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TW202136210A - 阻劑組成物及阻劑圖型形成方法 - Google Patents

阻劑組成物及阻劑圖型形成方法 Download PDF

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TW202136210A TW109141985A TW109141985A TW202136210A TW 202136210 A TW202136210 A TW 202136210A TW 109141985 A TW109141985 A TW 109141985A TW 109141985 A TW109141985 A TW 109141985A TW 202136210 A TW202136210 A TW 202136210A
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日商東京應化工業股份有限公司
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Abstract

本發明為一種藉由曝光產生酸,且藉由酸的作用,使得對於顯影液之溶解性變化的阻劑組成物。其係含有具有一般式(a0-1)表示之構成單位(a0)的高分子化合物(A1)、一般式(b1)表示之化合物(B1),及一般式(d1)表示之化合物(D1)。R為氫原子等;Va01 為2價連結基;na01 為1~2之整數;Ra01 為具有氰基等之含有內酯之環式基;Yb01 為2價連結基或單鍵;Lb01 為-C(=O)-O-等;Rb01 ~Rb03 為烷基;Rb04 ~Rb06 為烷基等;nb04 為0~4之整數;nb05 ~nb06 為0~5之整數;X- 為對陰離子;Rd01 為環式基等;Mm+ 為m價之有機陽離子。

Description

阻劑組成物及阻劑圖型形成方法
本發明係關於阻劑組成物及阻劑圖型形成方法。 本案係根據於2019年12月3日,在日本所申請之特願2019-219010號,來主張優先權,並將該內容援用於此。
近年來,在半導體元件或液晶顯示元件之製造,藉由微影技術之進步,圖型的微細化更加急速進展中。作為微細化的手法,一般而言係進行曝光光源之短波長化(高能量化)。
於阻劑材料,正尋求可再現對於此等之曝光光源的感度、微細之尺寸的圖型之解析性等之微影特性。 作為滿足這般的要求之阻劑材料,以往係使用含有藉由酸的作用,使得對於顯影液之溶解性變化的基材成分、與藉由曝光而產生酸之酸產生劑成分的化學增幅型阻劑組成物。
在化學增幅型阻劑組成物,一般而言,為了微影特性等之提昇,使用有具有複數個構成單位之樹脂。 例如,於專利文獻1,記載有採用具有2種特定之構成單位的高分子化合物,提昇微影特性之阻劑組成物等。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2018-124548號公報
[發明欲解決之課題]
於最近,微影技術的更加進步、應用領域的擴大等正進展,圖型的微細化正急速進展。而且,伴隨此,於製造半導體元件等時,正尋求可以良好的形狀形成圖型寬度之尺寸如低於100nm般之微細的圖型的技術。 然而,在如上述之專利文獻1所記載之以往的阻劑組成物,高感度化與缺陷等之微影特性的兼備有困難。
本發明係鑑於上述事情而完成者,以提供一種實現高感度化,且缺陷等之微影特性優異之阻劑組成物及使用該阻劑組成物之阻劑圖型形成方法作為課題。 [用以解決課題之手段]
為了解決上述之課題,本發明係採用以下之構成。 亦即,本發明之第1態樣為一種阻劑組成物,其係藉由曝光產生酸,且藉由酸的作用,使得對於顯影液之溶解性變化的阻劑組成物,其特徵為含有藉由酸的作用,使得對於顯影液之溶解性變化的基材成分(A)、與藉由曝光而產生酸之酸產生劑成分(B)、與酸擴散控制劑成分(D),前述基材成分(A)包含具有下述一般式(a0-1)表示之構成單位(a0)的高分子化合物(A1),前述酸產生劑成分(B)包含下述一般式(b1)表示之化合物(B1),前述酸擴散控制劑成分(D)包含下述一般式(d1)表示之化合物(D1)。
Figure 02_image001
[式中,R表示氫原子、碳數1~5之烷基或碳數1~5之鹵素化烷基。Va01 表示2價連結基。na01 為1~2之整數。Ra01 表示具有選自由鹵素原子、羧基、醯基、硝基及氰基所成之群組中之至少1個取代基的含有內酯之環式基]。
Figure 02_image003
[式中,Yb01 表示2價連結基或單鍵。Lb01 表示-C(=O)-O-、-O-C(=O)-、-O-或-O-C(=O)-Lb011 -,Lb011 表示碳數1~3之伸烷基。Rb01 ~Rb03 分別獨立表示烷基,Rb01 ~Rb03 之2個以上可彼此鍵結,形成環構造。Rb04 ~Rb06 分別獨立表示烷基、烷氧基、鹵素原子、鹵素化烷基、羥基、羰基或硝基。nb04 表示0~4之整數,nb05 ~nb06 分別獨立表示0~5之整數。X- 表示對陰離子]。
Figure 02_image005
[式中,Rd01 表示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。惟,定為氟原子不鍵結至與式中之硫原子相鄰之碳原子者。m為1以上之整數,Mm+ 分別獨立為m價之有機陽離子]。
本發明之第2態樣為一種阻劑圖型形成方法,其係具有於支持體上,使用有關前述第1態樣之阻劑組成物,形成阻劑膜之步驟、曝光前述阻劑膜之步驟,及顯影前述曝光後之阻劑膜,形成阻劑圖型之步驟。 [發明效果]
根據本發明,可提供一種實現高感度化,且缺陷等之微影特性優異之阻劑組成物及使用該阻劑組成物之阻劑圖型形成方法。
在本說明書及本申請專利範圍,所謂「脂肪族」,其係對於芳香族之相對性概念,定義為意指不具有芳香族性之基、化合物等者。 「烷基」除非另有說明,定為包含直鏈狀、分枝鏈狀及環狀之1價飽和烴基者。烷氧基中之烷基亦相同。 「伸烷基」除非另有說明,定為包含直鏈狀、分枝鏈狀及環狀之2價飽和烴基者。 「鹵素原子」,可列舉氟原子、氯原子、溴原子、碘原子。 所謂「構成單位」,係意指構成高分子化合物(樹脂、聚合物、共聚物)之單體單位(Monomer unit)。 記載為「可具有取代基」時,包含將氫原子(-H)以1價基取代的情況、與將亞甲基(-CH2 -)以2價基取代的情況兩者。 「曝光」成為包含放射線之照射全般的概念。
「酸分解性基」係具有藉由酸的作用,可分裂該酸分解性基的構造中之至少一部分的鍵結的酸分解性之基。 作為藉由酸的作用,增大極性之酸分解性基,例如可列舉藉由酸的作用,進行分解而產生極性基之基。 作為極性基,例如可列舉羧基、羥基、胺基、磺酸基(-SO3 H)等。 作為酸分解性基,更具體而言,可列舉前述極性基以酸解離性基保護之基(例如將OH含有極性基的氫原子以酸解離性基保護之基)。
所謂「酸解離性基」,係指(i)具有藉由酸的作用,可分裂該酸解離性基與和該酸解離性基相鄰之原子之間的鍵結的酸解離性之基,或(ii)藉由酸的作用,分裂一部分的鍵結後,進而產生脫碳酸反應,可分裂該酸解離性基與和該酸解離性基相鄰之原子之間的鍵結之基兩者。 構成酸分解性基之酸解離性基必須為相較藉由該酸解離性基的解離所生成之極性基極性更低之基,藉此,藉由酸的作用,解離該酸解離性基時,產生較該酸解離性基極性更高之極性基而增大極性。其結果,增大(A1)成分全體的極性。藉由增大極性,相對地,使得對於顯影液之溶解性變化,且顯影液為鹼顯影液時,增大溶解性,顯影液為有機系顯影液時,減少溶解性。
所謂「基材成分」,係具有膜形成能之有機化合物。作為基材成分使用之有機化合物大致分成非聚合物與聚合物。作為非聚合物,通常使用分子量為500以上且未滿4000者。以下稱為「低分子化合物」時,顯示分子量為500以上且未滿4000之非聚合物。作為聚合物,通常使用分子量為1000以上者。以下稱為「樹脂」、「高分子化合物」或「聚合物」時,顯示分子量為1000以上之聚合物。作為聚合物的分子量,定為使用藉由GPC(凝膠滲透層析)之聚苯乙烯換算的質量平均分子量者。
所謂「所衍生之構成單位」,係意指碳原子間之多重鍵結,例如分裂乙烯性雙鍵所構成之構成單位。 「丙烯酸酯」係與α位的碳原子鍵結之氫原子可被取代基取代。取代與該α位的碳原子鍵結之氫原子的取代基(Rαx ),係氫原子以外之原子或基。又,定為亦包含取代基(Rαx )被包含酯鍵之取代基取代之衣康酸二酯,或取代基(Rαx )被羥基烷基或被修飾其羥基之基取代之α羥基丙烯酸酯。尚,所謂丙烯酸酯之α位的碳原子,除非另有說明,係鍵結丙烯酸之羰基而成的碳原子。 以下,亦有將與α位的碳原子鍵結之氫原子被取代基取代之丙烯酸酯稱為α取代丙烯酸酯的情況。
所謂「衍生物」,係對象化合物之α位的氫原子被烷基、鹵素化烷基等之其他取代基所取代者、以及該等之衍生物的概念。作為該等之衍生物,可列舉將α位的氫原子可被取代基取代之對象化合物之羥基的氫原子被有機基取代者;於α位的氫原子可被取代基取代之對象化合物鍵結羥基以外之取代基者等。尚,所謂α位除非另有說明,係指與官能基相鄰之第一個碳原子。 作為取代羥基苯乙烯之α位的氫原子的取代基,可列舉與Rαx 相同者。
在本說明書及本申請專利範圍,係藉由化學式表示之構造,存在不對稱碳,且可存在鏡像異構物(enantiomer)或非鏡像異構物(diastereomer)者。該情況下,以一個化學式將該等異構物作為代表表示。該等之異構物可單獨使用,亦可作為混合物使用。
(阻劑組成物) 本實施形態之阻劑組成物係藉由曝光產生酸,且藉由酸的作用,使得對於顯影液之溶解性變化者。 該阻劑組成物係含有:藉由酸的作用,使得對於顯影液之溶解性變化的基材成分(A)(以下亦稱為「(A)成分」)、與藉由曝光而產生酸之酸產生劑成分(B)(以下亦稱為「(B)成分」)、與酸擴散控制劑成分(D)。前述基材成分(A)係包含前述具有一般式(a0-1)表示之構成單位(a0)的高分子化合物(A1)。前述酸產生劑成分(B)係包含前述一般式(b1)表示之化合物(B1)。前述酸擴散控制劑成分(D)係包含前述一般式(d1)表示之化合物(D1)。
使用本實施形態之阻劑組成物,形成阻劑膜,並對該阻劑膜進行選擇性曝光時,雖然於該阻劑膜的曝光部從(B)成分產生酸,並藉由該酸的作用,變化相對於(A)成分之顯影液的溶解性,但於該阻劑膜的未曝光部,由於並未變化相對於(A)成分之顯影液的溶解性,故於曝光部與未曝光部之間產生相對於顯影液之溶解性之差。因此,顯影該阻劑膜時,該阻劑組成物為正型時,溶解去除阻劑膜曝光部,形成正型之阻劑圖型,而該阻劑組成物為負型時,溶解去除阻劑膜未曝光部,而形成負型之阻劑圖型。
在本說明書,將溶解去除阻劑膜曝光部,形成正型阻劑圖型之阻劑組成物稱為正型阻劑組成物,將溶解去除阻劑膜未曝光部,形成負型阻劑圖型之阻劑組成物稱為負型阻劑組成物。本實施形態之阻劑組成物可為正型阻劑組成物,亦可為負型阻劑組成物。又,本實施形態之阻劑組成物可為於阻劑圖型形成時之顯影處理,使用鹼顯影液之鹼顯影製程用,亦可為於該顯影處理,使用包含有機溶劑之顯影液(有機系顯影液)的溶劑顯影製程用。
<(A)成分> 在本實施形態之阻劑組成物,(A)成分係包含藉由酸的作用,使得對於顯影液之溶解性變化的高分子化合物(A1)(以下亦稱為「(A1)成分」)。由於藉由使用(A1)成分,使得於曝光前後,基材成分的極性變化,故不僅鹼顯影製程,即使在溶劑顯影製程,亦可得到良好之顯影對比。 作為(A)成分,至少使用(A1)成分,亦可與該(A1)成分一起併用其他高分子化合物及/或低分子化合物。
適用鹼顯影製程時,包含該(A1)成分之基材成分係曝光前對於鹼顯影液為難溶性,例如,藉由曝光從(B)成分產生酸時,藉由該酸的作用,增大極性,增大對於鹼顯影液之溶解性。因此,在阻劑圖型之形成,對於將該阻劑組成物塗佈在支持體上所得之阻劑膜,進行選擇性曝光時,雖然阻劑膜曝光部對於鹼顯影液從難溶性變為可溶性,但由於阻劑膜未曝光部為鹼難溶性並未變化,故藉由進行鹼顯影,形成正型阻劑圖型。
另一方面,適用溶劑顯影製程時,包含該(A1)成分之基材成分係曝光前對於有機系顯影液溶解性高,例如藉由曝光從(B)成分產生酸時,藉由該酸的作用,提高極性,減少對於有機系顯影液之溶解性。因此,在阻劑圖型之形成,對於將該阻劑組成物塗佈在支持體上所得之阻劑膜,進行選擇性曝光時,雖然阻劑膜曝光部對於有機系顯影液從難溶性變為可溶性,但由於阻劑膜未曝光部為可溶性並未變化,故藉由以有機系顯影液進行顯影,可於曝光部與未曝光部之間附上對比,形成負型阻劑圖型。
在本實施形態之阻劑組成物,(A)成分可1種單獨使用,亦可併用2種以上。
•針對(A1)成分 (A1)成分係藉由酸的作用,使得對於顯影液之溶解性變化的樹脂成分。 (A1)成分係具有下述一般式(a0-1)表示之構成單位(a0)。 (A1)成分除了構成單位(a0),如有必要亦可為具有其他構成單位者。
≪構成單位(a0)≫ 構成單位(a0)係下述一般式(a0-1)表示之構成單位。
Figure 02_image007
[式中,R表示氫原子、碳數1~5之烷基或碳數1~5之鹵素化烷基。Va01 表示2價連結基。na01 為1~2之整數。Ra01 表示具有選自由鹵素原子、羧基、醯基、硝基及氰基所成之群組中之至少1個取代基的含有內酯之環式基]。
前述式(a0-1)中,R為氫原子、碳數1~5之烷基或碳數1~5之鹵素化烷基。R之碳數1~5之烷基較佳為碳數1~5之直鏈狀或分枝鏈狀之烷基,具體而言,可列舉甲基、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之鹵素化烷基係前述碳數1~5之烷基之氫原子的一部分或全部被鹵素原子取代之基。作為該鹵素原子,特佳為氟原子。 作為R,較佳為氫原子、碳數1~5之烷基或碳數1~5之氟化烷基,從工業上之取得的容易性來看,最佳為氫原子或甲基。
前述式(a0-1)中,Va01 為2價連結基。作為前述2價連結基,雖並未特別限定,但可列舉可具有取代基之2價烴基、包含雜原子之2價連結基等。
•可具有取代基之2價烴基: Va01 為可具有取代基之2價烴基時,該烴基可為脂肪族烴基,亦可為芳香族烴基。
••在Va01 之脂肪族烴基 脂肪族烴基係意指不具有芳香族性之烴基。該脂肪族烴基可為飽和,亦可為不飽和,通常較佳為飽和。 作為前述脂肪族烴基,可列舉直鏈狀或是分枝鏈狀之脂肪族烴基,或於構造中包含環之脂肪族烴基等。
•••直鏈狀或是分枝鏈狀之脂肪族烴基 該直鏈狀之脂肪族烴基較佳為碳數為1~10,更佳為碳數1~6,再更佳為碳數1~4,最佳為碳數1~3。 作為直鏈狀之脂肪族烴基,較佳為直鏈狀之伸烷基,具體而言,可列舉亞甲基[-CH2 -]、伸乙基[-(CH2 )2 -]、三亞甲基[-(CH2 )3 -]、四亞甲基[-(CH2 )4 -]、五亞甲基[-(CH2 )5 -]等。 該分枝鏈狀之脂肪族烴基較佳為碳數為2~10,更佳為碳數3~6,再更佳為碳數3或4,最佳為碳數3。 作為分枝鏈狀之脂肪族烴基,較佳為分枝鏈狀之伸烷基,具體而言,可列舉-CH(CH3 )-、-CH(CH2 CH3 )-、 -C(CH3 )2 -、-C(CH3 )(CH2 CH3 )-、-C(CH3 )(CH2 CH2 CH3 )-、 -C(CH2 CH3 )2 -等之烷基亞甲基;-CH(CH3 )CH2 -、 -CH(CH3 )CH(CH3 )-、-C(CH3 )2 CH2 -、-CH(CH2 CH3 )CH2 -、 -C(CH2 CH3 )2 -CH2 -等之烷基伸乙基;-CH(CH3 )CH2 CH2 -、 -CH2 CH(CH3 )CH2 -等之烷基三亞甲基; -CH(CH3 )CH2 CH2 CH2 -、-CH2 CH(CH3 )CH2 CH2 -等之烷基四亞甲基等之烷基伸烷基等。作為在烷基伸烷基之烷基,較佳為碳數1~5之直鏈狀之烷基。
前述直鏈狀或分枝鏈狀之脂肪族烴基可具有取代基亦可不具有取代基。作為該取代基,可列舉氟原子、被氟原子取代之碳數1~5之氟化烷基、羰基等。
•••於構造中包含環之脂肪族烴基 作為於該構造中包含環之脂肪族烴基,可列舉可包含於環構造中包含雜原子之取代基的環狀之脂肪族烴基(從脂肪族烴環去除2個氫原子之基)、前述環狀之脂肪族烴基與直鏈狀或分枝鏈狀之脂肪族烴基的末端鍵結之基、前述環狀之脂肪族烴基介在直鏈狀或分枝鏈狀之脂肪族烴基的途中之基等。作為前述直鏈狀或分枝鏈狀之脂肪族烴基,可列舉與前述相同者。 環狀之脂肪族烴基較佳為碳數為3~20,更佳為碳數3~12。 環狀之脂肪族烴基可為多環式基,亦可為單環式基。作為單環式之脂環式烴基,較佳為從單環烷烴去除2個氫原子之基。作為該單環烷烴,較佳為碳數3~6者,具體而言,可列舉環戊烷、環己烷等。作為多環式之脂環式烴基,較佳為從聚環烷烴去除2個氫原子之基,作為該聚環烷烴,較佳為碳數7~12者,具體而言,可列舉金剛烷、降冰片烷、異冰片烷、三環癸烷、四環十二烷等。
環狀之脂肪族烴基可具有取代基亦可不具有取代基。作為該取代基,可列舉烷基、烷氧基、鹵素原子、鹵素化烷基、羥基、羰基等。 作為前述取代基之烷基,較佳為碳數1~5之烷基,更佳為甲基、乙基、丙基、n-丁基、tert-丁基。 作為前述取代基之烷氧基,較佳為碳數1~5之烷氧基,更佳為甲氧基、乙氧基、n-丙氧基、iso-丙氧基、n-丁氧基、tert-丁氧基,再更佳為甲氧基、乙氧基。 作為前述取代基之鹵素原子,較佳為氟原子。 作為前述取代基之鹵素化烷基,可列舉前述烷基之氫原子的一部分或全部被前述鹵素原子取代之基。 環狀之脂肪族烴基係構成其環構造之碳原子的一部分可被包含雜原子之取代基取代。作為包含該雜原子之取代基,較佳為-O-、-C(=O)-O-、-S-、-S(=O)2 -、-S(=O)2 -O-。
••在Va01 之芳香族烴基 該芳香族烴基係至少具有1個芳香環之烴基。 此芳香環若為具有4n+2個π電子之環狀共軛系,則並未特別限定,可為單環式,亦可為多環式。芳香環之碳數較佳為5~30,更佳為碳數5~20,再更佳為碳數6~15,特佳為碳數6~12。惟,定為於該碳數不包含在取代基之碳數者。 作為芳香環,具體而言,可列舉苯、萘、蒽、菲等之芳香族烴環;構成前述芳香族烴環之碳原子的一部分被雜原子取代之芳香族雜環等。作為在芳香族雜環之雜原子,可列舉氧原子、硫原子、氮原子等。作為芳香族雜環,具體而言,可列舉吡啶環、噻吩環等。 作為芳香族烴基,具體而言,可列舉從前述芳香族烴環或芳香族雜環,去除2個氫原子之基(伸芳基或雜伸芳基);從包含2個以上芳香環的芳香族化合物(例如聯苯、茀等),去除2個氫原子之基;從前述芳香族烴環或芳香族雜環,去除1個氫原子之基(芳基或雜芳基)之氫原子的1個被伸烷基取代之基(例如從在苄基、苯乙基、1-萘基甲基、2-萘基甲基、1-萘基乙基、2-萘基乙基等之芳基烷基的芳基,進一步去除1個氫原子之基)等。與前述芳基或雜芳基鍵結之伸烷基之碳數,較佳為碳數1~4,更佳為碳數1~2,特佳為碳數1。
前述芳香族烴基係該芳香族烴基所具有之氫原子可被取代基取代。例如與該芳香族烴基中之芳香環鍵結之氫原子可被取代基取代。作為該取代基,例如可列舉烷基、烷氧基、鹵素原子、鹵素化烷基、羥基等。 作為前述取代基之烷基,較佳為碳數1~5之烷基,更佳為甲基、乙基、丙基、n-丁基、tert-丁基。 作為前述取代基之烷氧基、鹵素原子及鹵素化烷基,可列舉作為取代前述環狀之脂肪族烴基所具有之氫原子的取代基而例示者。
•包含雜原子之2價連結基: Va01 為包含雜原子之2價連結基時,作為該連結基較佳者,可列舉-O-、-C(=O)-O-、-O-C(=O)-、-C(=O)-、-O-C(=O)-O-、-C(=O)-NH-、-NH-、-NH-C(=NH)-(H可被烷基、醯基等之取代基取代)、-S-、-S(=O)2 -、-S(=O)2 -O-、一般式-Y21 -O-Y22 -、-Y21 -O-、-Y21 -C(=O)-O-、-C(=O)-O-Y21 -、-[Y21 -C(=O)-O]m” -Y22 -、-Y21 -O-C(=O)-Y22 -或-Y21 -S(=O)2 -O-Y22 -表示之基[式中,Y21 及Y22 分別獨立為可具有取代基之2價烴基,O為氧原子,m”為0~3之整數]等。 前述包含雜原子之2價連結基為-C(=O)-NH-、-C(=O)-NH-C(=O)-、-NH-、-NH-C(=NH)-時,其H可被烷基、醯基等之取代基取代。該取代基(烷基、醯基等)較佳為碳數為1~10,更佳為1~8,特佳為1~5。 一般式-Y21 -O-Y22 -、-Y21 -O-、-Y21 -C(=O)-O-、 -C(=O)-O-Y21 -、-[Y21 -C(=O)-O]m” -Y22 -、-Y21 -O-C(=O)-Y22 -或-Y21 -S(=O)2 -O-Y22 -中,Y21 及Y22 分別獨立為可具有取代基之2價烴基。作為該2價烴基,可列舉與前述可具有取代基之2價烴基相同者。 作為Y21 ,較佳為直鏈狀之脂肪族烴基,更佳為直鏈狀之伸烷基,再更佳為碳數1~5之直鏈狀之伸烷基,特佳為亞甲基或伸乙基。 作為Y22 ,較佳為直鏈狀或分枝鏈狀之脂肪族烴基,更佳為亞甲基、伸乙基或烷基亞甲基。在該烷基亞甲基之烷基較佳為碳數1~5之直鏈狀之烷基,更佳為碳數1~3之直鏈狀之烷基,最佳為甲基。 在式-[Y21 -C(=O)-O]m” -Y22 -表示之基,m”為0~3之整數,較佳為0~2之整數,更佳為0或1,特佳為1。亦即,作為式-[Y21 -C(=O)-O]m” -Y22 -表示之基,特佳為式-Y21 -C(=O)-O-Y22 -表示之基。其中,較佳為式-(CH2 )a’ -C(=O)-O-(CH2 )b’ -表示之基。該式中,a’為1~10之整數,較佳為1~8之整數,更佳為1~5之整數,再更佳為1或2,最佳為1。b’為1~10之整數,較佳為1~8之整數,更佳為1~5之整數,再更佳為1或2,最佳為1。
其中,作為Va01 ,較佳為可具有取代基之2價烴基,更佳為可具有取代基之脂肪族烴基,再更佳為可具有取代基之碳數1~10之直鏈狀或分枝鏈狀之伸烷基。前述伸烷基更佳為碳數1~6,再更佳為碳數1~4,特佳為碳數1~3。作為Va01 ,特佳為亞甲基或伸乙基。
前述式(a0-1)中,na01 為1~2之整數。na01 較佳為1。
前述式(a0-1)中,Ra01 係具有選自由鹵素原子、羧基、醯基、硝基及氰基所成之群組中之至少1個取代基的含有內酯之環式基。所謂「含有內酯之環式基」,係表示於其環骨架中含有包含-O-C(=O)-之環(內酯環)的環式基。將內酯環作為第一個環數算,僅內酯環的情況稱為單環式基,進而具有其他環構造的情況,無論其構造,皆稱為多環式基。含有內酯之環式基可為單環式基,亦可為多環式基。
作為在Ra01 之含有內酯之環式基,並未特別限定,可使用任意者。作為含有內酯之環式基,例如可列舉分別以後述之一般式(a2-r-1)~(a2-r-7)表示之基。作為在Ra01 之含有內酯之環式基,可列舉在後述之一般式(a2-r-1)~(a2-r-7)表示之基,Ra’21 為鹵素原子、羧基、醯基、硝基或氰基者。
作為在Ra01 之含有內酯之環式基的較佳之例,可列舉下述一般式(Ra0-1)表示之含有內酯之環式基。
Figure 02_image009
[式中,Ra012 及Ra013 分別獨立表示氫原子、碳數1~5之烷基、碳數1~5之烷氧基或是碳數1~5之烷硫基,或Ra012 及Ra013 彼此鍵結,表示可包含氧原子或是硫原子之碳數1~6之伸烷基、醚鍵(-O-)或是硫醚鍵(-S-)。X011 表示鹵素原子、羧基、醯基、硝基或氰基。Ra011 表示可包含鹵素原子之碳數1~6之烷基、羥基部分可以保護基保護,且可包含鹵素原子之碳數1~6之羥基烷基、可形成鹽之羧基,或取代氧基羰基。p01 表示0~8之整數,q01 表示1~9之整數。惟,為p01 +q01 ≦9。X011 存在2個以上時,複數個X011 可彼此相同,亦可彼此相異。Ra011 存在2個以上時,複數個Ra011 可彼此相同,亦可彼此相異。Ra012 及Ra013 彼此鍵結,形成可包含氧原子或硫原子之碳數1~6之伸烷基時,X011 及Ra011 分別獨立可作為取代前述碳數1~6之伸烷基的氫原子的取代基存在。*表示與式(a0-1)中之氧原子鍵結之鍵結部]。
前述一般式(Ra0-1)中,Ra012 及Ra013 分別獨立表示氫原子、碳數1~5之烷基、碳數1~5之烷氧基或是碳數1~5之烷硫基,或Ra012 及Ra013 彼此鍵結表示可包含氧原子或是硫原子之碳數1~6之伸烷基、醚鍵,或是硫醚鍵(-S-)。
前述碳數1~5之烷基較佳為直鏈狀或分枝鏈狀之烷基,具體而言,可列舉甲基、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。 前述碳數1~5之烷氧基較佳為直鏈狀或分枝鏈狀之烷氧基,具體而言,可列舉連結作為在前述Ra012 及Ra013 之烷基所列舉之烷基、與氧原子(-O-)之基。 前述碳數1~5烷硫基較佳為碳數1~4者,具體而言,可列舉甲硫基、乙硫基、n-丙硫基、iso-丙硫基、n-丁硫基、tert-丁硫基等。
作為Ra012 及Ra013 彼此鍵結而形成之碳數1~6之伸烷基,較佳為直鏈狀或分枝鏈狀之伸烷基,可列舉亞甲基、伸乙基、n-伸丙基、異伸丙基等。該伸烷基包含氧原子或硫原子時,作為其具體例,可列舉於該伸烷基的末端或碳原子間,介在-O-或是-S-之基,例如可列舉-O-CH2 -、-CH2 -O-CH2 -、-S-CH2 -、-CH2 -S-CH2 -等。作為Ra012 及Ra013 彼此鍵結而形成之基,較佳為碳數1~6之伸烷基或-O-,更佳為碳數1~6之伸烷基,再更佳為碳數1~5之伸烷基,特佳為亞甲基。
其中,Ra012 及Ra013 較佳為Ra012 及Ra013 彼此鍵結而形成碳數1~6之伸烷基。前述碳數1~6之伸烷基更佳為碳數1~3之伸烷基,再更佳為亞甲基。
前述一般式(Ra0-1)中,Ra011 表示可具有鹵素原子之碳數1~6之烷基、羥基部分可被保護基保護且可具有鹵素原子之碳數1~6之羥基烷基、形成有鹽之羧基或取代氧基羰基。
作為前述碳數1~6之烷基,例如可列舉甲基、乙基、n-丙基、異丙基、n-丁基、異丁基、s-丁基、t-丁基、戊基、己基等。此等當中,較佳為碳數1~5之烷基,更佳為碳數1~4之烷基,再更佳為碳數1~3之烷基,特佳為甲基或乙基,最佳為甲基。 前述碳數1~6之烷基可具有亦可不具有鹵素原子。作為前述鹵素原子,較佳為氟原子或氯原子,更佳為氟原子。作為具有鹵素原子之碳數1~6之烷基,可列舉氯甲基等之氯烷基;三氟甲基、2,2,2-三氟乙基、五氟乙基等之氟烷基(較佳為碳數1~3之氟烷基)等。
作為前述碳數1~6之羥基烷基,可列舉羥基甲基、2-羥基乙基、1-羥基乙基、3-羥基丙基、2-羥基丙基、4-羥基丁基、6-羥基己基等。 前述碳數1~6之羥基烷基可具有亦可不具有鹵素原子。作為前述鹵素原子,較佳為氟原子。作為具有鹵素原子之碳數1~6之羥基烷基,可列舉二氟羥基甲基、1,1-二氟-2-羥基乙基、2,2-二氟-2-羥基乙基、1,1,2,2-四氟-2-羥基乙基等。 前述可具有鹵素原子之碳數1~6之羥基烷基,較佳為碳數1~3,更佳為碳數1或2,再更佳為碳數1。 前述碳數1~6之羥基烷基係羥基部分可被保護基保護,亦可不被保護。作為保護前述羥基部分之保護基,可列舉可與構成甲基、甲氧基甲基等之羥基的氧原子,一起形成醚鍵或縮醛鍵之基;可與構成乙醯基、苯甲醯基等之羥基的氧原子,一起形成酯鍵之基等。
可形成前述鹽之羧基,係選自由羧基及形成有鹽之羧基(羧基之鹽)所成之群組中。作為形成有前述鹽之羧基(羧基之鹽),可列舉羧基之鹼金屬鹽、羧基之鹼土類金屬鹽及羧基之過渡金屬鹽等。
作為前述取代氧基羰基,可列舉鍵結碳數1~4之烷氧基與羰基之烷氧基羰基(具體而言,甲氧基羰基、乙氧基羰基、異丙基氧基羰基、n-丙氧基羰基等之烷基氧基羰基;乙烯基氧基羰基、烯丙基氧基羰基等之烯基氧基羰基);環己基氧基羰基等之環烷基氧基羰基、苯基氧基羰基等之芳基氧基羰基等。
前述一般式(Ra0-1)中,X011 表示鹵素原子、羧基、醯基、硝基或氰基。作為前述鹵素原子,較佳為氟原子。作為前述醯基,較佳為碳數1~3之醯基,作為具體例,可列舉甲醯基、乙醯基、丙醯基。其中,較佳為X011 為氰基。
前述一般式(Ra0-1)中,p01 為0~8之整數。前述一般式(Ra0-1)中,q01 為1~9之整數。惟,為p01 +q01 ≦9。 p01 較佳為0~6之整數,更佳為0~3之整數,再更佳為0或1,特佳為0。 q01 較佳為1~5之整數,更佳為1或2,再更佳為1。 p01 為2~8之整數,Ra011 存在2個以上時,複數個Ra011 可彼此相同,亦可彼此相異。 q01 為2~9之整數,X011 存在2個以上時,複數個X011 可彼此相同,亦可彼此相異。
Ra012 及Ra013 彼此鍵結,形成可包含氧原子或硫原子之碳數1~6之伸烷基時,X011 及Ra011 可分別獨立作為取代前述碳數1~6之伸烷基之氫原子的取代基存在。
構成單位(a0)較佳為下述一般式(a0-1-1)表示之構成單位。
Figure 02_image011
[式中,R為氫原子、碳數1~5之烷基或碳數1~5之鹵素化烷基。Va01 為可具有取代基之2價烴基。na01 為1~2之整數。X011 表示鹵素原子、羧基、醯基、硝基或氰基。q011 為1~7之整數]。
前述式(a0-1-1)中之R、Va01 及na01 係與前述式(a0-1)中之R、Va01 及na01 相同。前述式(a0-1-1)中之X011 係與前述式(Ra0-1)中之X011 相同。
上述式(a0-1-1)中之q011 為1~7之整數,較佳為1或2,更佳為1。
於以下表示構成單位(a0)之具體例。 以下之各式中,Rα表示氫原子、甲基或三氟甲基。nα01 表示1或2,較佳為1。Ac表示乙醯基。X表示鹵素原子、羧基、醯基、硝基或氰基,較佳為氰基(-CN)。
Figure 02_image013
Figure 02_image015
Figure 02_image017
構成單位(a0)係上述當中,較佳為前述式(a0-1-1-1)~(a0-1-1-18)之任一者表示之構成單位,更佳為前述式(a0-1-1-1)表示之構成單位。
(A1)成分所具有之構成單位(a0)可為1種,亦可為2種以上。 (A1)成分中之構成單位(a0)的比例相對於構成該(A1)成分之全構成單位的合計(100莫耳%),較佳為10莫耳%以上80莫耳%以下,更佳為20莫耳%以上70莫耳%以下,再更佳為30莫耳%以上60莫耳%以下,又再更佳為35莫耳%以上50莫耳%以下,特佳為40莫耳%以上50莫耳%以下。 藉由將構成單位(a0)的比例定為前述之較佳的範圍的下限值以上,可更加抑制缺陷發生。又,構成單位(a0)的比例為前述較佳的範圍的上限值以下時,可取得與其他構成單位的平衡。
≪其他構成單位≫
(A1)成分除了前述構成單位(a0),如有必要可具有其他構成單位。 作為其他構成單位,例如可列舉藉由酸的作用,增大極性之包含酸分解性基之構成單位(a1);包含含有內酯之環式基、含有-SO2 -之環式基或含有碳酸酯之環式基的構成單位(a2)(排除相當於前述構成單位(a0)者);包含含有極性基之脂肪族烴基的構成單位(a3);包含酸非解離性之脂肪族環式基的構成單位(a4);後述之一般式(a10-1)表示之構成單位(a10);衍生自苯乙烯或是苯乙烯衍生物的構成單位(st)等。
針對構成單位(a1): 構成單位(a1)係藉由酸的作用,增大極性之包含酸分解性基之構成單位。
作為酸解離性基,可列舉目前為止,作為化學增幅型阻劑組成物用之基底樹脂的酸解離性基所提案者。 作為化學增幅型阻劑組成物用之基底樹脂的酸解離性基所提案者,具體而言,可列舉於以下說明之「縮醛型酸解離性基」、「第3級烷基酯型酸解離性基」、「第3級烷基氧基羰基酸解離性基」。
縮醛型酸解離性基: 前述極性基當中,作為保護羧基或羥基之酸解離性基,例如可列舉下述一般式(a1-r-1)表示之酸解離性基(以下有稱為「縮醛型酸解離性基」的情況)。
Figure 02_image019
[式中,Ra’1 、Ra’2 為氫原子或烷基。Ra’3 為烴基,Ra’3 可與Ra’1 、Ra’2 之任一者鍵結而形成環]。
式(a1-r-1)中,較佳為Ra’1 及Ra’2 當中,至少一者為氫原子,更佳為兩者為氫原子。 Ra’1 或Ra’2 為烷基時,作為該烷基,可列舉與於針對上述α取代丙烯酸酯之說明,作為可與α位的碳原子鍵結之取代基所列舉之烷基相同者,較佳為碳數1~5之烷基。具體而言,較佳可列舉直鏈狀或分枝鏈狀之烷基。更具體而言,可列舉甲基、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,更佳為甲基或乙基,特佳為甲基。
式(a1-r-1)中,作為Ra’3 之烴基,可列舉直鏈狀或是分枝鏈狀之烷基或環狀之烴基。 該直鏈狀之烷基較佳為碳數為1~5,更佳為碳數為1~4,再更佳為碳數1或2。具體而言,可列舉甲基、乙基、n-丙基、n-丁基、n-戊基等。此等當中,較佳為甲基、乙基或n-丁基,更佳為甲基或乙基。
該分枝鏈狀之烷基較佳為碳數為3~10,更佳為碳數3~5。具體而言,可列舉異丙基、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,較佳為異丙基。
Ra’3 定為環狀之烴基時,該烴基可為脂肪族烴基亦可為芳香族烴基,又,可為多環式基,亦可為單環式基。 作為單環式基之脂肪族烴基,較佳為從單環烷烴去除1個氫原子之基。作為該單環烷烴,較佳為碳數3~6者,具體而言,可列舉環戊烷、環己烷等。 作為多環式基之脂肪族烴基,較佳為從聚環烷烴去除1個氫原子之基,作為該聚環烷烴,較佳為碳數7~12者,具體而言,可列舉金剛烷、降冰片烷、異冰片烷、三環癸烷、四環十二烷等。
Ra’3 之環狀之烴基定為芳香族烴基時,該芳香族烴基係至少具有1個芳香環之烴基。 此芳香環若為具有4n+2個π電子之環狀共軛系,則並未特別限定,可為單環式,亦可為多環式。芳香環之碳數較佳為5~30,更佳為碳數5~20,再更佳為碳數6~15,特佳為碳數6~12。 作為芳香環,具體而言,可列舉苯、萘、蒽、菲等之芳香族烴環;構成前述芳香族烴環之碳原子的一部分被雜原子取代之芳香族雜環等。作為在芳香族雜環之雜原子,可列舉氧原子、硫原子、氮原子等。作為芳香族雜環,具體而言,可列舉吡啶環、噻吩環等。 作為在Ra’3 之芳香族烴基,具體而言,可列舉從前述芳香族烴環或芳香族雜環,去除1個氫原子之基(芳基或雜芳基);從包含2個以上之芳香環的芳香族化合物(例如聯苯、茀等),去除1個氫原子之基;前述芳香族烴環或芳香族雜環之氫原子的1個被伸烷基取代之基(例如苄基、苯乙基、1-萘基甲基、2-萘基甲基、1-萘基乙基、2-萘基乙基等之芳基烷基等)等。與前述芳香族烴環或芳香族雜環鍵結之伸烷基之碳數,較佳為1~4,更佳為碳數1~2,特佳為碳數1。
在Ra’3 之環狀之烴基可具有取代基。作為此取代基,例如可列舉-RP1 、-RP2 -O-RP1 、-RP2 -CO-RP1 、 -RP2 -CO-ORP1 、-RP2 -O-CO-RP1 、-RP2 -OH、-RP2 -CN或-RP2 -COOH(以下,亦集中此等之取代基稱為「Rax5 」)等。 於此,RP1 為碳數1~10之1價鏈狀飽和烴基、碳數3~20之1價脂肪族環狀飽和烴基或碳數6~30之1價芳香族烴基。又,RP2 為單鍵、碳數1~10之2價鏈狀飽和烴基、碳數3~20之2價脂肪族環狀飽和烴基或碳數6~30之2價芳香族烴基。惟,RP1 及RP2 之鏈狀飽和烴基、脂肪族環狀飽和烴基及芳香族烴基所具有之氫原子的一部分或全部可被氟原子取代。上述脂肪族環狀烴基可以1種單獨具有1個以上上述取代基,亦可上述取代基當中各具有1個以上複數種。 作為碳數1~10之1價鏈狀飽和烴基,例如可列舉甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基、癸基等。 作為碳數3~20之1價脂肪族環狀飽和烴基,例如可列舉環丙基、環丁基、環戊基、環己基、環庚基、環辛基、環癸基、環十二烷基等之單環式脂肪族飽和烴基;聯環[2.2.2]辛烷基、三環[5.2.1.02,6]癸烷基、三環[3.3.1.13,7]癸烷基、四環[6.2.1.13,6.02,7]十二烷基、金剛烷基等之多環式脂肪族飽和烴基。 作為碳數6~30之1價芳香族烴基,例如可列舉從苯、聯苯、茀、萘、蒽、菲等之芳香族烴環,去除1個氫原子之基。
Ra’3 與Ra’1 、Ra’2 之任一者鍵結而形成環時,作為該環式基,較佳為4~7員環,更佳為4~6員環。作為該環式基之具體例,可列舉四氫吡喃基、四氫呋喃基等。
第3級烷基酯型酸解離性基: 上述極性基當中,作為保護羧基之酸解離性基,例如可列舉下述一般式(a1-r-2)表示之酸解離性基。 尚,下述式(a1-r-2)表示之酸解離性基當中,於以下為了方便,有將藉由烷基所構成者稱為「第3級烷基酯型酸解離性基」的情況。
Figure 02_image021
[式中,Ra’4 ~Ra’6 分別為烴基,Ra’5 、Ra’6 可彼此鍵結而形成環]。
作為Ra’4 之烴基,可列舉直鏈狀或是分枝鏈狀之烷基、鏈狀或是環狀之烯基,或環狀之烴基。 在Ra’4 之直鏈狀或是分枝鏈狀之烷基、環狀之烴基(單環式基之脂肪族烴基、多環式基之脂肪族烴基、芳香族烴基),可列舉與前述Ra’3 相同者。 在Ra’4 之鏈狀或是環狀之烯基,較佳為碳數2~10之烯基。 作為Ra’5 、Ra’6 之烴基,可列舉與前述Ra’3 相同者。
Ra’5 與Ra’6 彼此鍵結而形成環時,可適合列舉下述一般式(a1-r2-1)表示之基、下述一般式(a1-r2-2)表示之基、下述一般式(a1-r2-3)表示之基。 另一方面,Ra’4 ~Ra’6 未彼此鍵結,為獨立之烴基時,可適合列舉下述一般式(a1-r2-4)表示之基。
Figure 02_image023
[式(a1-r2-1)中,Ra’10 表示一部分可被含有鹵素原子或雜原子之基取代的直鏈狀或分枝鏈狀之碳數1~12之烷基。Ra’11 表示與Ra’10 所鍵結之碳原子一起形成脂肪族環式基之基。式(a1-r2-2)中,Ya為碳原子。Xa為與Ya一起形成環狀之烴基之基。此環狀之烴基所具有之氫原子的一部分或全部可被取代。Ra101 ~Ra103 分別獨立為氫原子、碳數1~10之1價鏈狀飽和烴基或碳數3~20之1價脂肪族環狀飽和烴基。此鏈狀飽和烴基及脂肪族環狀飽和烴基所具有之氫原子的一部分或全部可被取代。Ra101 ~Ra103 之2個以上可彼此鍵結而形成環狀構造。式(a1-r2-3)中,Yaa為碳原子。Xaa係與Yaa一起形成脂肪族環式基之基。Ra104 為可具有取代基之芳香族烴基。式(a1-r2-4)中,Ra’12 及Ra’13 分別獨立為碳數1~10之1價鏈狀飽和烴基或氫原子。此鏈狀飽和烴基所具有之氫原子的一部分或全部可被取代。Ra’14 為可具有取代基之烴基。*表示鍵結部]。
上述之式(a1-r2-1)中,Ra’10 係一部分可被鹵素原子或是含有雜原子之基取代的直鏈狀或是分枝鏈狀之碳數1~12之烷基。
作為在Ra’10 之直鏈狀之烷基,為碳數1~12,較佳為碳數1~10,特佳為碳數1~5。 作為在Ra’10 之分枝鏈狀之烷基,可列舉與前述Ra’3 相同者。
在Ra’10 之烷基係一部分可被鹵素原子或是含有雜原子之基取代。例如,構成烷基之氫原子的一部分可被鹵素原子或含有雜原子之基取代。又,構成烷基之碳原子(亞甲基等)的一部分可被含有雜原子之基取代。 作為於此所謂雜原子,可列舉氧原子、硫原子、氮原子。作為含有雜原子之基,可列舉(-O-)、-C(=O)-O-、-O-C(=O)-、-C(=O)-、-O-C(=O)-O-、-C(=O)-NH-、-NH-、-S-、-S(=O)2 -、-S(=O)2 -O-等。
式(a1-r2-1)中,Ra’11 (與鍵結Ra’10 之碳原子一起形成之脂肪族環式基)較佳為作為在式(a1-r-1)之Ra’3 之單環式基或多環式基之脂肪族烴基(脂環式烴基)所列舉之基。其中,較佳為單環式之脂環式烴基,具體而言,更佳為環戊基、環己基,再更佳為環戊基。
式(a1-r2-2)中,作為Xa與Ya一起形成之環狀之烴基,可列舉從在前述式(a1-r-1)中之Ra’3 之環狀的1價烴基(脂肪族烴基),進一步去除1個以上氫原子之基。 Xa與Ya一起形成之環狀之烴基可具有取代基。作為此取代基,可列舉與在上述Ra’3 之環狀之烴基可具有之取代基相同者。 式(a1-r2-2)中,作為在Ra101 ~Ra103 之碳數1~10之1價鏈狀飽和烴基,例如可列舉甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基、癸基等。 作為在Ra101 ~Ra103 之碳數3~20之1價脂肪族環狀飽和烴基,例如可列舉環丙基、環丁基、環戊基、環己基、環庚基、環辛基、環癸基、環十二烷基等之單環式脂肪族飽和烴基;聯環[2.2.2]辛烷基、三環[5.2.1.02,6]癸烷基、三環[3.3.1.13,7]癸烷基、四環[6.2.1.13,6.02,7]十二烷基、金剛烷基等之多環式脂肪族飽和烴基等。 Ra101 ~Ra103 ,其中,從合成容易性的觀點來看,較佳為氫原子、碳數1~10之1價鏈狀飽和烴基,其中,更佳為氫原子、甲基、乙基,特佳為氫原子。
作為上述Ra101 ~Ra103 表示之鏈狀飽和烴基,或脂肪族環狀飽和烴基所具有之取代基,例如可列舉與上述之Rax5 相同之基。
作為包含藉由Ra101 ~Ra103 之2個以上彼此鍵結形成環狀構造所產生之碳-碳雙鍵之基,例如可列舉環戊烯基、環己烯基、甲基環戊烯基、甲基環己烯基、環亞戊基乙烯基、環亞己基乙烯基等。此等當中,從合成容易性的觀點來看,較佳為環戊烯基、環己烯基、環亞戊基乙烯基。
式(a1-r2-3)中,Xaa與Yaa一起形成之脂肪族環式基,較佳為作為在式(a1-r-1)之Ra’3 的單環式基或多環式基之脂肪族烴基所列舉之基。 式(a1-r2-3)中,作為在Ra104 之芳香族烴基,可列舉從碳數5~30之芳香族烴環,去除1個以上氫原子之基。其中,Ra104 較佳為從碳數6~15之芳香族烴環,去除1個以上氫原子之基,更佳為從苯、萘、蒽或菲,去除1個以上氫原子之基,再更佳為從苯、萘或蒽,去除1個以上氫原子之基,特佳為從苯或萘去除1個以上氫原子之基,最佳為從苯去除1個以上氫原子之基。
作為式(a1-r2-3)中之Ra104 可具有之取代基,例如可列舉甲基、乙基、丙基、羥基(Hydroxyl)、羧基(carboxyl)、鹵素原子、烷氧基(甲氧基、乙氧基、丙氧基、丁氧基等)、烷基氧基羰基等。
式(a1-r2-4)中,Ra’12 及Ra’13 分別獨立為碳數1~10之1價鏈狀飽和烴基或氫原子。作為在Ra’12 及Ra’13 之碳數1~10之1價鏈狀飽和烴基,可列舉與在上述之Ra101 ~Ra103 之碳數1~10之1價鏈狀飽和烴基相同者。此鏈狀飽和烴基所具有之氫原子的一部分或全部可被取代。 Ra’12 及Ra’13 ,其中,較佳為氫原子、碳數1~5之烷基,更佳為碳數1~5之烷基,再更佳為甲基、乙基,特佳為甲基。 上述Ra’12 及Ra’13 表示之鏈狀飽和烴基被取代時,作為其取代基,例如可列舉與上述之Rax5 相同之基。
式(a1-r2-4)中,Ra’14 為可具有取代基之烴基。作為在Ra’14 之烴基,可列舉直鏈狀或是分枝鏈狀之烷基或環狀之烴基。
在Ra’14 之直鏈狀之烷基較佳為碳數為1~5,更佳為1~4,再更佳為1或2。具體而言,可列舉甲基、乙基、n-丙基、n-丁基、n-戊基等。此等當中,較佳為甲基、乙基或n-丁基,更佳為甲基或乙基。
在Ra’14 之分枝鏈狀之烷基較佳為碳數為3~10,更佳為3~5。具體而言,可列舉異丙基、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,較佳為異丙基。
Ra’14 定為環狀之烴基時,該烴基可為脂肪族烴基亦可為芳香族烴基,又,可為多環式基,亦可為單環式基。 作為單環式基之脂肪族烴基,較佳為從單環烷烴去除1個氫原子之基。作為該單環烷烴,較佳為碳數3~6者,具體而言,可列舉環戊烷、環己烷等。 作為多環式基之脂肪族烴基,較佳為從聚環烷烴去除1個氫原子之基,作為該聚環烷烴,較佳為碳數7~12者,具體而言,可列舉金剛烷、降冰片烷、異冰片烷、三環癸烷、四環十二烷等。
作為在Ra’14 之芳香族烴基,可列舉與在Ra104 之芳香族烴基相同者。其中,Ra’14 較佳為從碳數6~15之芳香族烴環,去除1個以上氫原子之基,更佳為從苯、萘、蒽或菲,去除1個以上氫原子之基,再更佳為從苯、萘或蒽,去除1個以上氫原子之基,特佳為從萘或蒽,去除1個以上氫原子之基,最佳為從萘去除1個以上氫原子之基。 作為Ra’14 可具有之取代基,可列舉與Ra104 可具有之取代基相同者。
式(a1-r2-4)中之Ra’14 為萘基時,與在前述式(a1-r2-4)之第3級碳原子鍵結之位置,可為萘基之1位或2位的任一位。 式(a1-r2-4)中之Ra’14 為蒽基時,與在前述式(a1-r2-4)之第3級碳原子鍵結之位置,可為蒽基之1位、2位或9位的任一位。
將前述式(a1-r2-1)表示之基之具體例列舉於以下。
Figure 02_image025
Figure 02_image027
Figure 02_image029
將前述式(a1-r2-2)表示之基之具體例列舉於以下。
Figure 02_image031
Figure 02_image033
Figure 02_image035
將前述式(a1-r2-3)表示之基之具體例列舉於以下。
Figure 02_image037
將前述式(a1-r2-4)表示之基之具體例列舉於以下。
Figure 02_image039
第3級烷基氧基羰基酸解離性基: 前述極性基當中,作為保護羥基之酸解離性基,例如可列舉下述一般式(a1-r-3)表示之酸解離性基(以下,為了方便有稱為「第3級烷基氧基羰基酸解離性基」的情況)。
Figure 02_image041
[式中,Ra’7 ~Ra’9 分別為烷基]。
式(a1-r-3)中,Ra’7 ~Ra’9 較佳為分別為碳數1~5之烷基,更佳為碳數1~3之烷基。 又,各烷基的合計之碳數較佳為3~7,更佳為碳數3~5,最佳為碳數3~4。
作為構成單位(a1),可列舉衍生自與α位的碳原子鍵結之氫原子可被取代基取代之丙烯酸酯的構成單位、衍生自丙烯醯胺的構成單位、衍生自羥基苯乙烯或是羥基苯乙烯衍生物的構成單位在羥基之氫原子的至少一部分,藉由包含前述酸分解性基之取代基保護的構成單位、衍生自乙烯基苯甲酸或是乙烯基苯甲酸衍生物的構成單位在-C(=O)-OH之氫原子的至少一部分,藉由前述包含酸分解性基之取代基保護的構成單位等。
作為構成單位(a1),上述當中,較佳為衍生自與α位的碳原子鍵結之氫原子可被取代基取代之丙烯酸酯的構成單位。 作為該構成單位(a1)之較佳的具體例,可列舉下述一般式(a1-1)或(a1-2)表示之構成單位。
Figure 02_image043
[式中,R為氫原子、碳數1~5之烷基或碳數1~5之鹵素化烷基。Va1 為可具有醚鍵之2價烴基。na1 為0~2之整數。Ra1 為上述之一般式(a1-r-1)或(a1-r-2)表示之酸解離性基。Wa1 為na2 +1價烴基,na2 為1~3之整數,Ra2 為上述之一般式(a1-r-1)或(a1-r-3)表示之酸解離性基]。
前述式(a1-1)中之R係與前述一般式(a0-1)中之R相同。作為前述式(a1-1)中之R,可列舉與前述一般式(a0-1)中之R所列舉者相同者,較佳之例亦相同。
前述式(a1-1)中,在Va1 之2價烴基可為脂肪族烴基,亦可為芳香族烴基。作為在Va1 之2價烴基,可列舉與作為在前述一般式(a0-1)中之Va01 之可具有取代基之2價烴基所列舉之基相同者,較佳之例亦相同。
前述式(a1-1)中,Ra1 為上述式(a1-r-1)或(a1-r-2)表示之酸解離性基。
前述式(a1-2)中,在Wa1 之na2 +1價烴基可為脂肪族烴基,亦可為芳香族烴基。該脂肪族烴基係意指不具有芳香族性之烴基,可為飽和,亦可為不飽和,通常較佳為飽和。作為前述脂肪族烴基,可列舉直鏈狀或分枝鏈狀之脂肪族烴基、於構造中包含環之脂肪族烴基,或是組合直鏈狀或分枝鏈狀之脂肪族烴基與於構造中包含環之脂肪族烴基之基。 前述na2 +1價較佳為2~4價,更佳為2或3價。
前述式(a1-2)中,Ra2 為上述之一般式(a1-r-1)或(a1-r-3)表示之酸解離性基。
於以下表示前述式(a1-1)表示之構成單位之具體例。以下之各式中,Rα表示氫原子、甲基或三氟甲基。
Figure 02_image045
Figure 02_image047
Figure 02_image049
Figure 02_image051
Figure 02_image053
Figure 02_image055
Figure 02_image057
Figure 02_image059
(A1)成分所具有之構成單位(a1)可為1種亦可為2種以上。 其中,作為構成單位(a1),較佳為下述一般式(a1-1-1)表示之構成單位。
Figure 02_image061
[式中,Ra1 ”為一般式(a1-r2-1)、(a1-r2-3)或(a1-r2-4)表示之酸解離性基]。
前述式(a1-1-1)中,R、Va1 及na1 係與前述式(a1-1)中之R、Va1 及na1 相同。 針對一般式(a1-r2-1)、(a1-r2-3)或(a1-r2-4)表示之酸解離性基之說明係如上述。
前述式(a1-1-1)中,Ra1 ”係上述當中,較佳為一般式(a1-r2-1)表示之酸解離性基。
(A1)成分中之構成單位(a1)的比例相對於構成該(A1)成分之全構成單位的合計(100莫耳%),較佳為5~80莫耳%,更佳為10~75莫耳%,再更佳為30~70莫耳%,特佳為40~60莫耳%。 由於可將構成單位(a1)的比例定在前述之較佳的範圍內,可適當確保脫保護反應的效率與顯影液溶解性,故變成更容易得到本發明之效果。
針對構成單位(a10): 構成單位(a10)為下述一般式(a10-1)表示之構成單位。
Figure 02_image063
[式中,R為氫原子、碳數1~5之烷基或碳數1~5之鹵素化烷基。Yax1 為單鍵或2價連結基。Wax1 為可具有取代基之芳香族烴基。nax1 為1以上之整數]。
前述式(a10-1)中之R係與前述一般式(a0-1)中之R相同。作為前述式(a10-1)中之R,可列舉與前述一般式(a0-1)中之R所列舉者相同者,較佳之例亦相同。
前述式(a10-1)中,Yax1 為單鍵或2價連結基。 前述之化學式中,作為在Yax1 之2價連結基,雖並未特別限定,但可列舉可具有取代基之2價烴基、包含雜原子之2價連結基等作為合適者。作為在Yax1 之2價連結基,可列舉與前述一般式(a0-1)中之Va01 所列者相同者。 其中,作為Yax1 ,較佳為單鍵、酯鍵[-C(=O)-O-、-O-C(=O)-]、醚鍵(-O-)、直鏈狀或是分枝鏈狀之伸烷基或此等之組合,更佳為單鍵、酯鍵[-C(=O)-O-、-O-C(=O)-]。
前述式(a10-1)中,Wax1 為可具有取代基之芳香族烴基。 作為在Wax1 之芳香族烴基,可列舉從可具有取代基之芳香環,去除(nax1 +1)個之氫原子之基。於此之芳香環若為具有4n+2個π電子之環狀共軛系,則並未特別限定,可為單環式亦可為多環式。芳香環之碳數較佳為5~30,更佳為碳數5~20,再更佳為碳數6~15,特佳為碳數6~12。作為該芳香環,具體而言,可列舉苯、萘、蒽、菲等之芳香族烴環;構成前述芳香族烴環之碳原子的一部分被雜原子取代之芳香族雜環等。作為在芳香族雜環之雜原子,可列舉氧原子、硫原子、氮原子等。作為芳香族雜環,具體而言,可列舉吡啶環、噻吩環等。 又,作為在Wax1 之芳香族烴基,亦可列舉從包含2個以上可具有取代基之芳香環的芳香族化合物(例如聯苯、茀等),去除(nax1 +1)個之氫原子之基。 上述當中,作為Wax1 ,較佳為從苯、萘、蒽或聯苯去除(nax1 +1)個氫原子之基,更佳為從苯或萘去除(nax1 +1)個氫原子之基,再更佳為從苯去除(nax1 +1)個氫原子之基。
在Wax1 之芳香族烴基可具有取代基亦可不具有取代基。作為前述取代基,例如可列舉烷基、烷氧基、鹵素原子、鹵素化烷基等。作為前述取代基之烷基、烷氧基、鹵素原子、鹵素化烷基,可列舉與作為在Yax1 之環狀之脂肪族烴基的取代基所列舉者相同者。前述取代基較佳為碳數1~5之直鏈狀或是分枝鏈狀之烷基,更佳為碳數1~3之直鏈狀或是分枝鏈狀之烷基,再更佳為乙基或甲基,特佳為甲基。在Wax1 之芳香族烴基較佳為不具有取代基。
前述式(a10-1)中,nax1 為1以上之整數,較佳為1~10之整數,更佳為1~5之整數,再更佳為1、2或3,特佳為1或2。
於以下表示前述式(a10-1)表示之構成單位(a10)之具體例。 以下之各式中,Rα表示氫原子、甲基或三氟甲基。
Figure 02_image065
Figure 02_image067
Figure 02_image069
Figure 02_image071
(A1)成分所具有之構成單位(a10)可為1種,亦可為2種以上。 (A1)成分具有構成單位(a10)時,(A1)成分中之構成單位(a10)的比例,相對於構成(A1)成分之全構成單位的合計(100莫耳%),較佳為5~80莫耳%,更佳為10~75莫耳%,再更佳為30~70莫耳%,特佳為40~60莫耳%。 藉由將構成單位(a10)的比例定在前述之較佳的範圍內,提昇於阻劑膜中供給質子之效率,且變成容易確保顯影液溶解性。
針對構成單位(a2): (A1)成分可為具有包含含有內酯之環式基、含有 -SO2 -之環式基或含有碳酸酯之環式基的構成單位(a2)(惟,排除相當於構成單位(a0)者)者。 構成單位(a2)之含有內酯之環式基、含有-SO2 -之環式基或含有碳酸酯之環式基,將(A1)成分使用在阻劑膜的形成的情況下,於提高對阻劑膜之基板的密著性上為有效者。又,藉由具有構成單位(a2),藉由例如適當調整酸擴散長、提高對阻劑膜之基板的密著性、適當調整顯影時之溶解性等之效果,使得微影特性等變良好。
作為在構成單位(a2)之含有內酯之環式基,並未特別限定,可使用任意者。具體而言,可列舉分別以下述一般式(a2-r-1)~(a2-r-7)表示之基。
Figure 02_image073
[式中,Ra’21 分別獨立為氫原子、烷基、烷氧基、鹵素原子、鹵素化烷基、羥基、-COOR”、-OC(=O)R”、羥基烷基或氰基;R”為氫原子、烷基、含有內酯之環式基、含有碳酸酯之環式基或含有-SO2 -之環式基;A”為可包含氧原子(-O-)或是硫原子(-S-)之碳數1~5之伸烷基、氧原子或硫原子,n’為0~2之整數,m’為0或1]。
前述一般式(a2-r-1)~(a2-r-7)中,作為在Ra’21 之烷基,較佳為碳數1~6之烷基。該烷基較佳為直鏈狀或分枝鏈狀。具體而言,可列舉甲基、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。此等當中,較佳為甲基或乙基,特佳為甲基。 作為在Ra’21 之烷氧基,較佳為碳數1~6之烷氧基。該烷氧基較佳為直鏈狀或分枝鏈狀。具體而言,可列舉連結作為在前述Ra’21 之烷基所列舉之烷基與氧原子(-O-)之基。 作為在Ra’21 之鹵素原子,較佳為氟原子。 作為在Ra’21 之鹵素化烷基,可列舉在前述Ra’21 之烷基之氫原子的一部分或全部被前述鹵素原子取代之基。作為該鹵素化烷基,較佳為氟化烷基,特佳為全氟烷基。
在Ra’21 之-COOR”、-OC(=O)R”中,R”皆為氫原子、烷基、含有內酯之環式基、含有碳酸酯之環式基或含有-SO2 -之環式基。 作為在R”之烷基,可為直鏈狀、分枝鏈狀、環狀之任一種,碳數較佳為1~15。 R”為直鏈狀或是分枝鏈狀之烷基時,較佳為碳數1~10,更佳為碳數1~5,特佳為甲基或乙基。 R”為環狀之烷基時,較佳為碳數3~15,更佳為碳數4~12,最佳為碳數5~10。具體而言,可例示從可被氟原子或氟化烷基取代可不被取代之單環烷烴,去除1個以上之氫原子之基;從聯環烷烴、三環烷烴、四環烷烴等之聚環烷烴,去除1個以上之氫原子之基等。更具體而言,可列舉從環戊烷、環己烷等之單環烷烴,去除1個以上之氫原子之基;從金剛烷、降冰片烷、異冰片烷、三環癸烷、四環十二烷等之聚環烷烴,去除1個以上之氫原子之基等。 作為在R”之含有內酯之環式基,可列舉與分別以前述一般式(a2-r-1)~(a2-r-7)表示之基相同者。 作為在R”之含有碳酸酯之環式基,係與後述之含有碳酸酯之環式基相同,具體而言,可列舉分別以一般式(ax3-r-1)~(ax3-r-3)表示之基。 作為在R”之含有-SO2 -之環式基,係與後述之含有 -SO2 -之環式基相同,具體而言,可列舉分別以一般式(a5-r-1)~(a5-r-4)表示之基。 作為在Ra’21 之羥基烷基,較佳為碳數為1~6者,具體而言,可列舉在前述Ra’21 之烷基之氫原子的至少1個被羥基取代之基。
前述一般式(a2-r-2)、(a2-r-3)、(a2-r-5)中,作為在A”之碳數1~5之伸烷基,較佳為直鏈狀或分枝鏈狀之伸烷基,可列舉亞甲基、伸乙基、n-伸丙基、異伸丙基等。該伸烷基包含氧原子或硫原子時,作為其具體例,可列舉於前述伸烷基的末端或碳原子間介在-O-或-S-之基,例如可列舉O-CH2 -、-CH2 -O-CH2 -、-S-CH2 -、-CH2 -S-CH2 -等。作為A”,較佳為碳數1~5之伸烷基或-O-,更佳為碳數1~5之伸烷基,最佳為亞甲基。
於下述列舉分別以一般式(a2-r-1)~(a2-r-7)表示之基的具體例。
Figure 02_image075
Figure 02_image077
所謂「含有-SO2 -之環式基」,係表示於其環骨架中含有包含-SO2 -之環的環式基,具體而言,係在 -SO2 -之硫原子(S)形成環式基之環骨架的一部分之環式基。將於其環骨架中包含-SO2 -之環作為第一個環數算,僅為該環時稱為單環式基,進而具有其他環構造時,無論其構造,皆稱為多環式基。含有-SO2 -之環式基可為單環式基,亦可為多環式基。 含有-SO2 -之環式基特佳為於其環骨架中包含-O-SO2 -之環式基,亦即含有-O-SO2 -中之-O-S-形成環骨架的一部分之磺內酯(sultone)環的環式基。 作為含有-SO2 -之環式基,更具體而言,可列舉分別以下述一般式(a5-r-1)~(a5-r-4)表示之基。
Figure 02_image079
[式中,Ra’51 分別獨立為氫原子、烷基、烷氧基、鹵素原子、鹵素化烷基、羥基、-COOR”、-OC(=O)R”、羥基烷基或氰基;R”為氫原子、烷基、含有內酯之環式基、含有碳酸酯之環式基或含有-SO2 -之環式基;A”為可包含氧原子或是硫原子之碳數1~5之伸烷基、氧原子或硫原子,n’為0~2之整數]。
前述一般式(a5-r-1)~(a5-r-2)中,A”係與前述一般式(a2-r-2)、(a2-r-3)、(a2-r-5)中之A”相同。 作為在Ra’51 之烷基、烷氧基、鹵素原子、鹵素化烷基、-COOR”、-OC(=O)R”、羥基烷基,可列舉與分別於針對前述一般式(a2-r-1)~(a2-r-7)中之Ra’21 之說明所列舉者相同者。 於下述列舉分別以一般式(a5-r-1)~(a5-r-4)表示之基的具體例。式中之「Ac」表示乙醯基。
Figure 02_image081
Figure 02_image083
Figure 02_image085
所謂「含有碳酸酯之環式基」,係表示於其環骨架中含有包含-O-C(=O)-O-之環(碳酸酯環)的環式基。將碳酸酯環第一個環數算,僅為碳酸酯環時稱為單環式基,進而具有其他環構造時,無論其構造,皆稱為多環式基。有碳酸酯之環式基可為單環式基,亦可為多環式基。 作為含有碳酸酯環之環式基,並未特別限定,可使用任意者。具體而言,可列舉分別以下述一般式(ax3-r-1)~(ax3-r-3)表示之基。
Figure 02_image087
[式中,Ra’x31 分別獨立為氫原子、烷基、烷氧基、鹵素原子、鹵素化烷基、羥基、-COOR”、-OC(=O)R”、羥基烷基或氰基;R”為氫原子、烷基、含有內酯之環式基、含有碳酸酯之環式基或含有-SO2 -之環式基;A”為可包含氧原子或是硫原子之碳數1~5之伸烷基、氧原子或硫原子,p’為0~3之整數,q’為0或1]。
前述一般式(ax3-r-2)~(ax3-r-3)中,A”係與前述一般式(a2-r-2)、(a2-r-3)、(a2-r-5)中之A”相同。 作為在Ra’31 之烷基、烷氧基、鹵素原子、鹵素化烷基、-COOR”、-OC(=O)R”、羥基烷基,可列舉與分別於針對前述一般式(a2-r-1)~(a2-r-7)中之Ra’21 之說明所列舉者相同者。 於下述列舉分別以一般式(ax3-r-1)~(ax3-r-3)表示之基的具體例。
Figure 02_image089
作為構成單位(a2),其中,較佳為衍生自與α位的碳原子鍵結之氫原子可被取代基取代之丙烯酸酯的構成單位。 該構成單位(a2)較佳為下述一般式(a2-1)表示之構成單位。
Figure 02_image091
[式中,R為氫原子、碳數1~5之烷基或碳數1~5之鹵素化烷基。Ya21 為單鍵或2價連結基。La21 為-O-、-COO-、-CON(R’)-、-OCO-、-CONHCO-或-CONHCS-,R’表示氫原子或甲基。惟,La21 為-O-時,Ya21 不會成為-CO-。Ra21 為含有內酯之環式基、含有碳酸酯之環式基或含有 -SO2 -之環式基]。
前述式(a2-1)中之R係與前述一般式(a0-1)中之R相同。作為前述式(a2-1)中之R,可列舉與於前述一般式(a0-1)中之R所列舉者相同者,較佳之例亦相同。
前述式(a2-1)中,作為在Ya21 之2價連結基,雖並未特別限定,但可適合列舉可具有取代基之2價烴基、包含雜原子之2價連結基等。作為在Ya21 之2價連結基,可列舉與於前述一般式(a0-1)中之Va01 所列舉者相同者。
其中,作為Ya21 ,較佳為單鍵、酯鍵[ -C(=O)-O-]、醚鍵(-O-)、直鏈狀或是分枝鏈狀之伸烷基或此等之組合。
前述式(a2-1)中,Ra21 為含有內酯之環式基、含有-SO2 -之環式基或含有碳酸酯之環式基。 作為在Ra21 之含有內酯之環式基、含有-SO2 -之環式基、含有碳酸酯之環式基,可分別適合列舉分別以前述之一般式(a2-r-1)~(a2-r-7)表示之基、分別以一般式(a5-r-1)~(a5-r-4)表示之基、分別以一般式(ax3-r-1)~(ax3-r-3)表示之基。 其中,較佳為含有內酯之環式基或含有-SO2 -之環式基,更佳為分別以前述一般式(a2-r-1)、(a2-r-2)、(a2-r-6)或(a5-r-1)表示之基。具體而言,更佳為分別以前述化學式(r-lc-1-1)~(r-lc-1-7)、(r-lc-2-1)~(r-lc-2-18)、(r-lc-6-1)、(r-sl-1-1)、(r-sl-1-18)表示之任一者之基。
(A1)成分所具有之構成單位(a2)可為1種,亦可為2種以上。 (A1)成分具有構成單位(a2)時,構成單位(a2)的比例,相對於構成該(A1)成分之全構成單位的合計(100莫耳%),較佳為5~50莫耳%,更佳為10~40莫耳%,再更佳為15~35莫耳%,特佳為20~30莫耳%。 將構成單位(a2)的比例定為較佳之下限值以上時,藉由前述之效果,充分得到藉由含有構成單位(a2)之效果,為上限值以下時,可取得與其他構成單位的平衡,各種之微影特性變良好。
針對構成單位(a3): (A1)成分可具有包含含有極性基之脂肪族烴基的構成單位(a3)(惟,排除相當於構成單位(a1)或構成單位(a2)者)。藉由(A1)成分具有構成單位(a3),提高(A)成分之親水性,有助於解析性之提昇。又,可適當調整酸擴散長。
作為極性基,可列舉羥基、氰基、羧基、烷基之氫原子的一部分被氟原子取代之羥基烷基等,特佳為羥基。 作為脂肪族烴基,可列舉碳數1~10之直鏈狀或分枝鏈狀之烴基(較佳為伸烷基),或環狀之脂肪族烴基(環式基)。作為該環式基,可為單環式基,亦可為多環式基,例如在ArF準分子雷射用阻劑組成物用之樹脂,可從多數提案當中,適當選擇使用。
該環式基為單環式基時,更佳為碳數為3~10。其中,更佳為衍生自包含羥基、氰基、羧基或烷基之氫原子的一部分被氟原子取代之含有羥基烷基的脂肪族單環式基之丙烯酸酯的構成單位。作為該單環式基,可例示從單環烷烴,去除2個以上之氫原子之基。具體而言,可列舉從環戊烷、環己烷、環辛烷等之單環烷烴,去除2個以上之氫原子之基等。此等之單環式基當中,工業上較佳為從環戊烷去除2個以上之氫原子之基、從環己烷去除2個以上之氫原子之基。
該環式基為多環式基時,該多環式基之碳數更佳為7~30。其中,更佳為衍生自包含羥基、氰基、羧基或烷基之氫原子的一部分被氟原子取代之含有羥基烷基的脂肪族多環式基之丙烯酸酯的構成單位。作為該多環式基,可例示從聯環烷烴、三環烷烴、四環烷烴等,去除2個以上之氫原子之基等。具體而言,可列舉從金剛烷、降冰片烷、異冰片烷、三環癸烷、四環十二烷等之聚環烷烴,去除2個以上之氫原子之基等。此等之多環式基當中,工業上較佳為從金剛烷去除2個以上之氫原子之基、從降冰片烷去除2個以上之氫原子之基、從四環十二烷去除2個以上之氫原子之基。
作為構成單位(a3),若為包含含有極性基之脂肪族烴基者,則並未特別限定,可使用任意者。 作為構成單位(a3),較佳為衍生自與α位的碳原子鍵結之氫原子可被取代基取代之丙烯酸酯的構成單位,且包含含有極性基之脂肪族烴基的構成單位。 作為構成單位(a3),在含有極性基之脂肪族烴基之烴基為碳數1~10之直鏈狀或分枝鏈狀之烴基時,較佳為衍生自丙烯酸之羥基乙基酯的構成單位。 又,作為構成單位(a3),在含有極性基之脂肪族烴基之該烴基為多環式基時,可列舉下述之式(a3-1)表示之構成單位、式(a3-2)表示之構成單位、式(a3-3)表示之構成單位作為較佳者;為單環式基時,可列舉式(a3-4)表示之構成單位作為較佳者。
Figure 02_image093
[式中,R係與前述相同,j為1~3之整數,k為1~3之整數,t’為1~3之整數,l為0~5之整數,s為1~3之整數]。
式(a3-1)中,j較佳為1或2,更佳為1。j為2時,羥基與金剛烷基之3位與5位鍵結者。j為1時,較佳為羥基與金剛烷基之3位鍵結者。j較佳為1,特佳為羥基與金剛烷基之3位鍵結者。
式(a3-2)中,k較佳為1。較佳為氰基與降莰基之5位或6位鍵結。
式(a3-3)中,t’較佳為1。l較佳為1。s較佳為1。此等較佳為於丙烯酸之羧基的末端鍵結2-降莰基或3-降莰基。較佳為氟化烷基醇與降莰基之5或6位鍵結。
式(a3-4)中,t’較佳為1或2。l較佳為0或1。s較佳為1。較佳為氟化烷基醇與環己基之3或5位鍵結。
(A1)成分所具有之構成單位(a3)可為1種亦可為2種以上。 (A1)成分具有構成單位(a3)時,構成單位(a3)的比例,相對於構成該(A1)成分之全構成單位的合計(100莫耳%),較佳為1~30莫耳%,更佳為2~25莫耳%,再更佳為5~20莫耳%。 藉由將構成單位(a3)的比例定為較佳之下限值以上,藉由前述之效果,充分得到藉由含有構成單位(a3)之效果,為較佳之上限值以下時,可取得與其他構成單位的平衡,使得各種之微影特性變良好。
針對構成單位(a4): (A1)成分可具有包含酸非解離性之脂肪族環式基的構成單位(a4)。 藉由(A1)成分具有構成單位(a4),提昇所形成之阻劑圖型的乾式蝕刻耐性。又,提高(A)成分之疏水性。疏水性之提昇尤其是溶劑顯影製程的情況,有助於解析性、阻劑圖型形狀等之提昇。 在構成單位(a4)之「酸非解離性環式基」,係藉由曝光,於該阻劑組成物中產生酸時(例如,於藉由曝光而產生酸之構成單位或從(B)成分產生酸時),該酸即使作用亦不會解離,直接殘留在該構成單位中之環式基。
作為構成單位(a4),較佳為例如衍生自包含酸非解離性之脂肪族環式基之丙烯酸酯的構成單位等。該環式基可使用作為使用在ArF準分子雷射用、KrF準分子雷射用(較佳為ArF準分子雷射用)等之阻劑組成物的樹脂成分者自以往所知悉之多數者。 該環式基從工業上取得容易等之點來看,特佳為選自三環癸基、金剛烷基、四環十二烷基、異莰基、降莰基中之至少1種。此等之多環式基可將碳數1~5之直鏈狀或分枝鏈狀之烷基作為取代基具有。 作為構成單位(a4),具體而言,可例示分別以下述一般式(a4-1)~(a4-7)表示之構成單位。
Figure 02_image095
[式中,Rα係與前述相同]。
(A1)成分所具有之構成單位(a4)可為1種亦可為2種以上。 (A1)成分具有構成單位(a4)時,構成單位(a4)的比例相對於構成該(A1)成分之全構成單位的合計(100莫耳%),較佳為1~40莫耳%,更佳為5~20莫耳%。 藉由將構成單位(a4)的比例定為較佳之下限值以上,充分得到藉由含有構成單位(a4)之效果,另一方面,藉由定為較佳之上限值以下,取得與其他構成單位的平衡變容易。
針對構成單位(st): 構成單位(st)係衍生自苯乙烯或苯乙烯衍生物的構成單位。所謂「衍生自苯乙烯的構成單位」,係意指分裂苯乙烯之乙烯性雙鍵而構成之構成單位。所謂「衍生自苯乙烯衍生物的構成單位」,係意指分裂苯乙烯衍生物之乙烯性雙鍵而構成之構成單位(惟,排除相當於構成單位(a10)者)。
所謂「苯乙烯衍生物」,係意指苯乙烯之至少一部分的氫原子被取代基取代之化合物。作為苯乙烯衍生物,例如可列舉苯乙烯之α位的氫原子被取代基取代者、苯乙烯之苯環的1個以上之氫原子被取代基取代者、苯乙烯之α位的氫原子及苯環的1個以上之氫原子被取代基取代者等。
作為取代苯乙烯之α位的氫原子的取代基,可列舉碳數1~5之烷基或碳數1~5之鹵素化烷基。 作為前述碳數1~5之烷基,較佳為碳數1~5之直鏈狀或分枝鏈狀之烷基,具體而言,可列舉甲基、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。 前述碳數1~5之鹵素化烷基,係前述碳數1~5之烷基之氫原子的一部分或全部被鹵素原子取代之基。作為該鹵素原子,特佳為氟原子。 作為取代苯乙烯之α位的氫原子的取代基,較佳為碳數1~5之烷基或碳數1~5之氟化烷基,更佳為碳數1~3之烷基或碳數1~3之氟化烷基,從工業上之取得的容易性來看,再更佳為甲基。
作為取代苯乙烯之苯環的氫原子的取代基,例如可列舉烷基、烷氧基、鹵素原子、鹵素化烷基等。 作為前述取代基之烷基,較佳為碳數1~5之烷基,更佳為甲基、乙基、丙基、n-丁基、tert-丁基。 作為前述取代基之烷氧基,較佳為碳數1~5之烷氧基,更佳為甲氧基、乙氧基、n-丙氧基、iso-丙氧基、n-丁氧基、tert-丁氧基,再更佳為甲氧基、乙氧基。 作為前述取代基之鹵素原子,較佳為氟原子。 作為前述取代基之鹵素化烷基,例如可列舉前述烷基之氫原子的一部分或全部被前述鹵素原子取代之基。 作為取代苯乙烯之苯環的氫原子的取代基,較佳為碳數1~5之烷基,更佳為甲基或乙基,再更佳為甲基。
作為構成單位(st),較佳為衍生自苯乙烯的構成單位,或衍生自苯乙烯之α位的氫原子被碳數1~5之烷基或是碳數1~5之鹵素化烷基取代之苯乙烯衍生物的構成單位,更佳為衍生自苯乙烯的構成單位,或衍生自苯乙烯之α位的氫原子被甲基取代之苯乙烯衍生物的構成單位,再更佳為衍生自苯乙烯的構成單位。
(A1)成分所具有之構成單位(st)可為1種亦可為2種以上。 (A1)成分具有構成單位(st)時,構成單位(st)的比例相對於構成該(A1)成分之全構成單位的合計(100莫耳%),較佳為1~30莫耳%,更佳為3~20莫耳%。
阻劑組成物所含有之(A1)成分可1種單獨使用,亦可併用2種以上。 在本實施形態之阻劑組成物,(A1)成分可列舉具有構成單位(a0)之重複構造的高分子化合物。 作為較佳之(A1)成分,可列舉具有構成單位(a0)與其他構成單位的重複構造的高分子化合物。作為(A1)成分,例如可列舉具有構成單位(a0)與構成單位(a1)之重複構造的高分子化合物等。 除了上述2個各構成單位的組合,進而作為第3個或3個以上之構成單位,可將上述說明之構成單位配合適當所期望的效果進行組合。例如作為(A1)成分,可列舉具有構成單位(a0)與構成單位(a1)與構成單位(a2)之重複構造的高分子化合物;及具有構成單位(a0)與構成單位(a1)與構成單位(a3)之重複構造的高分子化合物等。
其中,作為(A1)成分,較佳為具有構成單位(a0)與構成單位(a1)的重複構造的高分子化合物。 此情況下,再該高分子化合物之構成單位(a0)與構成單位(a1)的莫耳比(構成單位(a0):構成單位(a1))較佳為2:8~8:2,更佳為3:7~7:3,再更佳為4:6~6:4。
該(A1)成分可藉由將衍生各構成單位之單體溶解在聚合溶媒,並於此加入例如偶氮雙異丁腈(AIBN)、偶氮雙異丁酸二甲酯(例如V-601等)等之自由基聚合起始劑進行聚合來製造。 或者,該(A1)成分可藉由將衍生構成單位(a0)之單體、與如有必要衍生構成單位(a0)以外之構成單位的單體溶解在聚合溶媒,並於此加入如上述之自由基聚合起始劑進行聚合,然後,進行脫保護反應來製造。 尚,聚合時,藉由併用例如如HS-CH2 -CH2 -CH2 -C(CF3 )2 -OH之鏈轉移劑來使用,可於末端導入-C(CF3 )2 -OH基。如此,導入烷基之氫原子的一部分被氟原子取代之羥基烷基的共聚物,對顯影缺陷之減低或LER(Line Edge Roughness:線側壁之不均一的凹凸)之減低為有效。
(A1)成分的重量平均分子量(Mw)(藉由凝膠滲透層析(GPC)之聚苯乙烯換算基準)並非被特別限定者,較佳為1000~50000,更佳為2000~30000,再更佳為3000~20000。 (A1)成分之Mw為此範圍之較佳的上限值以下時,為了作為阻劑使用,有對阻劑溶劑充分的溶解性,為此範圍之較佳的下限值以上時,耐乾式蝕刻性或阻劑圖型剖面形狀良好。 (A1)成分的分散度(Mw/Mn)並未特別限定,較佳為1.0~4.0,更佳為1.0~3.0,特佳為1.0~2.0。尚,Mn表示數平均分子量。
•針對(A2)成分 本實施形態之阻劑組成物作為(A)成分,可併用並非前述(A1)成分之藉由酸的作用,使得對於顯影液之溶解性變化的基材成分(以下稱為「(A2)成分」)。 作為(A2)成分,並未特別限定,從作為化學增幅型阻劑組成物用之基材成分自以往已知悉的多數者中任意選擇使用即可。 (A2)成分可單獨使用高分子化合物或低分子化合物之1種,亦可組合2種以上使用。
(A)成分中之(A1)成分的比例相對於(A)成分的總質量,較佳為25質量%以上,更佳為50質量%以上,再更佳為75質量%以上,亦可為100質量%。該比例為25質量%以上時,變成易形成高感度化、以及缺陷、解析性及粗糙度改善等之各種之微影特性優異之阻劑圖型。
本實施形態之阻劑組成物中,(A)成分的含量因應所欲形成之阻劑膜厚等進行調整即可。
<酸產生劑成分(B)> 本實施形態之阻劑組成物除了(A)成分,係進一步含有藉由曝光而產生酸之酸產生劑成分(B)((B)成分)。在本實施形態,(B)成分係包含下述一般式(b1)表示之化合物(B1)(以下,有稱為「(B1)成分」的情況)。
•針對(B1)成分 (B1)成分為下述一般式(b1)表示之化合物。(B1)成分藉由與具有上述之構成單位(a0)的(A1)成分一起使用,可提昇感度及缺陷改善等之微影特性。
Figure 02_image097
[式中,Yb01 表示2價連結基或單鍵。Lb01 表示-C(=O)-O-、-O-C(=O)-、-O-或-O-C(=O)-Lb011 -,Lb011 表示碳數1~3之伸烷基。Rb01 ~Rb03 分別獨立表示烷基,Rb01 ~Rb03 之2個以上可彼此鍵結,形成環構造。Rb04 ~Rb06 分別獨立表示烷基、烷氧基、鹵素原子、鹵素化烷基、羥基、羰基或硝基。nb04 表示0~4之整數,nb05 ~nb06 分別獨立表示0~5之整數。X- 表示對陰離子]。
{陽離子部} 前述式(b1)中,Yb01 表示2價連結基或單鍵。作為在Yb01 之2價連結基,雖並未特別限定,但可列舉可具有取代基之2價烴基、包含雜原子之2價連結基等作為合適者。作為在Yb01 之2價連結基,可列舉與於前述一般式(a0-1)中之Va01 所列舉者相同者。 其中,作為在Yb01 之2價連結基,較佳為可包含氧原子之烴基。作為前述烴基,較佳為碳數1~10,更佳為碳數1~6,再更佳為碳數1~3,特佳為碳數1或2。前述烴基較佳為脂肪族烴基,更佳為直鏈狀或是分枝鏈狀之脂肪族烴基,再更佳為直鏈狀或是分枝鏈狀之伸烷基。 作為Yb01 ,較佳為單鍵或可包含醚鍵或是酯鍵之碳數1~6之直鏈狀或是分枝鏈狀之伸烷基,更佳為單鍵、可包含醚鍵或是酯鍵之碳數1~3之直鏈狀或是分枝鏈狀之伸烷基,再更佳為單鍵、-O-CH2 -、-C(=O)-O-CH2 -或-O-CH2 -C(=O)-O-CH2 -。
前述式(b1)中,Lb01 表示-C(=O)-O-、-O-C(=O)-、-O-或-O-C(=O)-Lb011 -,Lb011 表示碳數1~3之伸烷基。Lb011 較佳為伸乙基或亞甲基,更佳為亞甲基。 作為Lb01 ,較佳為-C(=O)-O-或-O-C(=O)-,更佳為 -C(=O)-O-。
前述式(b1)中,Rb01 ~Rb03 分別獨立表示烷基,Rb01 ~Rb03 之2個以上可彼此鍵結,形成環構造。在Rb01 ~Rb03 之烷基較佳為碳數1~12,更佳為碳數2~10。Rb01 ~Rb03 較佳為該等之碳數的合計為5以上,更佳為6以上。在Rb01 ~Rb03 之烷基,可為直鏈狀,亦可為分枝鏈狀,亦可為環狀。 該直鏈狀之烷基較佳為碳數1~10,更佳為碳數1~6。作為具體例,可列舉甲基、乙基、n-丙基、n-丁基、n-戊基、n-己基等。 該分枝鏈狀之烷基較佳為碳數3~10,更佳為碳數3~6。作為具體例,可列舉異丙基、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。 該環狀之烷基較佳為碳數3~12,更佳為碳數3~10。作為具體例,該環狀之烷基可為單環式,亦可為多環式。作為單環式烷基,較佳為從單環烷烴去除1個氫原子之基,作為該單環烷烴,較佳為碳數3~6者,具體而言,可列舉環戊烷、環己烷等。作為多環式基烷基,較佳為從聚環烷烴去除1個氫原子之基。作為該聚環烷烴,較佳為碳數7~12者,具體而言,可列舉金剛烷、降冰片烷、異冰片烷、三環癸烷、四環十二烷等。
Rb01 ~Rb03 係其2個以上可彼此鍵結,形成環構造。Rb01 ~Rb03 之2個以上彼此鍵結而形成之環構造,較佳為碳數3~20,更佳為碳數4~15,再更佳為碳數5~12。作為前述環構造,可列舉與作為在Rb01 ~Rb03 之環狀之烷基所列舉者相同者。
Rb01 ~Rb03 較佳為其2個以上彼此鍵結而形成環構造。前述環構造較佳為碳數5~20,更佳為碳數5~15,再更佳為碳數5~12。作為前述環構造之具體例,可列舉環戊基、環己基、金剛烷基、降莰基等。其中,作為前述環構造,較佳為環戊基、環己基或金剛烷基。
前述式(b1)中,Rb04 ~Rb06 分別獨立表示烷基、烷氧基、鹵素原子、鹵素化烷基、羥基、羰基或硝基。前述烷基、前述烷氧基、前述鹵素化烷基較佳為碳數1~10,更佳為碳數1~6,再更佳為碳數1~3,特佳為碳數1或2。前述烷基、前述烷氧基、前述鹵素化烷基雖可為直鏈狀,亦可為分枝鏈狀,亦可為環狀,但較佳為直鏈狀或是分枝鏈狀,更佳為直鏈狀。在前述鹵素原子及鹵素化烷基之鹵素原子,較佳為氟原子。
nb04 表示0~4之整數。nb04 較佳為0~3之整數,更佳為0~2之整數。nb05 ~nb06 分別獨立表示0~5之整數。nb05 ~nb06 較佳為0~3之整數,更佳為0~2之整數,再更佳為0或1。
前述式(b1)表示之化合物的陽離子部,較佳為下述一般式(b1-ca)表示之陽離子。
Figure 02_image099
[式中,Yb011 表示下述式(ca-y1-1)~(ca-y1-5)之任一者表示之2價連結基。Rb011 表示可具有取代基之環狀之烷基。Rb04 ~Rb06 及nb04 係與前述一般式(b1)相同]。
Figure 02_image101
[式中,*為與前述式(b1-ca)中之苯基的碳原子鍵結之鍵結部。**為與前述式(b1-ca)中之Rb011 鍵結之鍵結部]。
前述式(b1-ca)中之Yb011 表示式(ca-y1-1)~(ca-y1-5)之任一者表示之2價連結基。Yb011 較佳為式(ca-y1-1)或式(ca-y1-2)表示之基。
前述式(b1-ca)中之Rb011 表示可具有取代基之環狀之烷基。前述環狀之烷基較佳為碳數5~20,更佳為碳數5~15,再更佳為碳數5~12。前述環狀之烷基可為單環式基,亦可為多環式基。作為前述環狀之烷基之具體例,可列舉與作為前述式(b1)中之Rb01 ~Rb03 之2個以上彼此鍵結而形成之環構造所列舉之環狀之烷基相同者。 作為前述Rb011 之環狀之烷基可具有之取代基,可列舉直鏈狀或是分枝鏈狀之烷基。作為前述取代基之直鏈狀或是分枝鏈狀之烷基,較佳為碳數1~5,更佳為碳數1~3,再更佳為碳數1或2。
將前述式(b1-ca)表示之化合物的陽離子部之具體例示於以下。
Figure 02_image103
其中,作為陽離子部,較佳為前述式(b1-ca-2)~(b1-ca-14)之任一者表示之陽離子,更佳為(b1-ca-2)~(b1-ca-11)之任一者表示之陽離子。
{陰離子部} 前述式(b1)中,X- 表示對陰離子。作為X- ,並未特別限制,可適當使用作為阻劑組成物用之酸產生劑成分的陰離子部已知之陰離子。 例如,作為X- ,可列舉下述之一般式(b1-an1)~(b1-an3)之任一者表示之陰離子。
Figure 02_image105
[式中,R101 及R104 ~R108 分別獨立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。R104 與R105 可彼此鍵結而形成環構造。R102 為碳數1~5之氟化烷基或氟原子。Y101 為包含氧原子之2價連結基或單鍵。V101 ~V103 分別獨立為單鍵、伸烷基或氟化伸烷基。L101 ~L102 分別獨立為單鍵或氧原子。L103 ~L105 分別獨立為單鍵、-CO-或-SO2 -]。
{陰離子部} •式(b-an1)表示之陰離子 式(b-an1)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。
可具有取代基之環式基: 該環式基較佳為環狀之烴基,該環狀之烴基可為芳香族烴基,亦可為脂肪族烴基。脂肪族烴基係意指不具有芳香族性之烴基。又,脂肪族烴基可為飽和,亦可為不飽和,通常較佳為飽和。
在R101 之芳香族烴基係具有芳香環之烴基。該芳香族烴基之碳數較佳為3~30,更佳為5~30,再更佳為5~20,特佳為6~15,最佳為6~10。惟,於該碳數定為不包含在取代基之碳數者。 作為在R101 之芳香族烴基所具有之芳香環,具體而言,可列舉苯、茀、萘、蒽、菲、聯苯,或構成此等之芳香環的碳原子的一部分被雜原子取代之芳香族雜環等。作為在芳香族雜環之雜原子,可列舉氧原子、硫原子、氮原子等。 作為在R101 之芳香族烴基,具體而言,可列舉從前述芳香環,去除1個氫原子之基(芳基:例如苯基、萘基等)、前述芳香環之氫原子的1個被伸烷基取代之基(例如苄基、苯乙基、1-萘基甲基、2-萘基甲基、1-萘基乙基、2-萘基乙基等之芳基烷基等)等。前述伸烷基(芳基烷基中之烷基鏈)之碳數較佳為1~4,更佳為1~2,特佳為1。
在R101 之環狀之脂肪族烴基,可列舉於構造中包含環之脂肪族烴基。 作為於此構造中包含環之脂肪族烴基,可列舉脂環式烴基(從脂肪族烴環去除1個氫原子之基)、脂環式烴基與直鏈狀或分枝鏈狀之脂肪族烴基的末端鍵結之基、脂環式烴基介在直鏈狀或分枝鏈狀之脂肪族烴基的途中之基等。 前述脂環式烴基較佳為碳數為3~20,更佳為3~12。 前述脂環式烴基可為多環式基,亦可為單環式基。作為單環式之脂環式烴基,較佳為從單環烷烴去除1個以上氫原子之基。作為該單環烷烴,較佳為碳數3~6者,具體而言,可列舉環戊烷、環己烷等。作為多環式之脂環式烴基,較佳為從聚環烷烴去除1個以上氫原子之基,作為該聚環烷烴,較佳為碳數7~30者。其中,作為該聚環烷烴,更佳為金剛烷、降冰片烷、異冰片烷、三環癸烷、四環十二烷等之交聯環系之具有多環式骨架之聚環烷烴;具有類固醇骨架之環式基等之具有縮合環系之多環式骨架的聚環烷烴。
其中,作為在R101 之環狀之脂肪族烴基,較佳為從單環烷烴或聚環烷烴去除一個以上氫原子之基,更佳為從聚環烷烴去除一個氫原子之基,特佳為金剛烷基、降莰基,最佳為金剛烷基。
可與脂環式烴基鍵結之直鏈狀之脂肪族烴基,較佳為碳數為1~10,更佳為1~6,再更佳為1~4,最佳為1~3。作為直鏈狀之脂肪族烴基,較佳為直鏈狀之伸烷基,具體而言,可列舉亞甲基[-CH2 -]、伸乙基[ -(CH2 )2 -]、三亞甲基[-(CH2 )3 -]、四亞甲基[-(CH2 )4 -]、五亞甲基[-(CH2 )5 -]等。 可與脂環式烴基鍵結之分枝鏈狀之脂肪族烴基,較佳為碳數為2~10,更佳為3~6,再更佳為3或4,最佳為3。作為分枝鏈狀之脂肪族烴基,較佳為分枝鏈狀之伸烷基,具體而言,可列舉-CH(CH3 )-、-CH(CH2 CH3 )-、-C(CH3 )2 -、-C(CH3 )(CH2 CH3 )-、-C(CH3 )(CH2 CH2 CH3 )-、 -C(CH2 CH3 )2 -等之烷基亞甲基;-CH(CH3 )CH2 -、 -CH(CH3 )CH(CH3 )-、-C(CH3 )2 CH2 -、-CH(CH2 CH3 )CH2 -、 -C(CH2 CH3 )2 -CH2 -等之烷基伸乙基;-CH(CH3 )CH2 CH2 -、 -CH2 CH(CH3 )CH2 -等之烷基三亞甲基; -CH(CH3 )CH2 CH2 CH2 -、-CH2 CH(CH3 )CH2 CH2 -等之烷基四亞甲基等之烷基伸烷基等。作為在烷基伸烷基之烷基,較佳為碳數1~5之直鏈狀之烷基。
又,在R101 之環狀之烴基可包含如雜環等之雜原子。具體而言,可列舉分別以前述一般式(a2-r-1)~(a2-r-7)表示之含有內酯之環式基、分別以前述一般式(a5-r-1)~(a5-r-4)表示之含有-SO2 -之環式基、其他分別以下述化學式(r-hr-1)~(r-hr-16)表示之雜環式基。式中*表示與式(b-an1)中之Y101 鍵結之鍵結部。
Figure 02_image107
作為在R101 之環式基之取代基,例如可列舉烷基、烷氧基、鹵素原子、鹵素化烷基、羥基、羰基、硝基等。 作為取代基之烷基,較佳為碳數1~5之烷基,最佳為甲基、乙基、丙基、n-丁基、tert-丁基。 作為取代基之烷氧基,較佳為碳數1~5之烷氧基,更佳為甲氧基、乙氧基、n-丙氧基、iso-丙氧基、n-丁氧基、tert-丁氧基,最佳為甲氧基、乙氧基。 作為取代基之鹵素原子,較佳為氟原子。 作為取代基之鹵素化烷基,可列舉碳數1~5之烷基,例如甲基、乙基、丙基、n-丁基、tert-丁基等之氫原子的一部分或全部被前述鹵素原子取代之基。 作為取代基之羰基係取代構成環狀之烴基之亞甲基( -CH2 -)之基。
在R101 之環狀之烴基可為包含縮合脂肪族烴環與芳香環之縮合環的縮合環式基。作為前述縮合環,例如可列舉於具有交聯環系之多環式骨架的聚環烷烴,縮合1個以上之芳香環者等。作為前述交聯環系聚環烷烴之具體例,可列舉聯環[2.2.1]庚烷(降冰片烷)、聯環[2.2.2]辛烷等之聯環烷烴。作為前述縮合環式基,較佳為包含於聯環烷烴縮合2個或3個芳香環之縮合環之基,更佳為包含於聯環[2.2.2]辛烷縮合2個或3個芳香環之縮合環之基。作為在R101 之縮合環式基之具體例,可列舉下述式(r-br-1)~(r-br-2)表示。式中*表示與式(b-an1)中之Y101 鍵結之鍵結部。
Figure 02_image109
作為在R101 之縮合環式基可具有之取代基,例如可列舉烷基、烷氧基、鹵素原子、鹵素化烷基、羥基、羰基、硝基、芳香族烴基、脂環式烴基等。 作為前述縮合環式基之作為取代基之烷基、烷氧基、鹵素原子、鹵素化烷基,可列舉與作為在上述R101 之環式基的取代基所列舉者相同者。 作為前述縮合環式基之作為取代基之芳香族烴基,可列舉從芳香環去除1個氫原子之基(芳基:例如苯基、萘基等)、前述芳香環之氫原子的1個被伸烷基取代之基(例如苄基、苯乙基、1-萘基甲基、2-萘基甲基、1-萘基乙基、2-萘基乙基等之芳基烷基等)、分別以上述式(r-hr-1)~(r-hr-6)表示之雜環式基等。 作為前述縮合環式基之取代基的脂環式烴基,可列舉從環戊烷、環己烷等之單環烷烴,去除1個氫原子之基;從金剛烷、降冰片烷、異冰片烷、三環癸烷、四環十二烷等之聚環烷烴,去除1個氫原子之基;分別以前述一般式(a2-r-1)~(a2-r-7)表示之含有內酯之環式基;分別以前述一般式(a5-r-1)~(a5-r-4)表示之含有-SO2 -之環式基;分別以前述式(r-hr-7)~(r-hr-16)表示之雜環式基等。
可具有取代基之鏈狀之烷基: 作為R101 之鏈狀之烷基,可為直鏈狀或分枝鏈狀之任一種。 作為直鏈狀之烷基,較佳為碳數為1~20,更佳為1~15,最佳為1~10。 作為分枝鏈狀之烷基,較佳為碳數為3~20,更佳為3~15,最佳為3~10。具體而言,例如可列舉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。
可具有取代基之鏈狀之烯基: 作為R101 之鏈狀之烯基,可為直鏈狀或分枝鏈狀之任一種,較佳為碳數為2~10,更佳為2~5,再更佳為2~4,特佳為3。作為直鏈狀之烯基,例如可列舉乙烯基、1-丙烯基、2-丙烯基(烯丙基)、丁烯基等。作為分枝鏈狀之烯基,例如可列舉1-甲基乙烯基、1-甲基丙烯基、2-甲基丙烯基等。 作為鏈狀之烯基,上述當中,較佳為直鏈狀之烯基,更佳為乙烯基、丙烯基,特佳為乙烯基。
作為在R101 之鏈狀之烷基或烯基之取代基,例如可列舉烷氧基、鹵素原子、鹵素化烷基、羥基、羰基、硝基、胺基、在上述R101 之環式基等。
上述當中,R101 較佳為可具有取代基之環式基,更佳為可具有取代基之環狀之烴基。更具體而言,較佳為從苯基、萘基、聚環烷烴,去除1個以上之氫原子之基;分別以前述一般式(a2-r-1)~(a2-r-7)表示之含有內酯之環式基;分別以前述一般式(a5-r-1)~(a5-r-4)表示之含有-SO2 -之環式基等。
式(b-an1)中,Y101 為單鍵或包含氧原子之2價連結基。 Y101 為包含氧原子之2價連結基時,該Y101 可含有氧原子以外之原子。作為氧原子以外之原子,例如可列舉碳原子、氫原子、硫原子、氮原子等。 作為包含氧原子之2價連結基,例如可列舉氧原子(醚鍵:-O-)、酯鍵(-C(=O)-O-)、氧基羰基(-O-C(=O)-)、醯胺鍵(-C(=O)-NH-)、羰基(-C(=O)-)、碳酸酯鍵(-O-C(=O)-O-)等之非烴系之含有氧原子之連結基;該非烴系之含有氧原子之連結基與伸烷基的組合等。於此組合可進一步連結磺醯基(-SO2 -)。作為包含該氧原子之2價連結基,例如可列舉分別以下述一般式(y-al-1)~(y-al-7)表示之連結基。
Figure 02_image111
[式中,V’101 為單鍵或碳數1~5之伸烷基,V’102 為碳數1~30之2價飽和烴基]。
在V’102 之2價飽和烴基,較佳為碳數1~30之伸烷基,更佳為碳數1~10之伸烷基,再更佳為碳數1~5之伸烷基。
作為在V’101 及V’102 之伸烷基,可為直鏈狀之伸烷基,亦可為分枝鏈狀之伸烷基,較佳為直鏈狀之伸烷基。 作為在V’101 及V’102 之伸烷基,具體而言,可列舉亞甲基[-CH2 -];-CH(CH3 )-、-CH(CH2 CH3 )-、-C(CH3 )2 -、 -C(CH3 )(CH2 CH3 )-、-C(CH3 )(CH2 CH2 CH3 )-、-C(CH2 CH3 )2 -等之烷基亞甲基;伸乙基[-CH2 CH2 -];-CH(CH3 )CH2 -、 -CH(CH3 )CH(CH3 )-、-C(CH3 )2 CH2 -、-CH(CH2 CH3 )CH2 -等之烷基伸乙基;三亞甲基(n-伸丙基)[-CH2 CH2 CH2 -]; -CH(CH3 )CH2 CH2 -、-CH2 CH(CH3 )CH2 -等之烷基三亞甲基;四亞甲基[-CH2 CH2 CH2 CH2 -];-CH(CH3 )CH2 CH2 CH2 -、 -CH2 CH(CH3 )CH2 CH2 -等之烷基四亞甲基;五亞甲基[ -CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 -]等。 又,在V’101 或V’102 之前述伸烷基中之一部分亞甲基可被碳數5~10之2價脂肪族環式基取代。該脂肪族環式基,較佳為從前述式(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),進一步去除1個氫原子之2價基,更佳為環伸己基、1,5-伸金剛烷基或2,6-伸金剛烷基。
作為Y101 ,較佳為包含酯鍵之2價連結基或包含醚鍵之2價連結基,更佳為分別以上述式(y-al-1)~(y-al-5)表示之連結基。
式(b1-an1)中,V101 為單鍵、伸烷基或氟化伸烷基。在V101 之伸烷基、氟化伸烷基較佳為碳數1~4。作為在V101 之氟化伸烷基,可列舉在V101 之伸烷基之氫原子的一部分或全部被氟原子取代之基。其中,V101 較佳為單鍵或碳數1~4之氟化伸烷基。
式(b1-an1)中,R102 為氟原子或碳數1~5之氟化烷基。R102 較佳為氟原子或碳數1~5之全氟烷基,更佳為氟原子。
作為前述式(b1-an1)表示之陰離子部之具體例,例如,Y101 定為單鍵時,可列舉三氟甲烷磺酸酯陰離子或全氟丁烷磺酸酯陰離子等之氟化烷基磺酸酯陰離子;Y101 為包含氧原子之2價連結基時,可列舉下述式(an-1)~(an-3)之任一者表示之陰離子。
Figure 02_image113
[式中,R”101 為可具有取代基之脂肪族環式基、分別以上述之化學式(r-hr-1)~(r-hr-6)表示之1價雜環式基、前述式(r-br-1)或(r-br-2)表示之縮合環式基,或可具有取代基之鏈狀之烷基。R”102 為可具有取代基之脂肪族環式基、前述式(r-br-1)或(r-br-2)表示之縮合環式基、分別以前述一般式(a2-r-1)、(a2-r-3)~(a2-r-7)表示之含有內酯之環式基,或分別以前述一般式(a5-r-1)~(a5-r-4)表示之含有 -SO2 -之環式基。R”103 為可具有取代基之芳香族環式基、可具有取代基之脂肪族環式基,或可具有取代基之鏈狀之烯基。V”101 為單鍵、碳數1~4之伸烷基,或碳數1~4之氟化伸烷基。R102 為氟原子或碳數1~5之氟化烷基。v”分別獨立為0~3之整數,q”分別獨立為0~20之整數,n”為0或1]。
R”101 、R”102 及R”103 之可具有取代基之脂肪族環式基,較佳為作為在前述式(b1-an1)中之R101 之環狀之脂肪族烴基例示之基。作為前述取代基,可列舉與可取代在前述式(b1-an1)中之R101 之環狀之脂肪族烴基的取代基相同者。
在R”103 之可具有取代基之芳香族環式基,較佳為作為在前述式(b1-an1)中之R101 之環狀之烴基中之芳香族烴基例示之基。作為前述取代基,可列舉與可取代在前述式(b1-an1)中之R101 之該芳香族烴基的取代基相同者。
在R”101 之可具有取代基之鏈狀的烷基,較佳為作為在前述式(b1-an1)中之R101 之鏈狀之烷基例示之基。 在R”103 之可具有取代基之鏈狀的烯基,較佳為作為在前述式(b1-an1)中之R101 之鏈狀之烯基例示之基。
•式(b1-an2)表示之陰離子 式(b1-an2)中,R104 、R105 分別獨立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,可列舉分別與式(b1-an1)中之R101 相同者。惟,R104 、R105 可彼此鍵結而形成環。 R104 、R105 較佳為可具有取代基之鏈狀之烷基,更佳為直鏈狀或是分枝鏈狀之烷基,或直鏈狀或是分枝鏈狀之氟化烷基。 該鏈狀之烷基之碳數較佳為1~10,更佳為碳數1~7,再更佳為碳數1~3。R104 、R105 之鏈狀之烷基之碳數在上述碳數的範圍內,由對阻劑用溶劑之溶解性亦良好等之理由來看,越小越佳。又,在R104 、R105 之鏈狀之烷基,被氟原子取代之氫原子之數越多,酸之強度越強,又,由於提昇對於250nm以下之高能量光或電子束之透明性故較佳。前述鏈狀之烷基中之氟原子的比例,亦即氟化率較佳為70~100%,再更佳為90~100%,最佳為全部的氫原子被氟原子取代之全氟烷基。 式(b-an2)中,V102 、V103 分別獨立為單鍵、伸烷基或氟化伸烷基,可列舉分別與式(b1-an1)中之V101 相同者。 式(b1-an2)中,L101 、L102 分別獨立為單鍵或氧原子。
•式(b1-an3)表示之陰離子 式(b1-an3)中,R106 ~R108 分別獨立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,可列舉分別與式(b1-an1)中之R101 相同者。 式(b1-an3)中,L103 ~L105 分別獨立為單鍵、-CO-或 -SO2 -。
上述當中,作為(B1)成分之陰離子部,較佳為式(b1-an1)表示之陰離子。其中,更佳為前述式(an-1)~(an-3)之任一者表示之陰離子,再更佳為前述式(an-1)或(an-2)之任一者表示之陰離子,特佳為前述式(an-2)表示之陰離子。
其中,(B1)成分較佳為下述一般式(b1-1)表示之化合物。
Figure 02_image115
[式中,Yb011 表示以前述式(ca-y1-1)~(ca-y1-5)之任一者表示之2價連結基。Rb011 表示可具有取代基之環狀之烷基。Rb04 ~Rb06 分別獨立表示烷基、烷氧基、鹵素原子、鹵素化烷基、羥基、羰基或硝基。nb04 表示0~4之整數,nb05 ~nb06 分別獨立表示0~5之整數。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。R102 為碳數1~5之氟化烷基或氟原子。Y101 為包含氧原子之2價連結基或單鍵。V101 為單鍵或氧原子]。
於以下雖列舉(B1)成分之具體例,但並非被限定於此等。
Figure 02_image117
在本實施形態之阻劑組成物,(B1)成分可1種單獨使用,亦可併用2種以上。 本實施形態之阻劑組成物中,(B1)成分的含量相對於(A)成分100質量份,較佳為未滿50質量份,更佳為1~40質量份,再更佳為5~25質量份。藉由將(B1)成分的含量定在前述之較佳的範圍內,可更加抑制缺陷發生,更容易得到本發明之效果。
•針對(B2)成分 本實施形態之阻劑組成物於不損害本發明之效果的範圍,可含有(B1)成分以外之酸產生劑成分(以下稱為「(B2)成分」)。 作為(B2)成分,並未特別限定,可使用目前為止作為化學增幅型阻劑組成物用之酸產生劑所提案者。 作為這般的酸產生劑,可列舉碘鎓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二偶氮甲烷類、聚(雙磺醯基)二偶氮甲烷類等之二偶氮甲烷系酸產生劑;硝基苄基磺酸酯系酸產生劑、亞胺基磺酸酯系酸產生劑、二碸系酸產生劑等多種者。
<酸擴散控制劑成分(D)> 本實施形態之阻劑組成物除了(A)成分及(B)成分,並進一步含有酸擴散控制劑成分(D)((D)成分)。(D)成分係作為在阻劑組成物,捕獲藉由曝光所產生之酸的淬滅劑(quencher)(酸擴散控制劑)進行作用者。在本實施形態,(D)成分係包含下述一般式(d1)表示之化合物(D1)(以下,有稱為「(D1)成分」的情況)。
•針對(D1)成分 (D1)成分為下述一般式(d1)表示之化合物。(D1)成分藉由與具有上述之構成單位(a0)的(A1)成分及(B1)成分一起使用,可提昇感度及缺陷改善等之微影特性。
Figure 02_image119
[式中,Rd01 表示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。惟,定為氟原子不鍵結至與式中之硫原子相鄰之碳原子者。m為1以上之整數,Mm+ 分別獨立為m價之有機陽離子]。
{陰離子部} 式(d1)中,Rd01 表示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。
可具有取代基之環式基: 前述環式基較佳為環狀之烴基。前述環狀之烴基可為芳香族烴基,亦可為環狀之脂肪族烴基。
前述芳香族烴基較佳為碳數3~30,更佳為碳數5~30,再更佳為碳數5~20,特佳為碳數6~15,最佳為碳數6~10。惟,於該碳數定為未包含在取代基之碳數者。 作為前述芳香族烴基所具有之芳香環之具體例,可列舉苯、茀、萘、蒽、菲、聯苯,或構成此等之芳香環之碳原子的一部分被雜原子取代之芳香族雜環等。作為在芳香族雜環之雜原子,可列舉氧原子、硫原子、氮原子等。 作為前述芳香族烴基,可列舉從前述芳香環,去除1個氫原子之基(芳基:例如苯基、萘基等)、前述芳香環之氫原子的1個被伸烷基取代之基(例如苄基、苯乙基、1-萘基甲基、2-萘基甲基、1-萘基乙基、2-萘基乙基等之芳基烷基等)等。前述伸烷基(芳基烷基中之烷基鏈)之碳數較佳為1~4,更佳為碳數1~2,特佳為碳數1。
前述環狀之脂肪族烴基係於構造中包含環之脂肪族烴基。作為前述環狀之脂肪族烴基,可列舉脂環式烴基(從脂肪族烴環去除1個氫原子之基)、脂環式烴基與直鏈狀或分枝鏈狀之脂肪族烴基的末端鍵結之基、脂環式烴基介在直鏈狀或分枝鏈狀之脂肪族烴基的途中之基等。 前述脂環式烴基較佳為碳數3~20,更佳為碳數3~12。前述脂環式烴基可為多環式基,亦可為單環式基。作為單環式之脂環式烴基,較佳為從單環烷烴去除1個以上氫原子之基。作為前述單環烷烴,較佳為碳數3~6,作為具體例,可列舉環戊烷、環己烷等。作為多環式之脂環式烴基,較佳為從聚環烷烴去除1個以上氫原子之基。作為前述聚環烷烴,較佳為碳數7~30。作為前述聚環烷烴之具體例,可列舉金剛烷、降冰片烷、異冰片烷、三環癸烷、四環十二烷等之交聯環系具有多環式骨架知聚環烷烴;及具有類固醇骨架之環式基等之具有縮合環系之多環式骨架的聚環烷烴等。
其中,作為環狀之脂肪族烴基,較佳為從單環烷烴或聚環烷烴,去除1個以上氫原子之基,更佳為從聚環烷烴去除1個氫原子之基,特佳為金剛烷基或降莰基,最佳為金剛烷基。
可與前述脂環式烴基鍵結之直鏈狀或分枝鏈狀之脂肪族烴基,較佳為碳數1~10,更佳為碳數1~6,再更佳為碳數1~4,特佳為碳數1~3。 作為前述直鏈狀之脂肪族烴基,較佳為直鏈狀之伸烷基。作為前述分枝鏈狀之脂肪族烴基,較佳為碳數2~10之分枝鏈狀之伸烷基。作為直鏈狀或分枝鏈狀之伸烷基之具體例,可列舉與在前述一般式(a0-1)中之Va01 所列舉者相同者。
作為Rd01 之環狀之烴基,可為包含如雜環之雜原子者。具體而言,可列舉分別以前述一般式(a2-r-1)~(a2-r-7)表示之含有內酯之環式基、分別以前述一般式(a5-r-1)~(a5-r-4)表示之含有-SO2 -之環式基、其他分別以上述之化學式(r-hr-1)~(r-hr-16)表示之雜環式基。
作為前述環式基可具有之取代基,例如可列舉烷基、烷氧基、鹵素原子、鹵素化烷基、羥基、羰基、硝基等。 作為取代基之烷基,較佳為碳數1~5,更佳為甲基、乙基、丙基、n-丁基或tert-丁基。 作為取代基之烷氧基,較佳為碳數1~5,更佳為甲氧基、乙氧基、n-丙氧基、iso-丙氧基、n-丁氧基或tert-丁氧基,再更佳為甲氧基或乙氧基。 作為取代基之鹵素原子,較佳為氟原子。 作為取代基之鹵素化烷基,可列舉碳數1~5之烷基之氫原子的一部分或全部被鹵素原子取代之基。 作為取代基之羰基,係取代構成環狀之烴基之亞甲基(-CH2 -)之基。
可具有取代基之鏈狀之烷基: 前述鏈狀之烷基,可為直鏈狀,亦可為分枝鏈狀。 作為前述直鏈狀之烷基,較佳為碳數1~20,更佳為碳數1~15,再更佳為碳數1~10。 作為前述分枝鏈狀之烷基,較佳為碳數3~20,更佳為碳數3~15,再更佳為碳數3~10。具體而言,例如可列舉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。
可具有取代基之鏈狀之烯基: 前述鏈狀之烯基,可為直鏈狀,亦可為分枝鏈狀。前述鏈狀之烯基較佳為碳數2~10,更佳為碳數2~5,再更佳為碳數2~4,特佳為碳數3。 作為前述直鏈狀之烯基,可列舉乙烯基、丙烯基(烯丙基)、丁烯基等。作為前述分枝鏈狀之烯基,例如可列舉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。 其中,作為前述鏈狀之烯基,較佳為直鏈狀之烯基,更佳為乙烯基或丙烯基,再更佳為乙烯基。
作為前述鏈狀之烷基或烯基可具有之取代基,可列舉烷氧基、鹵素原子、鹵素化烷基、羥基、羰基、硝基、胺基、作為上述Rd01 之環式基例示之環式基等。 惟,定為氟原子不鍵結至在Rd01 之與S原子相鄰之碳原子者(未被氟取代)。藉此,(D1)成分之陰離子成為適度之弱酸陰離子,提昇淬滅能。
作為Rd01 ,除了上述之外,作為可具有取代基之環式基或可具有取代基之鏈狀之烷基,可列舉與前述式(a1-r-2)表示之酸解離性基相同之構造者。
其中,Rd01 較佳為可具有取代基之環式基,更佳為可具有取代基之環狀之烴基。作為Rd01 之較佳的具體例,例如可列舉從苯基、萘基、聚環烷烴,去除1個以上氫原子之基;分別以前述一般式(a2-r-1)~(a2-r-7)表示之含有內酯之環式基;分別以前述一般式(a5-r-1)~(a5-r-4)表示之含有-SO2 -之環式基等。
作為Rd01 ,較佳為可具有取代基之鏈狀之烷基,或可具有取代基之環狀之脂肪族烴基。作為鏈狀之烷基,較佳為碳數1~10,更佳為碳數3~10。作為環狀之脂肪族烴基,較佳為脂環式烴基,或脂環式烴基與碳數1~5之直鏈狀或分枝鏈狀之伸烷基的末端鍵結之基。前述脂環式烴基,較佳為從金剛烷、降冰片烷、異冰片烷、三環癸烷、四環十二烷等,去除1個以上氫原子之基(可具有取代基);從樟腦等去除1個以上氫原子之基;分別以前述一般式(a2-r-1)~(a2-r-7)表示之含有內酯之環式基。其中,作為前述脂環式烴基,更佳為從金剛烷或是樟腦,去除1個氫原子之基,或前述一般式(a2-r-7)表示之含有內酯之環式基,再更佳為從樟腦,去除1個氫原子之基,或前述一般式(a2-r-7)表示之含有內酯之環式基。
作為(D1)成分之陰離子部,較佳為下述一般式(d1-an)表示之陰離子。
Figure 02_image121
[式中,Ld011 表示可具有取代基之伸烷基。惟,在Ld011 ,定為氟原子不鍵結至與式中之硫電子相鄰之碳原子者。Yd011 表示單鍵或包含氧原子之2價連結基。Rd011 表示可具有取代基之脂環式烴基]。
前述式(d1-an)中,Ld011 表示可具有取代基之伸烷基。前述伸烷基較佳為碳數1~10,更佳為碳數1~5,再更佳為碳數1~3,特佳為碳數1或2。前述伸烷基,可為直鏈狀,亦可為分枝鏈狀。作為前述直鏈狀或分枝鏈狀之伸烷基的具體例,可列舉與作為在前述式(a0-1)中之Va01 之直鏈狀或分枝鏈狀之伸烷基所列舉者相同者。
在Ld011 之伸烷基雖可具有取代基亦可不具有取代基,但較佳為不具有取代基。作為Ld011 之伸烷基可具有之取代基,例如可列舉烷氧基、羥基、羰基、硝基、胺基等。 作為Ld011 之伸烷基,較佳為碳數1~5之直鏈狀伸烷基,更佳為碳數1~3之直鏈狀伸烷基,再更佳為亞甲基或伸乙基。
前述式(d1-an)中,Yd011 表示單鍵或包含氧原子之2價連結基。 Yd011 為包含氧原子之2價連結基時,Yd011 可包含氧原子以外之原子。作為氧原子以外之原子,例如可列舉碳原子、氫原子、硫原子、氮原子等。 作為包含氧原子之2價連結基,例如可列舉氧原子(醚鍵:-O-)、酯鍵(-C(=O)-O-)、氧基羰基(-O-C(=O)-)、醯胺鍵(-C(=O)-NH-)、羰基(-C(=O)-)、碳酸酯鍵(-O-C(=O)-O-)等之非烴系之含有氧原子之連結基;前述非烴系之含有氧原子之連結基與伸烷基的組合等。於此組合可進一步連結磺醯基(-SO2 -)。作為包含該氧原子之2價連結基,例如可列舉分別以下述一般式(y-al-1)~(y-al-7)表示之連結基。 作為Yd011 ,較佳為單鍵、包含酯鍵之2價連結基或包含醚鍵之2價連結基,更佳為單鍵或分別以前述式(y-al-1)~(y-al-5)表示之連結基。其中,作為Yd011 ,較佳為-O-、-C(=O)-O-、-O-C(=O)-、-C(=O)-、-O-C(=O)-O-。
前述式(d1-an)中,Rd011 表示可具有取代基之脂環式烴基。在Rd011 之脂環式烴基,可列舉與作為在Rd01 之脂環式烴基所列舉者相同者。
於以下表示(D1)成分之陰離子部的較佳之具體例。
Figure 02_image123
在(D1)成分之陰離子部係上述例示當中,較佳為式(d1-an-1)~(dn-an-8)之任一者表示之陰離子,更佳為式(d1-an-1)及式(d1-an-5)~(d1-an-8)之任一者表示之陰離子。
{陽離子部} 前述式(d1)中,Mm+ 表示m價之有機陽離子。m為1以上之整數。前述有機陽離子較佳為鋶陽離子或碘鎓陽離子。 作為(D1)成分之較佳的陽離子部((M’m+ )1/m ),可列舉分別以下述一般式(ca-1)~(ca-5)表示之有機陽離子。
Figure 02_image125
[式中,R201 ~R207 及R211 ~R212 分別獨立表示可具有取代基之芳基、烷基或烯基。R201 ~R203 、R206 ~R207 、R211 ~R212 可彼此鍵結,與式中之硫原子一起形成環。R208 ~R209 分別獨立表示氫原子或碳數1~5之烷基。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有SO2 -之環式基。L201 表示 -C(=O)-或-C(=O)-O-。Y201 分別獨立表示伸芳基、伸烷基或伸烯基。x為1或2。W201 表示(x+1)價之連結基]。
上述之一般式(ca-1)~(ca-5)中,作為在R201 ~R207 及R211 ~R212 之芳基,可列舉碳數6~20之無取代之芳基,較佳為苯基、萘基。 作為在R201 ~R207 及R211 ~R212 之烷基,為鏈狀或環狀之烷基,較佳為碳數1~30者。 作為在R201 ~R207 及R211 ~R212 之烯基,較佳為碳數為2~10。 作為R201 ~R207 及R210 ~R212 可具有之取代基,例如可列舉烷基、鹵素原子、鹵素化烷基、羰基、氰基、胺基、芳基、分別以下述之一般式(ca-r-1)~(ca-r-7)表示之基等。
Figure 02_image127
[式中,R’201 分別獨立為氫原子、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]。
作為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,可列舉與於前述式(d1)中之Rd01 所列舉者相同者。
其中,作為R’201 ,較佳為可具有取代基之環式基,更佳為可具有取代基之環狀之烴基。更具體而言,較佳為例如從苯基、萘基、聚環烷烴,去除1個以上氫原子之基;分別以前述一般式(a2-r-1)~(a2-r-7)表示之含有內酯之環式基;分別以前述一般式(a5-r-1)~(a5-r-4)表示之含有-SO2 -之環式基等。
上述之一般式(ca-1)~(ca-4)中,R201 ~R203 、R206 ~R207 、R211 ~R212 彼此鍵結,與式中之硫原子一起形成環時,可透過硫原子、氧原子、氮原子等之雜原子,或羰基、-SO-、-SO2 -、-SO3 -、-COO-、-CONH-或 -N(RN )-(該RN 為碳數1~5之烷基)等之官能基鍵結。作為所形成之環,式中於其環骨架包含1個硫原子之環包含硫原子,較佳為3~10員環,特佳為5~7員環。作為所形成之環之具體例,例如可列舉噻吩環、噻唑環、苯并噻吩環、噻蒽(Thianthrene)環、二苯并噻吩環、9H-硫雜蒽(thioxanthene)環、硫雜蒽酮(thioxanthone)環、啡噁噻(phenoxathiin)環、四氫噻吩鎓環、四氫噻喃鎓環等。
R208 ~R209 分別獨立表示氫原子或碳數1~5之烷基,較佳為氫原子或碳數1~3之烷基,定為烷基時,可彼此鍵結形成環。
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有 -SO2 -之環式基。 作為在R210 之芳基,可列舉碳數6~20之無取代之芳基,較佳為苯基、萘基。 作為在R210 之烷基,為鏈狀或環狀之烷基,較佳為碳數1~30者。 作為在R210 之烯基,較佳為碳數為2~10。 作為在R210 之可具有取代基之含有-SO2 -之環式基,較佳為「含有-SO2 -之多環式基」,更佳為前述一般式(a5-r-1)表示之基。
Y201 分別獨立表示伸芳基、伸烷基或伸烯基。 在Y201 之伸芳基,可列舉從作為在上述之式(b1-an1)中之R101 的芳香族烴基例示之芳基,去除1個氫原子之基。 在Y201 之伸烷基、伸烯基,可列舉從作為在上述之式(b1-an1)中之R101 的鏈狀之烷基、鏈狀之烯基例示之基,去除1個氫原子之基。
前述式(ca-4)中,x為1或2。 W201 為(x+1)價,亦即為2價或3價之連結基。 作為在W201 之2價連結基,較佳為可具有取代基之2價烴基,可例示與上述之一般式(a2-1)中之Ya21 相同之可具有取代基之2價烴基。在W201 之2價連結基可為直鏈狀、分枝鏈狀、環狀之任一種,較佳為環狀。其中,較佳為於伸芳基的兩端組合2個羰基之基。作為伸芳基,可列舉伸苯基、伸萘基等,特佳為伸苯基。 作為在W201 之3價之連結基,可列舉從在前述W201 之2價連結基,去除1個氫原子之基、於前述2價連結基進一步鍵結前述2價連結基之基等。作為在W201 之3價之連結基,較佳為於伸芳基鍵結2個羰基之基。
作為前述式(ca-1)表示之合適的陽離子,具體而言,可列舉下述之陽離子。
Figure 02_image129
Figure 02_image131
Figure 02_image133
[式中,g1、g2、g3表示重複數,g1為1~5之整數,g2為0~20之整數,g3為0~20之整數]。
Figure 02_image135
Figure 02_image137
Figure 02_image139
Figure 02_image141
[式中,R”201 為氫原子或取代基,作為該取代基,係與作為前述R201 ~R207 及R210 ~R212 可具有之取代基所列舉者相同]。
Figure 02_image143
作為前述式(ca-2)表示之合適的陽離子,具體而言,可列舉二苯基碘鎓陽離子、雙(4-tert-丁基苯基)碘鎓陽離子等。
作為前述式(ca-3)表示之合適的陽離子,具體而言,可列舉分別以下述式(ca-3-1)~(ca-3-6)表示之陽離子。
Figure 02_image145
作為前述式(ca-4)表示之合適的陽離子,具體而言,可列舉分別以下述式(ca-4-1)~(ca-4-2)表示之陽離子。
Figure 02_image147
作為前述式(ca-5)表示之合適的陽離子,具體而言,可列舉分別以下述一般式(ca-5-1)~(ca-5-3)表示之陽離子。
Figure 02_image149
上述當中,在(D1)成分之陽離子部,較佳為前述一般式(ca-1)表示之陽離子。
作為(D1)成分,較佳為下述一般式(d1-1)表示之化合物。
Figure 02_image151
[式中,Rd01 表示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。惟,定為氟原子不鍵結至與式中之硫原子相鄰之碳原子者。R201 ~R203 分別獨立表示可具有取代基之芳基、烷基或烯基。R201 ~R203 可彼此鍵結與式中之硫原子一起形成環]。
於以下雖列舉(D1)成分之具體例,但並非被限定於此等。
Figure 02_image153
在本實施形態之阻劑組成物,(D1)成分可1種單獨使用,亦可併用2種以上。 本實施形態之阻劑組成物中,(D1)成分的含量相對於(A)成分100質量份,較佳為0.1~20質量份,更佳為0.5~15質量份,再更佳為0.5~10質量份,特佳為0.5~5質量份。 藉由將(D1)成分的含量定在前述之較佳的範圍內,更加提昇感度,變成更容易得到本發明之效果。
在本實施形態之阻劑組成物,前述(B1)成分、與(D1)成分的混合比(質量比),較佳為(B1)成分/(D1)成分(質量比)=3~30,更佳為5~25,再更佳為8~25。
•針對(D2)成分 本實施形態之阻劑組成物於不損害本發明之效果的範圍,可含有(D1)成分以外之酸擴散控制劑成分(以下稱為「(D2)成分」)。 作為(D2)成分,並未特別限定,可使用目前為止,作為化學增幅型阻劑組成物用之酸擴散控制劑所提案者。 作為(D2)成分,例如可列舉藉由曝光分解,失去酸擴散控制性之光崩壞性鹼(惟,排除相當於(D1)成分者)、不符合前述光崩壞性鹼之含氮有機化合物等。
<任意成分> 本實施形態之阻劑組成物可進一步含有上述之(A)成分、(B)成分及(D)成分以外之成分(任意成分)。作為前述任意成分,例如可列舉下述(E)成分、(F)成分及(S)成分等。
≪選自由有機羧酸、以及磷之含氧酸及其衍生物所成之群組中之至少1種的化合物(E)≫ 於本實施形態之阻劑組成物,以感度劣化的防止或阻劑圖型形狀、放置經時安定性等之提昇為目的,作為任意成分,可含有選自由有機羧酸以及磷之含氧酸及其衍生物所成之群組中之至少1種的化合物(E)(以下稱為「(E)成分」)。 作為有機羧酸,例如適合為乙酸、丙二酸、檸檬酸、蘋果酸、琥珀酸、苯甲酸、水楊酸等。 作為磷之含氧酸,可列舉磷酸、膦酸、次膦酸等,此等當中,特佳為膦酸。 作為磷之含氧酸之衍生物,例如可列舉將上述含氧酸之氫原子以烴基取代之酯等,作為前述烴基,可列舉碳數1~5之烷基、碳數6~15之芳基等。 作為磷酸之衍生物,可列舉磷酸二-n-丁基酯、磷酸二苯基酯等之磷酸酯等。 作為膦酸之衍生物,可列舉膦酸二甲基酯、膦酸-二-n-丁基酯、苯基膦酸、膦酸二苯基酯、膦酸二苄基酯等之膦酸酯等。 作為次膦酸之衍生物,可列舉次膦酸酯或苯基次膦酸等。 在本實施形態之阻劑組成物,(E)成分可1種單獨使用,亦可併用2種以上。 阻劑組成物含有(E)成分時,(E)成分的含量相對於(A)成分100質量份,通常於0.01~5質量份的範圍使用。
≪氟添加劑成分(F)≫ 本實施形態之阻劑組成物為了對阻劑膜賦予撥水性或提昇微影特性,可含有氟添加劑成分(以下稱為「(F)成分」)。 作為(F)成分,例如可使用日本特開2010-002870號公報、日本特開2010-032994號公報、日本特開2010-277043號公報、日本特開2011-13569號公報、日本特開2011-128226號公報所記載之含氟高分子化合物。 作為(F)成分,更具體而言,可列舉具有下述一般式(f1-1)表示之構成單位(f1)之聚合物。作為此聚合物,較佳為僅由下述式(f1-1)表示之構成單位(f1)所構成之聚合物(均聚物);該構成單位(f1)與前述構成單位(a1)的共聚物;該構成單位(f1)與衍生自丙烯酸或甲基丙烯酸的構成單位與前述構成單位(a1)的共聚物。於此,作為與該構成單位(f1)共聚合的前述構成單位(a1),較佳為衍生自1-乙基-1-環辛基(甲基)丙烯酸酯的構成單位、衍生自1-甲基-1-金剛烷基(甲基)丙烯酸酯的構成單位。
Figure 02_image155
[式中,R係與前述相同,Rf102 及Rf103 分別獨立表示氫原子、鹵素原子、碳數1~5之烷基或碳數1~5之鹵素化烷基,Rf102 及Rf103 可為相同,亦可為相異。nf1 為0~5之整數,Rf101 為包含氟原子之有機基]。
式(f1-1)中,與α位的碳原子鍵結之R係與前述相同。作為R,較佳為氫原子或甲基。 式(f1-1)中,作為Rf102 及Rf103 之鹵素原子,可列舉氟原子、氯原子、溴原子、碘原子等,特佳為氟原子。作為Rf102 及Rf103 之碳數1~5之烷基,可列舉與上述R之碳數1~5之烷基相同者,較佳為甲基或乙基。作為Rf102 及Rf103 之碳數1~5之鹵素化烷基,具體而言,可列舉碳數1~5之烷基之氫原子的一部分或全部被鹵素原子取代之基。作為該鹵素原子,可列舉氟原子、氯原子、溴原子、碘原子等,特佳為氟原子。其中,作為Rf102 及Rf103 ,較佳為氫原子、氟原子或碳數1~5之烷基,更佳為氫原子、氟原子、甲基或乙基。 式(f1-1)中,nf1 為0~5之整數,較佳為0~3之整數,更佳為1或2。
式(f1-1)中,Rf101 為包含氟原子之有機基,較佳為包含氟原子之烴基。 作為包含氟原子之烴基,可為直鏈狀、分枝鏈狀或環狀之任一種,較佳為碳數為1~20,更佳為碳數1~15,特佳為碳數1~10。 又,包含氟原子之烴基較佳為氟化有在該烴基之氫原子的25%以上,更佳為氟化至50%以上,氟化至60%以上由於浸漬曝光時之阻劑膜的疏水性高故為特佳。 其中,作為Rf101 ,更佳為碳數1~6之氟化烴基,特佳為三氟甲基、-CH2 -CF3 、-CH2 -CF2 -CF3 、-CH(CF3 )2 、 -CH2 -CH2 -CF3 、-CH2 -CH2 -CF2 -CF2 -CF2 -CF3
(F)成分的重量平均分子量(Mw)(藉由凝膠滲透層析之聚苯乙烯換算基準)較佳為1000~50000,更佳為5000~40000,最佳為10000~30000。為此範圍之上限值以下時,為了作為阻劑使用,有對阻劑用溶劑之充分的溶解性,為此範圍之下限值以上時,阻劑膜的撥水性良好。 (F)成分之分散度(Mw/Mn)較佳為1.0~5.0,更佳為1.0~3.0,最佳為1.0~2.5。
在本實施形態之阻劑組成物,(F)成分可1種單獨使用,亦可併用2種以上。 阻劑組成物含有(F)成分時,(F)成分的含量相對於(A)成分100質量份,通常以0.5~10質量份的比例使用。
≪有機溶劑成分(S)≫ 本實施形態之阻劑組成物可將阻劑材料溶解在有機溶劑成分(以下稱為「(S)成分」)製造。 作為(S)成分,若為可溶解使用之各成分,且成為均一之溶液者即可,以往,作為化學增幅型阻劑組成物之溶劑,可從公知者當中適當選擇任意者使用。 作為(S)成分,例如可列舉γ-丁內酯等之內酯類;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之具有酯鍵的化合物、前述多元醇類或具有前述酯鍵之化合物的單甲基醚、單乙基醚、單丙基醚、單丁基醚等之單烷基醚或單苯基醚等之具有醚鍵的化合物等之多元醇類的衍生物[此等當中,較佳為丙二醇單甲基醚乙酸酯(PGMEA)、丙二醇單甲基醚(PGME)];如二噁烷之環式醚類,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、甲酚基甲基醚、二苯基醚、二苄基醚、苯乙醚(Phenetole)、丁基苯基醚、乙基苯、二乙基苯、戊基苯、異丙基苯、甲苯、二甲苯、對異丙基甲苯(Cymene)、均三甲苯(Mesitylene)等之芳香族系有機溶劑、二甲基亞碸(DMSO)等。 在本實施形態之阻劑組成物,(S)成分可1種單獨使用,亦可作為2種以上之混合溶劑使用。其中,較佳為PGMEA、PGME、γ-丁內酯、EL、環己酮。
又,作為(S)成分,混合PGMEA與極性溶劑之混合溶劑亦佳。其摻合比(質量比)雖考量PGMEA與極性溶劑的相溶性等適當決定即可,但以定為較佳為1:9~9:1,更佳為2:8~8:2的範圍內較佳。 更具體而言,摻合EL或環己酮作為極性溶劑時,PGMEA:EL或環己酮的質量比較佳為1:9~9:1,更佳為2:8~8:2。又,摻合PGME作為極性溶劑時,PGMEA:PGME的質量比較佳為1:9~9:1,更佳為2:8~8:2,再更佳為3:7~7:3。進而,PGMEA與PGME與環己酮之混合溶劑亦佳。 又,作為(S)成分,於其他為選自PGMEA及EL當中之至少1種與γ-丁內酯的混合溶劑亦佳。此情況下,作為混合比例,前者與後者的質量比較佳定為70:30~95:5。 (S)成分的使用量並未特別限定,以可塗佈在基板等之濃度,因應塗佈膜厚適當設定。一般而言,以阻劑組成物的固體成分濃度成為0.1~20質量%,較佳為成為0.2~15質量%的範圍內的方式,來使用(S)成分。
於本實施形態之阻劑組成物進而視期望可適當添加含有有混和性之添加劑,例如用以改良阻劑膜的性能之加成的樹脂、溶解抑制劑、可塑劑、安定劑、著色劑、預防光暈劑、染料等。
本實施形態之阻劑組成物可使上述阻劑材料溶解在(S)成分後,使用聚醯亞胺多孔質膜、聚醯胺醯亞胺多孔質膜等,進行雜質等之去除。例如可使用包含聚醯亞胺多孔質膜而成之過濾器、包含聚醯胺醯亞胺多孔質膜而成之過濾器、包含聚醯亞胺多孔質膜及聚醯胺醯亞胺多孔質膜而成之過濾器等,進行阻劑組成物的過濾。作為前述聚醯亞胺多孔質膜及前述聚醯胺醯亞胺多孔質膜,例如,例示日本特開2016-155121號公報所記載者等。
以上說明之本實施形態之阻劑組成物,係組合具有一般式(a0-1)表示之構成單位(a0)的(A1)成分、與一般式(b1)表示之(B1)成分、與一般式(d1)表示之(D1)成分含有。 以往之阻劑組成物係感度之提昇與缺陷改善有權衡的關係,得到高感度且缺陷數少之阻劑組成物有困難。進而,改善不會使CDU等之微影特性劣化,並改善感度及缺陷有困難。 對此,本實施形態之阻劑組成物藉由組合含有(A1)成分、(B1)成分及(D1)成分,直接維持CDU等之微影特性,即可實現高感度化及缺陷數減低。此理由尚不清楚,但推測如以下。 (A1)成分藉由具有構成單位(a0),提高對於顯影液(尤其是鹼顯影液)之溶解性。另一方面,(B1)成分由於具有體積膨鬆構造,故提高對於有機溶劑之溶解性。認為藉此,阻劑組成物藉由組合(A1)成分及(B1)成分含有,顯影液及有機溶劑皆可獲得高溶解性,並有助於缺陷改善。又,(D1)成分除了於未曝光部,作為淬滅劑控制酸擴散外,並於曝光部進行分解,其分解產物有助於(A)成分之酸解離性基的脫保護。認為藉此而提昇感度。因此,藉由組合(A1)成分、(B1)成分及(D1)成分使用,直接維持CDU等之微影特性,即可實現高感度化及缺陷數減低。
(阻劑圖型形成方法) 本實施形態之阻劑圖型形成方法,為一種方法,其係於支持體上使用上述之實施形態之阻劑組成物,形成阻劑膜之步驟、曝光前述阻劑膜之步驟,及顯影前述曝光後之阻劑膜,形成阻劑圖型之步驟。 作為該阻劑圖型形成方法之一實施形態,例如可列舉如以下般進行之阻劑圖型形成方法。
首先,於支持體上將上述之實施形態之阻劑組成物以旋轉器等塗佈,並將烘烤(塗抹後烘烤(PAB))處理例如在80~150℃的溫度條件,實施40~120秒,較佳為實施60~90秒而形成阻劑膜。 接著,對於該阻劑膜,使用例如電子束描繪裝置、EUV曝光裝置等之曝光裝置,進行透過形成指定的圖型之遮罩(遮罩圖型)的曝光,或藉由由未透過遮罩圖型之電子束的直接照射之描繪等的選擇性曝光後,將烘烤(曝光後烘烤(PEB))處理例如在80~150℃的溫度條件,實施40~120秒,較佳為60~90秒。 接著,顯影處理前述阻劑膜。顯影處理為鹼顯影製程時,使用鹼顯影液進行,為溶劑顯影製程時,使用含有有機溶劑之顯影液(有機系顯影液)進行。
顯影處理後,較佳為進行淋洗處理。淋洗處理為鹼顯影製程時,較佳為使用純水之水淋洗,為溶劑顯影製程時,較佳為使用含有有機溶劑之淋洗液。 為溶劑顯影製程時,可進行於前述顯影處理或淋洗處理之後,將附著在圖型上之顯影液或淋洗液藉由超臨界流體去除之處理。 顯影處理後或淋洗處理後,進行乾燥。又,視情況,可於上述顯影處理後進行烘烤處理(後烘烤)。 如此進行可形成阻劑圖型。
作為支持體,並未特別限定,可使用以往公知者,例如可列舉電子零件用之基板,或於此形成指定的配線圖型者等。更具體而言,可列舉矽晶圓、銅、鉻、鐵、鋁等之金屬製之基板或玻璃基板等。作為配線圖型之材料,例如可使用銅、鋁、鎳、金等。 又,作為支持體,可為於如上述之基板上設置無機系及/或有機系之膜者。作為無機系之膜,可列舉無機抗反射膜(無機BARC)。作為有機系之膜,可列舉有機抗反射膜(有機BARC),或在多層阻劑法之下層有機膜等之有機膜。 於此,所謂多層阻劑法,係於基板上,設置至少一層之有機膜(下層有機膜)、與至少一層之阻劑膜(上層阻劑膜),並將上層阻劑膜所形成之阻劑圖型作為遮罩,進行下層有機膜的圖型化之方法,據說可形成高寬高比之圖型。亦即,根據多層阻劑法,由於藉由下層有機膜,可確保所需要的厚度,可薄膜化阻劑膜,使得高寬高比之微細圖型形成變可能。 於多層阻劑法,基本上分成定為上層阻劑膜、與下層有機膜的二層構造之方法(2層阻劑法)、與定為於上層阻劑膜與下層有機膜之間,設置一層以上之中間層(金屬薄膜等)的三層以上之多層構造之方法(3層阻劑法)。
曝光所使用之波長並未特別限定,可使用ArF準分子雷射、KrF準分子雷射、F2 準分子雷射、EUV(極端紫外線)、VUV(真空紫外線)、EB(電子束)、X光、軟X光等之放射線進行。前述阻劑組成物作為KrF準分子雷射、ArF準分子雷射、EB或EUV用之有用性高,故作為ArF準分子雷射、EB或EUV用之有用性更高,作為ArF準分子雷射用之有用性特別高。亦即,本實施形態之阻劑圖型形成方法係曝光阻劑膜之步驟,包含於前述阻劑膜,曝光ArF準分子雷射之操作的情況下特別有用之方法。
阻劑膜之曝光方法可為於空氣或氮等之惰性氣體中進行之通常的曝光(乾式曝光),亦可為液浸曝光(Liquid Immersion Lithography)。 液浸曝光係預先將阻劑膜與曝光裝置之最下位置的鏡片間,以具有較空氣之折射率更大之折射率的溶媒(液浸媒介)充滿,並以其狀態進行曝光(浸漬曝光)之曝光方法。 作為液浸媒介,較佳為具有較空氣之折射率更大,且較曝光之阻劑膜的折射率更小之折射率的溶媒。作為該溶媒之折射率,若為前述範圍內,則並未特別限制。 作為具有較空氣之折射率更大,且較前述阻劑膜之折射率更小之折射率的溶媒,例如可列舉水、氟系惰性液體、矽系溶劑、烴系溶劑等。 作為氟系惰性液體之具體例,可列舉將C3 HCl2 F5 、C4 F9 OCH3 、C4 F9 OC2 H5 、C5 H3 F7 等之氟系化合物作為主成分之液體等,較佳為沸點為70~180℃者,更佳為80~160℃者。氟系惰性液體為具有上述範圍的沸點者時,由於在曝光結束後,可將使用在液浸之媒介的去除用簡便之方法進行故較佳。 作為氟系惰性液體,特佳為烷基之氫原子全部被氟原子取代之全氟烷基化合物。作為全氟烷基化合物,具體而言,可列舉全氟烷基醚化合物、全氟烷基胺化合物。 進而,具體而言,作為前述全氟烷基醚化合物,可列舉全氟(2-丁基-四氫呋喃)(沸點102℃),作為前述全氟烷基胺化合物,可列舉全氟三丁基胺(沸點174℃)。 作為液浸媒介,從成本、安全性、環境問題、通用性等的觀點來看,優選使用水。
作為於鹼顯影製程,顯影處理所使用之鹼顯影液,例如可列舉0.1~10質量%四甲基氫氧化銨(TMAH)水溶液。 作為於溶劑顯影製程使用在顯影處理之有機系顯影液所含有之有機溶劑,若為可溶解(A)成分(曝光前之(A)成分)者即可,可從公知之有機溶劑當中適當選擇。具體而言,可列舉酮系溶劑、酯系溶劑、醇系溶劑、腈系溶劑、醯胺系溶劑、醚系溶劑等之極性溶劑、烴系溶劑等。 酮系溶劑係於構造中包含C-C(=O)-C之有機溶劑。酯系溶劑係於構造中包含C-C(=O)-O-C之有機溶劑。醇系溶劑係於構造中包含醇性羥基之有機溶劑。「醇性羥基」係意指與脂肪族烴基之碳原子鍵結之羥基。腈系溶劑係於構造中包含腈基之有機溶劑。醯胺系溶劑係於構造中包含醯胺基之有機溶劑。醚系溶劑係於構造中包含C-O-C之有機溶劑。 於有機溶劑當中,雖亦存在包含複數種於構造中附上述各溶劑特徵之官能基的有機溶劑,但該情況下,成為相當於包含該有機溶劑所具有之官能基的任一溶劑種。例如,二乙二醇單甲基醚成為相當於上述分類中之醇系溶劑、醚系溶劑的任一種。 烴系溶劑係包含可被鹵素化之烴而成,不具有鹵素原子以外之取代基的烴溶劑。作為鹵素原子,可列舉氟原子、氯原子、溴原子、碘原子等,較佳為氟原子。 作為有機系顯影液所含有之有機溶劑,上述當中,較佳為極性溶劑,較佳為酮系溶劑、酯系溶劑、腈系溶劑等。
作為酮系溶劑,例如可列舉1-辛酮、2-辛酮、1-壬酮、2-壬酮、丙酮、4-庚酮、1-己酮、2-己酮、二異丁基酮、環己酮、甲基環己酮、苯基丙酮、甲基乙基酮、甲基異丁基酮、乙醯基丙酮、丙酮基丙酮、香堇酮、二丙酮基醇、乙醯基甲醇(carbinol)、苯乙酮、甲基萘基酮、異佛爾酮、碳酸丙烯酯、γ-丁內酯、甲基戊基酮(2-庚酮)等。此等當中,作為酮系溶劑,較佳為甲基戊基酮(2-庚酮)。
作為酯系溶劑,例如可列舉乙酸甲酯、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、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、二乙二醇單苯基醚乙酸酯、二乙二醇單丁基醚乙酸酯、二乙二醇單乙基醚乙酸酯、2-甲氧基丁基乙酸酯、3-甲氧基丁基乙酸酯、4-甲氧基丁基乙酸酯、3-甲基-3-甲氧基丁基乙酸酯、3-乙基-3-甲氧基丁基乙酸酯、丙二醇單甲基醚乙酸酯、丙二醇單乙基醚乙酸酯、丙二醇單丙基醚乙酸酯、2-乙氧基丁基乙酸酯、4-乙氧基丁基乙酸酯、4-丙氧基丁基乙酸酯、2-甲氧基戊基乙酸酯、3-甲氧基戊基乙酸酯、4-甲氧基戊基乙酸酯、2-甲基-3-甲氧基戊基乙酸酯、3-甲基-3-甲氧基戊基乙酸酯、3-甲基-4-甲氧基戊基乙酸酯、4-甲基-4-甲氧基戊基乙酸酯、丙二醇二乙酸酯、甲酸甲酯、甲酸乙酯、甲酸丁酯、甲酸丙酯、乳酸乙酯、乳酸丁酯、乳酸丙酯、碳酸乙酯、碳酸丙酯、碳酸丁酯、丙酮酸甲酯、丙酮酸乙酯、丙酮酸丙酯、丙酮酸丁酯、乙醯乙酸甲酯、乙醯乙酸乙酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、丙酸異丙酯、2-羥基丙酸甲酯、2-羥基丙酸乙酯、甲基-3-甲氧基丙酸酯、乙基-3-甲氧基丙酸酯、乙基-3-乙氧基丙酸酯、丙基-3-甲氧基丙酸酯等。此等當中,作為酯系溶劑,較佳為乙酸丁酯。
作為腈系溶劑,例如可列舉乙腈、丙腈、戊腈、丁腈等。
有機系顯影液中,如有必要可摻合公知之添加劑。作為該添加劑,例如可列舉界面活性劑。作為界面活性劑,雖並未特別限定,但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。作為界面活性劑,較佳為非離子性之界面活性劑,更佳為非離子性之氟系界面活性劑或非離子性之矽系界面活性劑。 摻合界面活性劑時,其摻合量相對於有機系顯影液的全量,通常為0.001~5質量%,較佳為0.005~2質量%,更佳為0.01~0.5質量%。
本實施形態之阻劑圖型形成方法係於將顯影使用鹼顯影液進行的情況下特別有用之方法。
顯影處理可藉由公知之顯影方法實施,例如可列舉於顯影液中一定時間浸漬支持體之方法(浸法)、於支持體表面將顯影液藉由表面張力提高並靜止一定時間之方法(槳法)、於支持體表面噴霧顯影液之方法(噴塗法)、於以一定速度回轉之支持體上,以一定速度邊掃瞄顯影液塗出噴嘴,邊持續塗出顯影液之方法(動態分配法)等。
作為於溶劑顯影製程使用在顯影處理後之淋洗處理的淋洗液所含有之有機溶劑,例如作為前述有機系顯影液所使用之有機溶劑所列舉之有機溶劑當中,可適當選擇難以溶解阻劑圖型者使用。通常係使用選自烴系溶劑、酮系溶劑、酯系溶劑、醇系溶劑、醯胺系溶劑及醚系溶劑中之至少1種類的溶劑。此等當中,較佳為選自烴系溶劑、酮系溶劑、酯系溶劑、醇系溶劑及醯胺系溶劑中之至少1種類,更佳為選自醇系溶劑及酯系溶劑中之至少1種類,特佳為醇系溶劑。 淋洗液所使用之醇系溶劑較佳為碳數6~8之一元醇,該一元醇可為直鏈狀、分枝狀或環狀之任一種。具體而言,可列舉1-己醇、1-庚醇、1-辛醇、2-己醇、2-庚醇、2-辛醇、3-己醇、3-庚醇、3-辛醇、4-辛醇、苄基醇等。此等當中,較佳為1-己醇、2-庚醇、2-己醇,更佳為1-己醇、2-己醇。 此等之有機溶劑可單獨使用任1種,亦可併用2種以上。又,可與上述以外之有機溶劑或水混合使用。惟,考量顯影特性時,淋洗液中之水的摻合量相對於淋洗液的全量,較佳為30質量%以下,更佳為10質量%以下,再更佳為5質量%以下,特佳為3質量%以下。 淋洗液中如有必要可摻合公知之添加劑。作為該添加劑,例如可列舉界面活性劑。界面活性劑可列舉與前述相同者,較佳為非離子性之界面活性劑,更佳為非離子性之氟系界面活性劑或非離子性之矽系界面活性劑。 摻合界面活性劑時,其摻合量相對於淋洗液的全量,通常為0.001~5質量%,較佳為0.005~2質量%,更佳為0.01~0.5質量%。
使用淋洗液之淋洗處理(洗淨處理),可藉由公知之淋洗方法實施。作為該淋洗處理之方法,例如可列舉於以一定速度回轉之支持體上,持續塗出顯影液之方法(回轉塗佈法)、於淋洗液中一定時間浸漬支持體之方法(浸法)、於支持體表面噴霧淋洗液之方法(噴塗法)等。
根據以上說明之本實施形態之阻劑圖型形成方法,由於使用上述之第1實施形態之阻劑組成物,故可形成高感度且微影特性優異之阻劑圖型。 [實施例]
以下,雖藉由實施例更詳細說明本發明,但本發明並非因此等之例而被限定者。
<阻劑組成物的調製> (實施例1~12、比較例1~8) 藉由混合表1及2所示之各成分進行溶解,分別調製各例之阻劑組成物。
Figure 02_image157
Figure 02_image159
表1、2中,各簡稱分別具有以下之意義。[ ]內之數值為摻合量(質量份)。 (A1)-1:下述化學式(A1-1)表示之高分子化合物。藉由GPC測定求出之標準聚苯乙烯換算的重量平均分子量(Mw)為7000,分子量分散度(Mw/Mn)為1.5。藉由13 C-NMR求出之共聚合組成比(構造式中之各構成單位的比例(莫耳比))為l/m/n/o=40/35/15/10。 (A1)-2:下述化學式(A1-2)表示之高分子化合物。藉由GPC測定求出之標準聚苯乙烯換算的重量平均分子量(Mw)為7700,分子量分散度(Mw/Mn)為1.44。藉由13 C-NMR求出之共聚合組成比(構造式中之各構成單位的比例(莫耳比))為l/m=50/50。 (A1)-3:下述化學式(A1-3)表示之高分子化合物。藉由GPC測定求出之標準聚苯乙烯換算的重量平均分子量(Mw)為6600,分子量分散度(Mw/Mn)為1.61。藉由13 C-NMR求出之共聚合組成比(構造式中之各構成單位的比例(莫耳比))為l/m=50/50。 (A1)-4:下述化學式(A1-4)表示之高分子化合物。藉由GPC測定求出之標準聚苯乙烯換算的重量平均分子量(Mw)為6500,分子量分散度(Mw/Mn)為1.57。藉由13 C-NMR求出之共聚合組成比(構造式中之各構成單位的比例(莫耳比))為l/m/n/o=30/35/10/25。 (A1)-5:下述化學式(A1-5)表示之高分子化合物。藉由GPC測定求出之標準聚苯乙烯換算的重量平均分子量(Mw)為5100,分子量分散度(Mw/Mn)為1.52。藉由13 C-NMR求出之共聚合組成比(構造式中之各構成單位的比例(莫耳比))為l/m/n/o=35/30/5/30。 (A2)-1:下述化學式(A2-1)表示之高分子化合物。藉由GPC測定求出之標準聚苯乙烯換算的重量平均分子量(Mw)為6700,分子量分散度(Mw/Mn)為1.65。藉由13 C-NMR求出之共聚合組成比(構造式中之各構成單位的比例(莫耳比))為l/m=50/50。 (A2)-2:下述化學式(A2-2)表示之高分子化合物。藉由GPC測定求出之標準聚苯乙烯換算的重量平均分子量(Mw)為7400、分子量分散度(Mw/Mn)為1.40。藉由13 C-NMR求出之共聚合組成比(構造式中之各構成單位的比例(莫耳比))為l/m=50/50。 (A2)-3:下述化學式(A2-3)表示之高分子化合物。藉由GPC測定求出之標準聚苯乙烯換算的重量平均分子量(Mw)為5400,分子量分散度(Mw/Mn)為1.45。藉由13 C-NMR求出之共聚合組成比(構造式中之各構成單位的比例(莫耳比))為l/m/n/o=45/40/5/10。
Figure 02_image161
Figure 02_image163
Figure 02_image165
(B1)-1~(B1)-5:包含分別以下述之化合物(B1-1)~(B1-5)表示之化合物而成之酸產生劑。 (B2)-1~(B1)-2:包含分別以下述之化合物(B2-1)~(B2-2)表示之化合物而成之酸產生劑。
Figure 02_image167
Figure 02_image169
(D1)-1~(D1)-5:包含分別以下述之化學式(D1-1)~(D1-4)表示之化合物而成之酸擴散控制劑。 (D2)-1~(D2)-3:包含以下述之化學式(D2-1)~(D2-3)表示之化合物而成之酸擴散控制劑。
Figure 02_image171
Figure 02_image173
(S1)-1:γ-丁內酯。 (S2)-1:丙二醇單甲基醚乙酸酯/丙二醇單甲基醚/環己酮=1140/760/635(質量比)的混合溶劑。
<阻劑圖型之形成1> 藉由於12英寸之矽晶圓上,將有機系抗反射膜組成物「ARC29A」(Brewer Science公司製)使用旋轉器進行塗佈,於熱板上以205℃燒成60秒,使其乾燥,形成膜厚98nm之有機系抗反射膜。 藉由於前述有機系抗反射膜上,將各例之阻劑組成物分別使用旋轉器進行塗佈,於熱板上以90℃進行60秒之預烘烤(PAB)處理,並進行乾燥,而形成膜厚130nm之阻劑膜。然後,於阻劑膜上使用旋轉器塗佈頂塗,並於熱板上進行90℃、60秒之烘烤處理,而形成膜厚35nm之頂塗膜。 接著,藉由液浸用ArF曝光裝置XT1900Gi[ASML公司製;NA(開口數)=1.35,Conventional,Sigma0.94,液浸媒介:超純水],透過光罩(6%半色調),選擇性照射ArF準分子雷射(193nm)。然後,以80℃進行60秒之PEB處理。接著,在23℃以2.38質量%之TMAH水溶液(商品名:NMD-3、東京應化工業股份有限公司製)進行20秒之鹼顯影,然後,使用純水進行15秒之水淋洗,並進行甩脫乾燥。其結果,即使在任一例,皆分別形成孔直徑68nm、間距160nm (遮罩尺寸85nm)之接觸孔圖型(以下稱為「CH圖型」)。
[最適曝光量(Eop)的評估] 藉由上述<阻劑圖型之形成1>,求出靶尺寸(孔直徑68nm、間距160nm)之CH圖型所形成之最適曝光量Eop(μC/cm2 )。將此作為「Eop(μC/cm2 )」示於表3、4。
[圖型尺寸之面內均一性(CDU)的評估] 前述CH圖型當中,將100個孔藉由測長SEM(掃描電子顯微鏡、加速電壓500V、商品名:CG5000、日立High-Technologies公司製)從上觀察,測定各孔之孔直徑(nm)。求出從該測定結果算出之標準偏差(σ)的3倍值(3σ)。將其結果作為「CDU」示於表3、4。如此進行所求出之3σ,係意指其值越小,該阻劑膜所形成之複數個孔尺寸(CD)的面內均一性越高。
<阻劑圖型之形成2> 藉由於12英寸之矽晶圓上,將有機系抗反射膜組成物「ARC29A」(Brewer Science公司製)使用旋轉器進行塗佈,於熱板上以205℃燒成60秒使其乾燥,而形成膜厚89nm之有機系抗反射膜。 藉由於前述有機系抗反射膜上,將各例之阻劑組成物分別使用旋轉器進行塗佈,於熱板上以90℃進行60秒之預烘烤(PAB)處理,並進行乾燥,而形成膜厚130nm之阻劑膜。然後,於阻劑膜上使用旋轉器塗佈頂塗,並於熱板上進行90℃、60秒之烘烤處理,而形成膜厚35nm之頂塗膜。 接著,藉由液浸用ArF曝光裝置XT1900Gi[ASML公司製;NA(開口數)=1.07,C-Quad,Sigma (Outer0.82, Inner0.66),TE偏向,液浸媒介:超純水],透過光罩(6%半色調),選擇性照射ArF準分子雷射(193nm)。然後,以80℃進行60秒之PEB處理。接著,在23℃以2.38質量%之TMAH水溶液(商品名:NMD-3、東京應化工業股份有限公司製)進行10秒之鹼顯影,然後,使用純水進行15秒之水淋洗,並進行甩脫乾燥。其結果,即使在任一例,皆分別形成線寬度65nm之1:1的線和空間圖型(以下稱為「LS圖型」)。
[缺陷(缺陷數)的評估] 針對藉由上述<阻劑圖型之形成2>形成之LS圖型,使用表面缺陷觀察裝置(製品名:KLA2905、KLATencor公司製),測定晶圓內全部之缺陷數(全缺陷數)。依據下述之評估基準,評估缺陷數,將其評估結果作為「缺陷數」示於表3、4。 評估基準 A:缺陷數100個以下 B:缺陷數超過100個且為200個以下 C:缺陷數超過200個
Figure 02_image175
Figure 02_image177
從表3、4所示之結果,根據實施例之阻劑組成物,與比較例之阻劑組成物比較,可確認一邊維持CDU,並且可一邊形成提昇感度,且缺陷數少之阻劑圖型。
以上,雖說明本發明之較佳的實施例,但本發明並非被限定於此等實施例。於不脫離本發明之趣旨的範圍,構成之加成、省略、取代及其他變更為可能。本發明並非因前述之說明而受到限定,僅限定於附加之請求項的範圍。
Figure 109141985-A0101-11-0002-2

Claims (3)

  1. 一種阻劑組成物,其係藉由曝光產生酸,且藉由酸的作用,使得對於顯影液之溶解性變化的阻劑組成物,其特徵為含有: 藉由酸的作用,使得對於顯影液之溶解性變化的基材成分(A)、與 藉由曝光而產生酸之酸產生劑成分(B)、與 酸擴散控制劑成分(D), 前述基材成分(A)包含具有下述一般式(a0-1)表示之構成單位(a0)的高分子化合物(A1), 前述酸產生劑成分(B)包含下述一般式(b1)表示之化合物(B1), 前述酸擴散控制劑成分(D)包含下述一般式(d1)表示之化合物(D1),
    Figure 03_image001
    [式中,R表示氫原子、碳數1~5之烷基或碳數1~5之鹵素化烷基;Va01 表示2價連結基;na01 為1~2之整數;Ra01 表示具有選自由鹵素原子、羧基、醯基、硝基及氰基所成之群組中之至少1個取代基的含有內酯之環式基]
    Figure 03_image003
    [式中,Yb01 表示2價連結基或單鍵;Lb01 表示-C(=O)-O-、-O-C(=O)-、-O-或-O-C(=O)-Lb011 -,Lb011 表示碳數1~3之伸烷基;Rb01 ~Rb03 分別獨立表示烷基,Rb01 ~Rb03 之2個以上可彼此鍵結而形成環構造;Rb04 ~Rb06 分別獨立表示烷基、烷氧基、鹵素原子、鹵素化烷基、羥基、羰基或硝基;nb04 表示0~4之整數,nb05 ~nb06 分別獨立表示0~5之整數;X- 表示對陰離子]
    Figure 03_image005
    [式中,Rd01 表示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;惟,定為氟原子不鍵結至與式中之硫原子相鄰之碳原子者;m為1以上之整數,Mm+ 分別獨立為m價之有機陽離子]。
  2. 如請求項1之阻劑組成物,其中,前述一般式(a0-1)中之Ra01 為下述一般式(Ra0-1)表示之含有內酯之環式基,
    Figure 03_image007
    [式中,Ra012 及Ra013 分別獨立表示氫原子、碳數1~5之烷基、碳數1~5之烷氧基或是碳數1~5之烷硫基,或Ra012 及Ra013 彼此鍵結表示可包含氧原子或是硫原子之碳數1~6之伸烷基、醚鍵(-O-)或是硫醚鍵(-S-);X011 表示鹵素原子、羧基、醯基、硝基或氰基;Ra011 表示可包含鹵素原子之碳數1~6之烷基、羥基部分可被保護基保護,且可包含鹵素原子之碳數1~6之羥基烷基、可形成鹽之羧基或取代氧基羰基;p01 表示0~8之整數,q01 表示1~9之整數;惟,為p01 +q01 ≦9;X011 存在2個以上時,複數個X011 可彼此相同,亦可彼此相異;Ra011 存在2個以上時,複數個Ra011 可彼此相同,亦可彼此相異;Ra012 及Ra013 彼此鍵結,形成可包含氧原子或硫原子之碳數1~6之伸烷基時,X011 及Ra011 可分別獨立作為取代前述碳數1~6之伸烷基的氫原子的取代基存在;*表示與前述式(a0-1)中之氧原子鍵結之鍵結部]。
  3. 一種阻劑圖型形成方法,其係具有於支持體上,使用如請求項1或2之阻劑組成物,形成阻劑膜之步驟、曝光前述阻劑膜之步驟,及顯影前述曝光後之阻劑膜,形成阻劑圖型之步驟。
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