1998-11-02 2005-03-01 Shinetsu Chemical Co Novel ester compounds, polymers, resist compositions and patterning process
JP2000336121A (ja) 1998-11-02 2000-12-05 Shin Etsu Chem Co Ltd 新規なエステル化合物、高分子化合物、レジスト材料、及びパターン形成方法
JP4412867B2 (ja) * 2000-07-06 2010-02-10 富士フイルム株式会社 光学フィルター
DE10257188B3 (de) * 2002-12-06 2004-04-15 Kodak Polychrome Graphics Gmbh Verfahren zur Herstellung von meso-substituierten Cyanin-Farbstoffen
JP2005015532A (ja) 2003-06-23 2005-01-20 Jsr Corp 重合体および反射防止膜形成組成物
JP4388429B2 (ja) 2004-02-04 2009-12-24 信越化学工業株式会社 レジスト下層膜材料ならびにパターン形成方法
JP4816921B2 (ja) 2005-04-06 2011-11-16 信越化学工業株式会社 新規スルホン酸塩及びその誘導体、光酸発生剤並びにこれを用いたレジスト材料及びパターン形成方法
TWI332122B (en) 2005-04-06 2010-10-21 Shinetsu Chemical Co Novel sulfonate salts and derivatives, photoacid generators, resist compositions and patterning process
JP4575220B2 (ja) * 2005-04-14 2010-11-04 信越化学工業株式会社 レジスト下層膜材料およびパターン形成方法
JP4666166B2 (ja) 2005-11-28 2011-04-06 信越化学工業株式会社 レジスト下層膜材料及びパターン形成方法
JP4842844B2 (ja) 2006-04-04 2011-12-21 信越化学工業株式会社 レジスト材料及びこれを用いたパターン形成方法
US7771913B2 (en) 2006-04-04 2010-08-10 Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. Resist composition and patterning process using the same
WO2007148621A1 (ja) * 2006-06-20 2007-12-27 Kabushiki Kaisha Hayashibara Seibutsu Kagaku Kenkyujo 遮光剤
JP4823959B2 (ja) 2006-08-10 2011-11-24 信越化学工業株式会社 レジスト下層膜材料及びパターン形成方法
US7745104B2 (en) 2006-08-10 2010-06-29 Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. Bottom resist layer composition and patterning process using the same
JP4826805B2 (ja) 2006-08-30 2011-11-30 信越化学工業株式会社 フォトレジスト下層膜材料、フォトレジスト下層膜基板及びパターン形成方法
WO2008038569A1 (fr) * 2006-09-28 2008-04-03 Kabushiki Kaisha Hayashibara Seibutsu Kagaku Kenkyujo Filtre optique
US7824840B2 (en) * 2007-08-10 2010-11-02 Eastman Kodak Company Multi-layer imageable element with improved properties
JP4993139B2 (ja) 2007-09-28 2012-08-08 信越化学工業株式会社 反射防止膜形成材料、反射防止膜及びこれを用いたパターン形成方法
US20090208865A1 (en) 2008-02-19 2009-08-20 International Business Machines Corporation Photolithography focus improvement by reduction of autofocus radiation transmission into substrate

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI641649B (zh) * 2013-01-11 2018-11-21 日本觸媒股份有限公司 積層用樹脂組成物及其用途

Also Published As

Publication number Publication date
KR101755595B1 (ko) 2017-07-07
JP2011225761A (ja) 2011-11-10
US9069245B2 (en) 2015-06-30
TWI457404B (zh) 2014-10-21
KR20110118103A (ko) 2011-10-28
US20110262862A1 (en) 2011-10-27
JP5728822B2 (ja) 2015-06-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI477529B (zh) 近紅外光吸收層形成性組成物及多層膜
JP5941280B2 (ja) 重合性光酸発生剤
JP4134760B2 (ja) 反射防止膜形成組成物および反射防止膜
TWI514080B (zh) 正型光阻組成物,光阻圖型之形成方法
TWI448516B (zh) 近紅外線色素吸收化合物、近紅外線吸收膜形成材料及利用此材料形成之近紅外線吸收膜
TWI471336B (zh) 用於形成近紅外線吸收層的組成物及包含近紅外線吸收層的多層膜
TW201211164A (en) Near-infrared absorptive layer-forming composition and multilayer film
TW201011078A (en) An antireflective coating composition
TW201115278A (en) Coating compositions for use with an overcoated photoresist
TW200837501A (en) Composition for forming resist underlayer film and method for forming pattern
JP2018172640A (ja) 酸開裂性モノマー及びこれを含むポリマー
TW201312262A (zh) 高分子化合物之製造方法、光阻組成物及光阻圖型之形成方法
TW201405250A (zh) 高分子化合物、正型光阻材料及利用此之圖案形成方法
TW201426186A (zh) 圖案形成方法、感光化射線性或感放射線性樹脂組成物、抗蝕劑膜、電子元件的製造方法及電子元件
TWI286555B (en) Polymers, resist compositions and patterning process
TWI551950B (zh) 光阻組成物及光阻圖型形成方法
TWI420238B (zh) 聚合物,聚合物製備方法,光阻組成物及圖案形成方法
CN102597138B (zh) 含硅涂料组合物及其使用方法
TWI602025B (zh) 用於半導體基板塗覆物之非聚合性結合劑
JP4595606B2 (ja) 反射防止膜形成用組成物、積層体およびレジストパターンの形成方法
JP6495167B2 (ja) レジスト下層膜形成用組成物
TWI476529B (zh) A method for forming a positive resistive composition and a photoresist pattern
TWI815981B (zh) 多層抗蝕劑製程用底層膜形成組成物及圖案形成方法
CN109143783B (zh) 与外涂布光致抗蚀剂一起使用的涂料组合物
TW201443175A (zh) 微影用光阻保護膜組成物、及使用該組成物形成半導體元件之圖案的方法

Legal Events

Date Code Title Description
GD4A Issue of patent certificate for granted invention patent