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TWI661269B - 光阻組成物、化合物及光阻圖案之製造方法 - Google Patents

光阻組成物、化合物及光阻圖案之製造方法 Download PDF

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TWI661269B
TWI661269B TW104106459A TW104106459A TWI661269B TW I661269 B TWI661269 B TW I661269B TW 104106459 A TW104106459 A TW 104106459A TW 104106459 A TW104106459 A TW 104106459A TW I661269 B TWI661269 B TW I661269B
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増山達郎
藤田真吾
市川幸司
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日商住友化學股份有限公司
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Abstract

一種光阻組成物包含:具有酸不穩定基之樹脂,酸產生劑,及式(I)表示之化合物: 其中R1、R2及R3各自獨立地表示C1-C24烴基,其中氫原子可由取代基置換,及其中亞甲基可由氧原子、硫原子或羰基置換。

Description

光阻組成物、化合物及光阻圖案之製造方法
本文揭示係有關於光阻組成物、化合物及光阻圖案之製造方法。
光阻組成物係用於採用光刻術製程的半導體微製造。
US2012/028188A1揭示一種光阻組成物其包含具有酸不穩定基之樹脂、酸產生劑、2,6-二異丙基苯胺及如下表示之化合物。
本發明係有關於下列:
[1]一種光阻組成物,該組成物包含具有酸不穩定基之樹脂,酸產生劑,及式(I)表示之化合物: 其中R1、R2及R3各自獨立地表示C1-C24烴基,其中氫原子可由取代基置換,及其中亞甲基可由氧原子、硫原子或羰基置換。
[2]根據[1]之光阻組成物,其中R1為由R4-CO-O-*表示之基團於該處*表示至I之結合位置,R4表示C1-C22烴基其中亞甲基可由氧原子或羰基置換及其中氫原子可由羥基、鹵原子或硝基置換。
[3]根據[1]或[2]之光阻組成物,其中R2為C6-C24芳香族烴基其中氫原子可由取代基置換。
[4]根據[1]至[3]中任一項之光阻組成物,其進一步包含鎓羧酸鹽。
[5]根據[4]之光阻組成物,其中該鎓鹽為由式(D)表示之鹽: 其中RD1及RD2分別地表示C1-C12一價烴基、C1-C6烷氧基、C2-C7醯基、C2-C7醯基氧基、C2-C7烷氧基羰基、硝基或鹵原子,及符號m'及n'各自獨立地表示0至4之整數。
[6]一種由式(IA)表示之化合物: 其中R1A為由R4A-CO-O-*表示之基團於該處*表示至I之結合位置,R4A表示C1-C22烴基其中亞甲基已由氧原子、硫原子或羰基置換及其中氫原子可由鹵原子或羥基置換,或C3-C22脂環族烴基其中氫原子已由鹵原子或羥基置換;R2A為選擇性地經以C1-C5烷基取代之苯基;及R3A表示C1-C22烴基其中亞甲基已由氧原子、硫原子或羰基置換及其中氫原子可由鹵原子或羥基置換,或C3-C22脂環族烴基其中氫原子已由鹵原子或羥基置換。
[7]一種製造光阻圖案之方法,該方法包含下列步驟(1)至(5):(1)施用根據[1]至[5]中任一項之該光阻組成物至基材之步驟,(2)藉進行乾燥而形成組成物膜之步驟,(3)將該組成物膜曝光至輻射之步驟,(4)烘烤該經曝光之組成物膜之步驟,及(5)顯影該經烘烤之組成物膜之步驟。
<光阻組成物>
本發明之光阻組成物包含具有酸不穩定基之樹脂,該 樹脂偶爾稱作為「樹脂(A)」,酸產生劑,其偶爾稱作為「酸產生劑(B)」,及由式(I)表示之化合物,其偶爾稱作為「化合物(I)」。
<由式(I)表示之化合物>
於該式中,R1、R2及R3各自獨立地表示C1-C24烴基其中氫原子可由取代基置換,及其中亞甲基可由氧原子、硫原子或羰基置換;較佳地表示C1-C24烴基其中氫原子可由取代基置換,及其中亞甲基可由氧原子或羰基置換。
由R1、R2及R3表示之烴基包括脂肪族烴基、脂環族烴基、芳香族烴基、及選自於其中之基團之組合。
脂肪族烴基之實例包括烷基諸如甲基、乙基、丙基、異丙基、丁基、異丁基、第三丁基、戊基、己基、辛基及壬基。
該脂肪族烴基較佳地含1至9個碳原子,更佳地3至8個碳原子。
脂環族烴基可為單環系或多環系。其實例包括環烷基諸如環戊基、環己基、環庚基、環辛基、環壬基、及環十二烷基;及多環系烴基諸如金剛烷基或原冰片基。
該脂環族烴基較佳地包含具有6至10個碳原子之環系結構。
芳香族烴基之實例包括芳基,諸如苯基、1-萘基、2-萘基、蒽基、甲苯基、二甲苯基、異丙苯基、均三甲苯基、聯苯基、蒽基、及菲基。
該芳香族烴基較佳地含6至10個碳原子。
至於烴基之組合之實例包括烷基-環烷基;環烷基-烷基;烷基-芳香族烴基諸如2-甲基苯基、3-甲基苯基、4-甲基苯基、4-乙基苯基、4-丙基苯基、4-異丙基苯基、4-丁基苯基、4-(第三丁基)基苯基、4-己基苯基、2,6-二乙基苯基、或2-甲基-6-乙基苯基;脂環族烴基-脂環族烴基諸如金剛烷基-環烷基或環烷基-金剛烷基;(脂環族烴)-芳基諸如4-環己基苯基、對-金剛烷基苯基;及芳烷基諸如苯基甲基、1-苯基乙基、2-苯基乙基、1-苯基-1-丙基、1-苯基-2-丙基、2-苯基-2-丙基、3-苯基-1-丙基、4-苯基-1-丁基、5-苯基-1-戊基、或6-苯基-1-己基。
針對該烴基之取代基包括羥基、硝基及鹵原子。
該鹵原子之實例包括氟原子、氯原子及溴原子。
該取代基較佳地為羥基或鹵原子,更佳地為羥基或氟原子。
於式(I)中,由R3-CO-O-*表示之部分之實例,於該處*表示至I之結合位置,包括下列各者。
R3較佳地為C3-C22脂環族烴基,其中亞甲基可由氧原子或羰基置換及其中氫原子可由羥基或鹵原子置換;更佳地為C3-C18環烷基、金剛烷基或其組合。於該C3-C18環烷基、金剛烷基或其組合中,亞甲基可由氧原子或羰基置換,及氫原子可由羥基或鹵原子置換。
針對R3之該環烷基更佳地含有3至12個碳原子。
R1較佳地為由R4-CO-O-*表示之基團於該處*表示至I之結合位置,R4表示C1-C22烴基其中亞甲基可由氧原子或羰基置換,及其中氫原子可由羥基、鹵原子或硝基置換,較佳地由羥基或鹵原子置換。
R4較佳地為C3-C22脂環族烴基,其中亞甲基可由氧原子或羰基置換及其中氫原子可由羥基或鹵原子置換;更佳地為C3-C18環烷基、金剛烷基或其組合;及又更佳地為環烷基、金剛烷基或其組合。於該C3-C18環烷基、金剛烷基或其組合中,亞甲基可由氧原子或羰基置換,及氫原子 可由羥基或鹵原子置換。
針對R4之該環烷基更佳地含有3至12個碳原子。
R4較佳地為與R3之相同基。於式(I)中,R1較佳地為與R3-CO-O-*之相同基。
R2較佳地為C6-C24芳香族烴基其中氫原子可由取代基置換,更佳地為C6-C18芳香族烴基其中氫原子可由取代基置換,及又更佳地為苯基。
針對R2,芳香族烴基之取代基之實例包括鹵原子及C1-C12烴基其中亞甲基可由氧原子或羰基置換,較佳地包括鹵原子及C1-C12烴基其中亞甲基可由氧原子或羰基置換。至於取代基,其中亞甲基已由氧原子或羰基置換之該烴基之實例包括烷氧基、醯基、醯基氧基、及烷氧基羰基。
烷氧基之實例包括甲氧基、乙氧基、正丙氧基、異丙氧基、正丁氧基、第二丁氧基、第三丁氧基、戊氧基及己氧基,較佳地為C1-C6烷氧基。
醯基之實例包括乙醯基、丙醯基、苄醯基、及環己烷羰基,較佳地為C2-C7醯基。
醯基氧基之實例包括具有氧基[-O-]附接至前述特定醯基中之任一者含有的羰基者,較佳地為C2-C8醯基氧基。
烷氧基羰基之實例包括包括具有羰基[-CO-]附接至前述特定醯基中之任一者含有的氧原子者。
鹵原子之實例包括氟原子、氯原子及溴原子。
化合物(I)之特定實例包括式(I)表示之化合物其中R1為由R4-CO-O-*表示之基團於該處*表示至I之結 合位置,R4表示C1-C4烷基,R2為選擇性地經以C1-C5烷基取代之苯基,及R3表示C1-C22烴基其中亞甲基可由氧原子或羰基置換及其中氫原子可由羥基或鹵原子置換;及式(I)表示之化合物其中R1為由R4-CO-O-*表示之基團於該處*係如前文相同定義,R4表示C1-C22烴基其中亞甲基可由氧原子、硫原子或羰基,較佳地由氧原子或羰基置換,及其中氫原子已由羥基或鹵原子置換,R2為選擇性地經以C1-C5烷基取代之苯基,及R3表示C1-C22烴基其中亞甲基可由氧原子、硫原子或羰基,較佳地由氧原子或羰基置換,及其中氫原子較佳地可由羥基或鹵原子置換。
化合物(I)之更特定實例包括下列各者。
化合物(I)較佳地為由式(IA)表示者: 其中R1A為由R4A-CO-O-*表示之基團於該處*表示至I之結合位置,R4A表示C1-C22烴基其中亞甲基可由氧原子、硫原子或羰基,較佳地由氧原子或羰基置換,及其中氫原子可由鹵原子或羥基置換,或C3-C22脂環族烴基其中氫原子已由鹵原子或羥基置換;R2A為選擇性地經以C1-C5烷基取代之苯基;及R3A表示C1-C22烴基其中亞甲基可由氧原子、硫原子或羰基置換及其中氫原子可由鹵原子或羥基置換,或C3-C22脂環族烴基其中氫原子已由鹵原子或羥基置換。
至於R1A及R3A,烴基之實例包括與前文有關R1及R3描述者相同。
R1A及R3A中之各者較佳地含C3-C22脂環族烴基其中兩個亞甲基已經分別地由氧原子置換,其中兩個亞甲基已經分別地由硫原子置換,其中一個亞甲基已由羰基置換或其中氫原子已由羥基置換;更佳地C3-C22脂環族烴基其中兩個亞甲基已經分別地由氧原子置換,其中一個亞甲基已由羰基置換或其中氫原子已由羥基置換。
至於R1A及R3A,脂環族烴基為多環系基諸如金剛烷基或兩個C6-C8環烷基諸如環己烷環或環辛烷環之組合。
包含由式(IA)表示之化合物之光阻組成物當光阻圖案係使用該組成物形成時可顯示大焦點邊際[DOF]。由式(IA) 表示之化合物用於光阻組成物屬於本文揭示之一個面向。
以固體成分之總和為基準,化合物(I)之含量較佳地為0.001質量%比或以上,更佳地為0.005%質量%或以上,又更佳地為0.01質量%比或以上。以總和為基準,該含量也較佳地為10質量%比或以下,更佳地為8質量%比或以下,又更佳地為5質量%比或以下。
於本說明書中,「固體成分」表示於該光阻組成物中除了溶劑以外之成分。
化合物(I)為市面上可得,其特別包括式(I)化合物其中R1為CH3-CO-O-*,R2為苯基及R3為甲基,及由式(I-1-a)表示之化合物及偶爾稱作為「化合物(I-1-a)」。
式(I)化合物其中R1及R3係由R4-CO-O-*表示,於該處R4係如前文定義,可經由化合物(I-1-a)與用於轉酯化之式(I-c)化合物反應而製備:R4-COOH (I-c)於該處R4係如前文定義。
式(I-c)化合物之實例包括下列各者。
該轉酯化反應可於有機溶劑諸如含氯仿或一氯苯之有機溶劑內,於20℃至80℃之溫度進行歷0.5至12小時。
式(I-c-A,B)化合物,其實例包括式(I-c-A)及式(I-c-B),可經由式(I-d-A,B)化合物與氫氧化鈉反應而製備。
於各式中,環W表示C1-C12脂環族烴基其中亞甲基可由氧原子或羰基置換及其中氫原子可由羥基或鹵原子置換,Xa及Xb各自獨立地表示氧原子或硫原子,Rf1a及Rf2a各自獨立地表示鹵原子,及n表示1至3之整數。
環W表示之脂環族烴基之實例包括前文有關R4敘述者。鹵原子之實例包括氟原子、氯原子及溴原子。
式(I-c-A,B)化合物之反應例如可於有機溶 劑諸如丙酮或二氯乙烷中於0℃至120℃之溫度進行。氫氧化鈉之用量較佳地為每1莫耳化合物自1.0至2.0莫耳。
式(I-d-A,B)化合物可經由式(I-e-A,B)化合物與式(I-f-A,B)化合物反應而製備。
(於該式中,環W、Xa、Xb、Rf1a、Rf2a及n係如前文定義)。
該反應例如可於有機溶劑諸如丙酮或二氯乙烷中於40℃至150℃之溫度進行0.5至12小時。
式(I-e-A,B)化合物之實例包括下列各者。
式(I-f-A,B)化合物之實例包括下示者。
<樹脂(A)>
具有酸不穩定基之樹脂其為樹脂(A)通常包含具有酸不穩定基之結構單元。後文中,該結構單元偶爾稱作為「結構單元(a1)」。
較佳地,樹脂(A)進一步包含結構單元(a1)以外之另一結構單元,亦即不含酸不穩定基之結構單元其偶爾稱作為「結構單元(群)」。
結構單元(a1)係衍生自具有酸不穩定基之化合物,該化合物偶爾稱作為「單體(a1)」。
此處「酸不穩定基」表示一基團其具有藉酸之作用而從其中去除一離去基所得的親水基,諸如羥基或羧基。
用於樹脂(A),以式(1)及(2)表示之酸不穩定基為佳:
於式(1)中,Ra1、Ra2及Ra3各自獨立地表示C1-C8烷基、C3-C20脂環族烴基或由其組成之一基,及Ra1及Ra2可彼此鍵結而形成C2-C20二價烴基,na表示0或1之整數,及*表示結合位置。
於式(2)中,Ra1’及Ra2’各自獨立地表示氫原子或C1-C12烴基,及Ra3’表示C1-C20烴基,及Ra2’及Ra3’可彼此鍵結而形成C2-C20二價烴基,及於該烴基及該二價烴基中之一或多個-CH2-可由-O-或-S-置換,X表示氧原子或硫原子,及*表示結合位置。
至於Ra1、Ra2及Ra3,烷基之特例包括甲基、乙基、丙基、異丙基、丁基、戊基、己基、庚基及辛基。
脂環族烴基可為單環系或多環系。脂環族烴基之實例 包括單環系脂環族烴基諸如C3-C20環烷基(例如環戊基、環己基、環庚基及環辛基及多環系脂環族烴基諸如十氫萘基、金剛烷基、原冰片基、及下列: 其中*表示結合位置。
脂環族烴基較佳地含3至16個羰原子。
由烷基及脂環族烴基組成之基團之實例包括甲基環己基、二甲基環己基、甲基原冰片基、金剛烷基甲基、及原冰片基乙基。
「na」較佳地為0。
當該二價烴基係經由Ra1及Ra2彼此鍵結而形成時,該部分-C(Ra1)(Ra2)(Ra3)之實例包括下列基團,及該二價烴基較佳地含3至16個碳原子。
其中Ra3為如前文相同定義及*表示結合位置。
以由式(1)表示之基團其中Ra1、Ra2及Ra3各自獨立地表示C1-C8烷基諸如第三丁基;由式(1)表示之基 團其中Ra1及Ra2可彼此鍵結而形成金剛烷基及Ra3為C1-C8烷基諸如2-烷基-2-金剛烷基;及由式(1)表示之基團其中Ra1及Ra2為C1-C8烷基及Ra3為金剛烷基諸如1-(1-金剛烷基)-1-烷基烷氧基羰基為佳。
至於式(2),烴基之實例包括烷基、脂環族烴基、芳香族烴基、及由其中之二或多者組成之一基。
脂肪族烴基及脂環族烴基之實例包括如前述相同者。芳香族烴基之實例包括芳基,諸如苯基、萘基、對-甲基苯基、對-第三丁基苯基、對-金剛烷基苯基、甲苯基、二甲苯基、異丙苯基、均三甲苯基、聯苯基、蒽基、菲基、2,6-二乙基苯基、及2-甲基-6-乙基苯基。
經由Ra2’及Ra3’彼此鍵結所形成的二價烴基之實例包括經由自Ra1’、Ra2’及Ra3’表示之烴基去除氫原子所形成者。
較佳地Ra1’及Ra2’中之至少一者為氫原子。
由式(2)表示之基團之實例包括下列。
單體(a1)較佳地為於其支鏈具有酸不穩定基及烯屬不飽和基之單體,更佳地為於其支鏈具有酸不穩定基之(甲基)丙烯酸酯單體,及又更佳地為具有由式(1)或 (2)表示之基團之(甲基)丙烯酸酯單體。
於其支鏈具有酸不穩定基之(甲基)丙烯酸酯單體較佳地為包含C5-C20脂環族烴基者。包含衍生自此等單體之結構單元之樹脂可對自其中製備之光阻圖案提供改良解析度。
衍生自具有由式(1)表示之基團之(甲基)丙烯酸酯單體的結構單元較佳地為由式(a1-0)、(a1-1)及(a1-2)表示之結構單元中之一者。
於各式中,La01、La1及La2各自獨立地表示-O-或*-O-(CH2)k1-CO-O-,其中k1表示1至7之整數及*表示接合至-CO-之結合位置,Ra01、Ra4及Ra5各自獨立地表示氫原子或甲基,Ra02、Ra03、Ra04、Ra6及Ra7各自獨立地表示C1-C8烷基、C3-C18脂環族烴基、或經由其組合所形成之基,m1’表示0至14之整數,n1表示0至10之整數,及n1’表示0至3之整數。
後文中,式(a1-0)、(a1-1)及(a1-2)表示之結構單元分別地稱作「結構單元(a1-0)」、「結構單元(a1-1)」 及「結構單元(a1-2)」。樹脂(A)可包含此等結構單元中之二或更多者。
La01較佳地為*-O-或*-O-(CH2)f1-CO-O-其中*表示至-CO-之結合位置,f1表示1至4之整數;及更佳地為*-O-或*-O-CH2-CO-O-,及又更佳地為*-O-。
Ra01較佳地為甲基。
至於Ra02、Ra03及Ra04,烷基、脂環族烴基及經由其組合所形成之基包括與針對Ra1、Ra2及Ra3所指稱者相同。
該烷基較佳地含1至6個碳原子。
該脂環族烴基較佳地含3至8個碳原子及更佳地含3至6個碳原子。該脂環族烴基較佳地為飽和脂肪族環系烴基。
經由其組合所形成之該基較佳地共含18個碳原子或以下,其實例包括甲基環己基、二甲基環己基、及甲基原冰片基。
Ra02及Ra03中之各者較佳地為C1-C6烷基,更佳地為甲基或乙基。
Ra04較佳地為C1-C6烷基及C5-C12脂環族烴基,更佳地為甲基、乙基、環己基、及金剛烷基。
La1及La2中之各者較佳地為*-O-或*-O-(CH2)f1-CO-O-其中*表示至-CO-之結合位置,及f1係如前文相同定義;及更佳地為*-O-或*-O-CH2-CO-O-,及特佳地為*-O-。
Ra4及Ra5中之各者較佳地為甲基。
至於Ra6及Ra7,該烷基之實例包括甲基、乙基、丙基、異丙基、丁基、第三丁基、戊基、庚基、2-乙基庚基及辛基。
至於Ra6及Ra7,該脂環族烴基之實例包括單環系脂環族烴基諸如環己基、甲基環己基、二甲基環己基、環庚基及甲基環庚基;及多環系脂環族烴基諸如十氫萘基、金剛烷基、原冰片基、甲基原冰片基及下列者。
至於Ra6及Ra7,由烷基與脂環族烴基所組成之該基團之實例包括芳烷基諸如苄基及苯乙基。
Ra6及Ra7表示之該烷基較佳地為C1-C6烷基。
Ra6及Ra7表示之該脂環族烴基較佳地為C3-C8脂環族烴基,更佳地為C3-C6脂環族烴基。
「m1」較佳地為0至3之整數,及更佳地為0或1。
「n1」較佳地為0至3之整數,及更佳地為0或1。
「n1’」較佳地為0或1。
結構單元(a1-0)之實例包括式(a1-0-1)至(a1-0-12)表示者,較佳地為式(a1-0-1)至(a1-0-10)表示者。
結構單元(a1-0)之實例進一步包括於式(a1-0-1)至(a1-0-12)中之任一者中之甲基已經由氫原子置換之此等基團。
結構單元(a1-1)衍生自其中之該單體之實例包括JP2010-204646A1描述之單體,及式(a1-1-1)至(a1-1-8)表示之下列單體,較佳地為式(a1-1-1)至(a1-1-4)表示之下列單體。
結構單元(a1-2)衍生自其中之該單體之實例包括丙烯酸1-乙基環戊烷-1-基酯、甲基丙烯酸1-乙基環戊烷-1-基酯、丙烯酸1-乙基環己烷-1-基酯、甲基丙烯酸1-乙基環己烷-1-基酯、丙烯酸1-乙基環庚烷-1-基酯、甲基丙烯酸1-乙基環庚烷-1-基酯、丙烯酸1-甲基環戊烷-1-基酯、甲基丙烯酸1-甲基環戊烷-1-基酯、丙烯酸1-異丙基環戊烷-1-基酯、及甲基丙烯酸1-異丙基環戊烷-1-基酯;較佳地為式(a1-2-1)至(a1-2-12)表示之單體,更佳地為式(a1-2-3)、(a1-2-4)、(a1-2-9)及(a1-2-10)表示之單體,又更佳地為式(a1-2-3)及(a1-2-9)表示之單體。
以100莫耳%之該樹脂之全部結構單元為基準,於該樹脂中具有酸不穩定基之該結構單元之含量通常為10至 95莫耳%,較佳地為15至90莫耳%及更佳地為20至85莫耳%。於該樹脂中具有酸不穩定基之該結構單元之含量可藉由基於用以製造該樹脂之該等單體之總量,調整具有酸不穩定基之單體之含量而予以調整。
當該樹脂包含式(a1-0)、(a1-1)及(a1-2)表示之該等結構單元中之一或多者時,以100莫耳%之該樹脂之全部結構單元為基準,該等結構單元之總含量通常為10至95莫耳%,較佳地為15至90莫耳%,及更佳地為15至90莫耳%,及又更佳地為20至85莫耳%。
具有由式(1)表示之基團之該結構單元(a1)之其它實例包括由式(a1-3)表示之結構單元: 其中Ra9表示氫原子、羧基、氰基、C1-C3脂肪族烴基其可具有羥基、或由-COORa13基表示之基團其中Ra13表示C1-C8烷基或C3-C20脂環族烴基、及由C1-C3脂肪族烴基與C3-C20脂環族烴基所組成之基,及該脂肪族烴基及該脂環族烴基可具有羥基,及於該烷基及該脂環族烴基中之亞甲基可由-O-或-CO-置換,Ra10、Ra11及Ra12各自獨立地表示C1-C12烷基或C3-C20脂環族烴基,及Ra10及Ra11可彼此鍵結而連同Ra10及Ra11所鍵 結之該碳原子一起形成C3-C20環,及該烷基及該脂環族烴基可具有羥基,及於該烷基及該脂環族烴基中之亞甲基可由-O-或-CO-置換。
至於Ra9,可具有羥基之該烷基之實例包括甲基、乙基、丙基、羥基甲基及2-羥基乙基。
Ra13表示之脂肪族烴基之實例包括甲基、乙基、丙基。
Ra13表示之脂環族烴基之實例包括環丙基、環丁基、金剛烷基、金剛烷基甲基、1-金剛烷基-1-甲基乙基、2-側氧基-氧雜環戊烷-3-基及2-側氧基-氧雜環戊烷-4-基。
Ra10、Ra11及Ra12表示之該烷基之實例包括甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、異丁基、第二丁基、第三丁基、戊基、己基、庚基、2-乙基己基、辛基。
Ra10、Ra11及Ra12表示之該脂環族烴基其可為單環系基或多環系基。單環系脂環族烴基包括環烷基諸如環丙基、環丁基、環戊基、環己基、環庚基、環辛基、環庚基、環癸基。多環系脂環族烴基包括氫萘基、金剛烷基、2-烷基金剛烷-2-基、1-(金剛烷-1-基)烷-1-基、原冰片基、甲基原冰片基、及異冰片基。
當該二價烴基係經由Ra10及Ra11鍵結形成時,-C(Ra10)(Ra11)(Ra12)之實例包括下列各者: 於該處Ra12係如前文定義。
由式(a1-3)表示之結構單元衍生自其中之該 單體之實例包括5-原冰片-2-羧酸第三丁基酯、5-原冰片-2-羧酸1-環己基-1-甲基乙基酯、5-原冰片-2-羧酸1-甲基環己基酯、5-原冰片-2-羧酸2-甲基-2-金剛烷基酯、5-原冰片-2-羧酸2-乙基-2-金剛烷基酯、5-原冰片-2-羧酸1-(4-甲基環己基)-1-甲基乙基酯、5-原冰片-2-羧酸1-(4-羥基環己基)-1-甲基乙基酯、5-原冰片-2-羧酸1-甲基-1-(4-側氧基環己基)乙基酯、5-原冰片-2-羧酸1-(1-金剛烷基)-1-甲基乙基酯。
當該樹脂具有由式(a1-3)表示之結構單元時,傾向於獲得具有優異解析度及較高耐乾蝕刻性之光阻組成物。
當該樹脂包含由式(a1-3)表示之結構單元時,以該樹脂之全部該等結構單元之總莫耳數為基準,該結構單元之含量通常為10至95莫耳%,及較佳地為15至90莫耳%,及更佳地為20至85莫耳%。
具有由式(2)表示之基團之該結構單元(a1)之其它實例包括由式(a1-4)表示者: 其中Ra32表示氫原子、鹵原子、C1-C6烷基或C1-C6鹵化烷基,Ra33於各次出現時獨立地為鹵原子、羥基、C1-C6烷基、C1-C6烷氧基、C2-C4醯基、C2-C4醯基氧基、丙烯醯基、 甲基丙烯醯基,la表示0至4之整數,Ra34及Ra35各自獨立地表示氫原子或C1-C12烴基,Ra36表示C1-C20脂肪族烴基其中亞甲基可由-O-或-S-置換,及Ra35及Ra36係彼此鍵結而一起表示C2-C20脂肪族烴基其中亞甲基可由-O-或-S-置換。
由Ra32及Ra33表示之該烷基之實例包括甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、及己基,較佳地為C1-C4烷基,更佳地為甲基及乙基,及又更佳地為甲基。
由Ra32及Ra33表示之鹵原子之實例包括氟原子、氯原子、及溴原子。
由Ra33表示之烷氧基之實例包括甲氧基、乙氧基、丙氧基、異丙氧基、丁氧基、異丁氧基、第二丁氧基、第三丁氧基、戊氧基及己氧基。由Ra33表示之醯基之實例包括乙醯基、丙醯基及丁醯基;及由Ra33表示之醯氧基之實例包括乙醯氧基、丙醯氧基及丁醯氧基。
由Ra32及Ra33表示之鹵原子之實例包括氟原子、氯原子、及溴原子。
由Ra34及Ra35表示之基團之實例包括針對Ra1’及Ra2’所指稱者。
由Ra36表示之基團之實例包括針對Ra3’所指稱者。
Ra32較佳地表示氫原子。
Ra33較佳地為C1-C4烷氧基,更佳地為甲氧基及乙氧基,及又更佳地為甲氧基。
符號「la」較佳地表示0或1,更佳地為1。
Ra34較佳地表示氫原子。
Ra35較佳地為C1-C12一價烴基,更佳地為甲基及乙基。
由Ra36表示之烴基包括C1-C18烷基、C3-C18一價脂環族烴基、C6-C18一價芳香族烴基、及其任一種組合,及較佳地為C1-C18烷基、C3-C18一價脂環族烴基、C7-C18芳烷基。此等基團可為未經取代或經取代。該烷基及該一價脂環族烴基較佳地為未經取代。至於該一價芳香族烴基之取代基,以C6-C10芳基氧基為佳。
結構單元(a1-4)衍生自其中之該單體之實例包括JP2010-204646A1引述之單體。其中以由式(a1-4-1)、(a1-4-2)、(a1-4-3)、(a1-4-4)、(a1-4-5)、(a1-4-6)及(a1-4-7)表示之單體為佳,及以由式(a1-4-1)、(a1-4-2)、(a1-4-3)、(a1-4-4)及(a1-4-5)表示之單體為更佳。
當樹脂(A)包含由式(a1-4)表示之結構單元時,以100莫耳%該樹脂之全部結構單元為基準,其含量通常為10至95莫耳%,較佳地為15至90莫耳%,及更佳地為20至85 莫耳%。
具有酸不穩定基之結構單元之其它實例包括由式(a1-5)表示者: 於式(a1-5)中,Ra8表示氫原子、鹵原子、或C1-C6烷基其可具有鹵原子,Za1表示單鍵或*-(CH2)h3-CO-L54-,其中k1表示1至4之整數及*表示至L54之結合位置,L51、L52、L53及L54各自獨立地表示氧原子或硫原子,s1表示1至3之整數,及s1’表示0至3之整數。
此處,由式(a1-5)表示之結構單元偶爾稱作為「結構單元(a1-5)」。
該鹵原子之實例包括氟原子及氯原子,較佳地為氟原子。
可具有鹵原子之該烷基之實例包括甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、第二丁基、第三丁基、戊基、己基、庚基、2-乙基己基、辛基、氟甲基、及三氟甲基。
於該式(a1-5)中,Ra8較佳地表示氫原子、甲基或三氟甲基。
L51較佳地表示氧原子。
較佳地,L52及L53中之一者表示氧原子,而另一者表示硫原子。
s1較佳地表示1。s1’表示0至2之整數。
Za1較佳地表示單鍵或*-CH2-CO-O-其中*表示至L51之結合位置。
結構單元(a1-5)衍生自其中之該單體之實例包括JP2010-61117A1敘述者及下列各者:
當樹脂(A)包含結構單元(a1-5)時,以100莫耳%該樹脂之全部結構單元為基準,其含量通常為1至50莫耳%,較佳地為3至45莫耳%,及更佳地為5至40莫耳%。
樹脂(A)較佳地包含結構單元(a1-0)、(a1-1)、(a1-2)及(a1-5)中之一或多者,更佳地包含結構單元(a1-1)、(a1-2)及(a1-5)中之至少一者,又更佳地包含結構單元(a1-1)、(a1-2)及(a1-5)中之二或多者。樹脂(A)較佳地包含結構單元(a1-1)。特別地,樹脂(A)較佳地包含結構單元(a1-1)及(a1-0)、結構單元(a1-2)及(a1-0)、結構單元(a1-5)及(a1-0)、結構單元(a1-1)及(a1-2)、結構單元(a1-1)及(a1-5)、結構單元(a1-0)、(a1-1)及(a1-2)、或結構單元(a1-0)、(a1-1)及(a1-5),及更佳地包含結構單元(a1-1)及(a1-2)或結構單元(a1-1)及(a1-5)。
結構單元(s)係衍生自不含酸不穩定基之單體。
至於不含酸不穩定基之單體,技藝界已知可用作為此種單體之單體,及其並無特殊限制,只要不含酸不穩定基即可。
不含酸不穩定基之該結構單元較佳地具有羥基或內酯環。當該樹脂包含衍生自不含酸不穩定基及具有羥基或內酯環的該單體時,能夠獲得可提供具有良好解析度及光阻對基材之黏著性之光阻膜的光阻組成物。
後文中,不含酸不穩定基及具有羥基之該結構單元稱作為「結構單元(a2)」,及不含酸不穩定基及具有內酯環之該結構單元稱作為「結構單元(a3)」。
結構單元(a2)具有的羥基可為醇系羥基或酚系羥基。
當KrF準分子雷射(波長:248奈米)光刻術系統或高能雷射諸如電子束及極紫外光被用作為曝光系統時,以包含具有酚系羥基之結構單元(a2)的樹脂為佳。當ArF準分子雷射(波長:193奈米)被用作為曝光系統時,以包含具有醇系羥基之結構單元(a2)的樹脂為佳,及以包含後述結構單元(a2-1)的樹脂為更佳。
樹脂(A)可包含結構單元(a2)中之一或多者。
具有酚系羥基之結構單元(a2)之實例包括式(a2-0)表示者:
於式(a2-0)中,Ra30表示氫原子、鹵原子、C1-C6烷基或C1-C6鹵化烷基,Ra31於各次出現時獨立地為鹵原子、羥基、C1-C6烷基、C1-C6烷氧基、C2-C4醯基、C2-C4醯基氧基、丙烯醯基或甲基丙烯醯基,ma表示0至4之整數。
於該式(a2-0)中,鹵原子之實例包括氟原子、氯原子、溴原子或碘原子,C1-C6烷基之實例包括甲基、乙基、丙基、異丙基、丁基、異丁基、第二丁基、第三丁基、戊基及己基,及以C1-C4烷基為佳,及以C1-C2烷基為更佳,及以甲基為特佳。
C1-C6鹵化烷基之實例包括三氟甲基、五氟乙基、七氟丙基、七氟異丙基、九氟丁基、九氟第二丁基、九氟第三丁基、全氟戊基及全氟己基。C1-C6烷氧基之實例包括甲氧基、乙氧基、丙氧基、異丙氧基、丁氧基、異丁氧基、第二丁氧基、第三丁氧基、戊氧基及己氧基,及以C1-C4烷氧基為佳,及以C1-C2烷氧基為更佳,及以甲氧基為特佳。C2-C4醯基之實例包括乙醯基、丙醯基及丁醯基,及C2-C4醯氧基之實例包括乙醯氧基、丙醯氧基及丁醯氧基。
於該式(a2-0)中,ma較佳地為0、1或2,及更佳地為0或1,及特佳為0。
於其中,以由式(a2-0-1)、(a2-0-2)、(a2-0-3)及(a2-0-4) 表示之結構單元用作為結構單元(a2-0)為佳,及以由式(a2-0-1)及(a2-0-2)表示者為更佳。
包含由式(a2-0)表示之結構單元之樹脂(A)例如,可經由聚合一單體於該處其酚系羥基已經使用合宜保護基保護,接著脫保護而製備。用於酚系羥基之保護基之實例包括乙醯基。
當樹脂(A)包含由式(a2-0)表示之結構單元時,以該樹脂之全部結構單元之總莫耳數為基準,其含量通常為5至95莫耳%,及較佳地為10至80莫耳%,及更佳地為15至80莫耳%。
具有醇系羥基之結構單元(a2)之實例包括式(a2-1)表示者: 其中Ra14表示氫原子或甲基,Ra15及Ra16各自獨立地表示氫原子、甲基或羥基,La3表示*-O-或*-O-(CH2)k2-CO-O-其中*表示至-CO-之結合位置,及k2表示1至7之整數,及o1表示0至10之整數。
後文中,由式(a2-1)表示之結構單元係稱作為「結構單元(a2-1)」。
於該式(a2-1)中,Ra14較佳地為甲基。Ra15較佳地為氫原子。Ra16較佳地為氫原子或羥基。La3較佳地為*-O-或*-O-(CH2)f2-CO-O-其中*表示至-CO-之結合位置,及f2表示1至4之整數,更佳地為*-O-或*-O-CH2-CO-O-,及又更佳地為*-O-,及o1較佳地為0、1、2或3及更佳地為0或1。
結構單元(a2-1)衍生自其中之單體之實例包括JP2010-204646A所述化合物。
結構單元(a2-1)之較佳實例包括式(a2-1-1)至(a2-1-6)表示者。
於其中,更佳者為由式(a2-1-1)、(a2-1-2)、(a2-1-3)及(a2-1-4)表示之結構單元,又更佳者為由式(a2-1-1)及(a2-1-3)表示之結構單元。
當樹脂(A)包含結構單元(a2-1)時,以該樹脂之全部結構單元之總莫耳數為基準,其含量通常為1至45莫耳%,較佳地為1至40莫耳%,及更佳地為1至35莫耳%,及特佳地為2至20莫耳%。
結構單元(a3)之內酯環之實例包括單環系內酯環,諸如β-丙內酯環、γ-丁內酯環及γ-戊內酯環,及從單環系內酯環與其它環所形成的縮合環。於其中,較佳地為γ-丁內酯環及從γ-丁內酯環與其它環所形成的縮合內酯環。
結構單元(a3)之較佳實例包括由式(a3-1)、(a3-2)、(a3-3)及(a3-4)表示者: 式中,La4、La5及La6各自獨立地表示*-O-或*-O-(CH2)k3-CO-O-其中*表示至-CO-之結合位置,及k3表示1至7之整數,Ra18、Ra19及Ra20各自獨立地表示氫原子或甲基,Ra21表示C1-C4一價脂肪族烴基,Ra22及Ra23於各次出現時獨立地為羧基、氰基或C1-C4一價脂肪族烴基,Ra24各自獨立地表示氫原子、鹵原子、或可具有鹵原子之C1-C6烷基,La7表示單鍵、*1-La8-O-、*1-La8-CO-O-、*1-La8-CO-O-La9-CO-O-或*1-La8-CO-O-La9-O-其中La8及La9各自獨立地表示C1-C6二價烷二基,*1表示至-CO-之結合位置,及p1表示0至5之整數,及q1及r1各自獨立地表示0至 3之整數。
Ra24表示之鹵原子之實例包括氟原子、氯原子、溴原子及碘原子。
Ra24表示之烷基之實例包括甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、及己基,較佳地為C1-C4烷基,更佳地為甲基及乙基。
至於Ra24,具有鹵原子之烷基之實例包括三氟甲基、五氟乙基、七氟丙基、七氟異丙基、九氟丁基、九氟第二丁基、九氟第三丁基、全氟戊基、全氟己基、三氯甲基、三溴甲基及三碘甲基。
至於La8及La9,該烷二基之實例包括亞甲基、伸乙基、丙烷-1,3-二基、丁烷-1,4-二基、戊烷-1,5-二基及己烷-1,6-二基、丁烷-1,3-二基、2-甲基丙烷-1,3-二基、2-甲基丙烷-1,2-二基、戊烷-1,4-二基及2-甲基丁烷-1,4-二基。
較佳地La4、La5及La6各自獨立地表示*-O-或*-O-(CH2)d1-CO-O-其中*表示至-CO-之結合位置,及d1表示1至4之整數;更佳地La4、La5及La6為*-O-或*-O-CH2-CO-O-;及又更佳地La4、La5及La6為*-O-。
Ra18、Ra19及Ra20較佳地為甲基。Ra21較佳地為甲基。較佳地Ra22及Ra23於各次出現時獨立地為羧基、氰基或甲基。
較佳地p1、q1及r1各自獨立地表示0至2之整數,及更佳地p1、q1及r1各自獨立地表示0或1。
Ra24較佳地為氫原子或C1-C4烷基,更佳地為氫原子、 甲基或乙基,及又更佳地為氫原子或甲基。
La7較佳地表示單鍵或*1-La8-CO-O-,更佳地為單鍵、*1-CH2-CO-O-或*1-C2H4-CO-O-。
結構單元(a3)之實例包括下列各者。
結構單元(a3)較佳地為式(a3-1-1)至(a3-1-4)、式(a3-2-1)至(a3-2-4)、式(a3-3-1)至(a3-3-4)及式(a3-4-1)至(a3-4-12)中 之一者;更佳地為式(a3-1-1)、式(a3-1-2)、式(a3-2-3)至(a3-2-4)及式(a3-4-1)至(a3-4-2)中之一者;及又更佳地為式(a3-1-1)、式(a3-2-3)及式(a3-4-2)中之一者。
結構單元(a3)係衍生自其中之該單體之實例包括US2010/203446A1、US2002/098441A1及US2013/143157A1中所述者。
當樹脂(A)包含結構單元(a3)時,以該樹脂之全部結構單元之總莫耳數為基準,其含量通常為5至70莫耳%,較佳地為10至65莫耳%,及更佳地為10至60莫耳%。
不含酸不穩定基之另一結構單元之實例包括具有氟原子之結構單元及具有不會藉酸之作用從其中去除之烴之結構單元。
具有氟原子之結構單元之實例包括下列各者。
後文中,不含酸不穩定基但具有鹵原子之結構單元稱作為「結構單元(a4)」。結構單元(a4)之鹵原子可為氟原子、氯原子、溴原子、或碘原子。結構單元(a4)較佳地具有氟原子。
結構單元(a4)之實例包括由式(a4-0)表示者: 其中R5表示氫原子或甲基;L4表示單鍵或C1-C4脂肪族飽和烴基,較佳地為C1-C4脂肪族飽和烴基;L3表示C1-C8全氟烷二基或C3-C12脂環族全氟烴基;及R6表示氫原子或氟原子。
針對L3之該全氟烷二基之實例包括二氟亞甲基、全氟伸乙基、(全氟乙基)氟亞甲基、全氟丙烷-1,3-二基、全氟丙烷-1,2-二基、全氟丁烷-1,4-二基、全氟戊烷-1,5-二基、全氟己烷-1,6-二基、全氟庚烷-1,7-二基、及全氟辛烷-1,8-二基。
針對L3之該脂環族全氟烴基之實例包括全氟金剛烷二基。
L4較佳地為單鍵、亞甲基或伸乙基,更佳地為亞甲基。
L3較佳地為C1-C6全氟烷二基,更佳地為C1-C3全氟烷二基。
由式(a4-0)表示之結構單元之實例包括下列各者及於下列式中各者之甲基已經由氫原子置換者。
結構單元(a4)之實例包括由式(a4-1)表示者: 其中Ra41表示氫原子或甲基;Aa41表示C1-C6二價烷二基其可具有由式(a-g1)表示之取代基或部分: 其中s表示0至1之整數,Aa42及Aa44分別地表示C1-C5二價烴基其可具有取代基,Aa43表示單鍵或C1-C5二價烴基其可具有取代基,Xa41及Xa42分別地表示-O、-CO-、-CO-O-、或-O-CO-,但限制條件為Aa42、Aa43、Aa44、Xa41及Xa42之碳原子數之總和為6或以下;Ra42表示C1-C20一價烴基其可具有一取代基,但限制條件為Aa41及Ra42中之各者或兩者具有鹵原子;及Aa44係鍵結至-O-CO-Ra42
式(a4-1)之鹵原子之實例包括氟原子、氯原子、溴原子及碘原子。
二價烴基較佳地為二價飽和烴基,但可具有碳-碳雙鍵。該二價飽和烴基之實例包括烷二基其可為線性者或分支者、二價脂環族烴基、及其組合。
針對Ra42之一價烴基之實例包括一價鏈系或環系飽和烴基、一價芳香族烴基、及其組合。
一價鏈系烴基之實例包括甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基、癸基、十二烷基、十六烷基、十五烷基、己基癸基、十七烷基及十八烷基。
一價環系烴基之實例包括環烷基諸如環戊基、環己基、環庚基及環辛基;及一價多環系烴基諸如十氫萘基、金剛烷基、原冰片基、及下列基團於該處*表示結合位置。
一價芳香族烴基之實例包括苯基、萘基、蒽基、聯苯基、菲基及芴基。
針對Ra42之一價烴基較佳地為一價鏈系及環系烴基及其組合,其可具有碳-碳雙鍵,及更佳地為一價鏈系烴基及一價環系烴基及其組合。
該一價鏈系烴基及一價環系烴基較佳地為烷基及脂環族烴基。
烷基之實例包括甲基、乙基、丙基、異丙基、丁基、異丁基、第三丁基、戊基、己基、辛基及2-乙基己基。
脂環族烴基之實例可為單環系或多環系。單環系烴基之實例包括環烷基諸如環戊基、環己基、環庚基、環辛基、環壬基、及環十二烷基。多環系烴基之實例 包括十氫萘基、金剛烷基、2-烷基金剛烷-2-基、1-(金剛烷-1-基)烷-1-基、原冰片基、甲基原冰片基及異冰片基。
Ra42較佳地為一價脂肪族烴基其可具有取代基,更佳地為一價脂肪族烴基其具有鹵原子及/或由式(a-g3)表示之基團。
-Xa43-Aa45 (a-g3)其中Xa43表示氧原子、羰基、羰基氧基或氧基羰基,Aa45表示C3-C17一價飽和烴基其可具有氟原子。
當Ra42為一價飽和烴基其具有由式(a-g3)表示之基團時,連同式(a-g3)之碳原子總計Ra42較佳地含15個或以下之碳原子,更佳地含12個或以下之碳原子。若Ra42具有由式(a-g3)表示之基團,則該基團之數目較佳地為1。
該一價飽和烴基其具有由式(a-g3)表示之基團較佳地為由式(a-g2)表示之基團:-Aa46-Xa44-Aa47 (a-g2)其中Aa46表示C3-C17二價飽和烴基其可具有氟原子,Xa44表示羰基氧基或氧基羰基,及Aa47表示C3-C17二價飽和烴基其可具有氟原子,但限制條件為Aa46、Aa47及Xa44總計具有18或以下之碳原子及Aa46及Aa47中之一者或兩者具有氟原子。
Ra42表示之含鹵素之飽和烴基較佳地為一價含氟飽和烴基,更佳地為全氟烷基或全氟環烷基,又更佳地為C1-C6全氟烷基,及進一步更佳地為C1-C3全氟烷基。
該全氟烷基之實例包括全氟甲基、全氟乙基、全氟丙基、全氟丁基、全氟戊基、全氟己基、全氟庚基及全氟辛基。該全氟環烷基之實例包括全氟環己基。
由Aa46表示之該二價飽和烴基較佳地含1至6個,更佳地1至3個碳原子。
由Aa47表示之該一價飽和烴基較佳地含4至15個,更佳地5至12個碳原子。Aa47更佳地為環己基或金剛烷基。
由-Aa46-Xa44-Aa47表示之該部分之實例包括下列各者。
各式中,*表示至羰基之結合位置,Aa41之實例典型地包括C1-C6烷二基其可為直鏈或分支鏈。其特定實例包括直鏈烷二基諸如亞甲基、伸乙基、丙烷-1,3-二基、丁烷-1,4-二基、戊烷-1,5-二基或己烷-1,6-二基;及分支鏈烷二基諸如丙烷-1,3-二基、丁烷-1,3-二基、1-甲基丁烷-1,2-二基或2-甲基丁烷-1,4-二基。此種烷二基之取代基之實例可包括羥基或C1-C6烷氧基。
Aa41較佳地為C1-C4烷二基,更佳地為C2-C4烷二基,及又更佳地為伸乙基。
由Aa42、Aa43及Aa44表示之該烷二基之實例包括亞甲基、伸乙基、丙烷-1,3-二基、丁烷-1,4-二基、2-甲基丙烷-1,3-二基或2-甲基丁烷-1,4-二基。此種烷二基可具有之取 代基之實例包括羥基或C1-C6烷氧基。
Xa42表示-O-、-CO-、-CO-O-、或-O-CO-。
式(a-g1)表示之該部分於該處Xa42為氧原子、羰基、羰基氧基或氧基羰基之實例包括下列各者: 其中*及**表示結合位置,及**表示至-O-CO-Ra42之結合位置。
由式(a4-1)表示之結構單元較佳由式(a4-2)或(a4-3)表示者。
式中,Rf1表示氫原子或甲基。
Af1表示C1-C6烷二基。
Rf2表示具有氟原子之C1-C10一價烴基。
由Af1表示之烷二基可為直鏈或分支鏈。其特定實例包括直鏈烷二基諸如亞甲基、伸乙基、丙烷-1,3-二基、丁 烷-1,4-二基、戊烷-1,5-二基或己烷-1,6-二基;及分支鏈烷二基諸如丙烷-1,3-二基、丁烷-1,3-二基、1-甲基丁烷-1,2-二基或2-甲基丁烷-1,4-二基。此種烷二基之取代基之實例可包括羥基或C1-C6烷氧基。
Rf2表示之一價烴基包括一價飽和烴基及一價芳香族烴基。該一價飽和烴基可為鏈系或環系飽和烴基,或其組合。
該一價飽和烴基較佳地為烷基或一價脂環族烴基。
該烷基之實例包括甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、第二丁基、第三丁基、戊基、己基及2-乙基己基。
一價脂環族烴基可為單環系或多環系。一價單環系脂環族烴基之實例包括環丙基、環丁基、環戊基、環己基、甲基環己基、二甲基環己基、環庚基、環辛基、環庚基、及環癸基。
一價多環系烴基之實例包括十氫萘基、金剛烷基、原冰片基、及異冰片基。
前述烴基之組合基團之實例包括2-烷基金剛烷-2-基、1-(金剛烷-1-基)烷-1-基、及甲基原冰片基。
針對Rf2之具有氟原子之一價烴基之實例包括一價氟烷基及一價含氟原子之脂環族烴基。
一價氟烷基之特定實例包括氟甲基、三氟甲基、1,1-二氟乙基、2,2-二氟乙基、2,2,2-三氟乙基、全氟乙基、1,1,2,2-四氟丙基、1,1,2,2,3,3-六氟丙基、全氟乙基甲基、1-(三氟甲基)-1,2,2,2-四氟丙基、全氟丙基、1,1,2,2-四氟丁 基、1,1,2,2,3,3-六氟丁基、1,1,2,2,3,3,4,4-八氟丁基、全氟丁基、1,1-貳(三氟)甲基-2,2,2-三氟乙基、2-(全氟丙基)乙基、1,1,2,2,3,3,4,4-八氟戊基、全氟戊基、1,1,2,2,3,3,4,4,5,5-十氟戊基、1,1-貳(三氟甲基)-2,2,3,3,3-五氟丙基、2-(全氟丁基)乙基、1,1,2,2,3,3,4,4,5,5-十氟己基、1,1,2,2,3,3,4,4,5,5,6,6-十二氟己基、全氟戊基甲基及全氟己基。
一價含氟原子之脂環族烴基之特定實例包括氟環烷基諸如全氟環己基及全氟金剛烷基。
於式(a4-2)中,Af1較佳地為C2-C4伸烷基,及更佳地為伸乙基。Rf2較佳地為C1-C6氟烷基。
式中,Rf11表示氫原子或甲基。
Af11表示C1-C6烷二基。
Af13表示C1-C18二價飽和烴基其可具有氟原子。
Xf12表示羰基氧基或氧基羰基。
Af14表示C1-C17二價飽和烴基其可具有氟原子,但限制條件為Af13及Af14中之一者或兩者表示含氟飽和烴基。
由Af11表示之該烷二基之實例包括如對Af12指稱者。
至於Af13,該二價飽和烴基包括鏈狀飽和烴基、環系 飽和烴基、及此等基團之組合基團。
至於Af13,該二價飽和烴基其可具有氟原子者較佳地為可具有氟原子之二價飽和鏈狀烴基,更佳地為全氟烷二基。
該二價脂肪族烴基其可具有氟原子者之實例包括甲基、伸乙基、丙烷二基、丁烷二基及戊烷二基;及全氟烷二基諸如二氟亞甲基、全氟伸乙基、全氟丙烷二基、全氟丁烷二基及全氟戊烷二基。
該二價環系烴基其可具有氟原子者可為二價單環系基或二價多環系基。
該二價單環系烴基其可具有氟原子者之實例包括環己烷二基及全氟環己烷二基。
該二價多環系烴基其可具有氟原子者之實例包括金剛烷二基、原冰片二基、及全氟金剛烷二基。
於由Af14表示之該基團中,該一價飽和烴基包括鏈系飽和烴基、環系飽和烴基、及此等飽和烴基之組合基團。
至於Af14,該一價脂肪族烴基其可具有氟原子者較佳地為可具有氟原子之一價飽和脂肪族烴基,更佳地為全氟烷二基。
該一價脂肪族烴基其可具有氟原子者之實例包括三氟甲基、氟甲基、甲基、全氟乙基、1,1,1-三氟乙基、1,1,2,2-四氟乙基、乙基、全氟丙基、1,1,1,2,2-五氟丙基、丙基、全氟丁基、1,1,2,2,3,3,4,4-八氟丁基、丁基、全氟戊基、1,1,1,2,2,3,3,4,4-九氟戊基、戊基、己基、全氟己基、庚基、 全氟庚基、辛基及全氟辛基。
可具有氟原子之一價環系烴基可為單環系或多環系一價基。
可具有氟原子之一價單環系環狀烴基之實例包括環丙基、環戊基、環己基、及全氟環己基。
可具有氟原子之一價多環系烴基之實例包括金剛烷基、原冰片基及全氟金剛烷基。
前述脂肪族烴基之組合基團之實例包括環丙基甲基、環丁基甲基、金剛烷基甲基、原冰片基甲基、及全氟金剛烷基甲基。
於式(a4-3)中,Af11較佳地為伸乙基。
Af13表示之該二價脂肪族烴基較佳地含6個或以下碳原子,更佳地2至3個碳原子。
Af14表示之該一價脂肪族烴基較佳地含3至12個碳原子,更佳地3至10個碳原子。
Af14較佳地為C3-C12一價脂環族烴基,更佳地環丙基甲基、環戊基、環己基、原冰片基或金剛烷基。
式(a4-2)之結構單元之實例較佳地包括式(a4-1-1)至(a4-1-22)表示者。
式(a4-3)之結構單元之實例較佳地包括式(a4-1’-1)至(a4-1’-22)表示者。
結構單元(a4)之另一實例包括式(a4-4)表示 者。
於式(a4-4)中,其中Rf21表示氫原子或甲基;Af21表示-(CH2)j1-、-(CH2)j2-O-(CH2)j3-或-(CH2)j4-CO-O-(CH2)j5-於該處j1、j2、j3、j4或j5各自獨立地表示1至6之整數;及Rf22表示含氟原子之C1-C10一價烴基。
至於Rf22,含氟原子之一價烴基之實例包括對Rf22指稱者。
Rf22較佳地為含氟原子之C1-C10一價烷基或含氟原子之C3-C10一價脂環族烴基,更佳地為含氟原子之C1-C10一價烷基,及又更佳地為含氟原子之C1-C6一價烷基。
於式(a4-4)中,Af21較佳地為-(CH2)j1-,更佳地為亞甲基或伸乙基,及又更佳地為亞甲基。
式(a4-4)表示之結構單元之實例包括下列各者。
當樹脂(A)包含結構單元(a4)時,以100莫耳%該樹脂之全部結構單元為基準,其含量較佳地為1至20莫耳%,更佳地為2至15莫耳%,及又更佳地為3至10莫耳%。
不含酸不穩定基之結構單元之其它實例包括具有酸穩定烴基者。
此處,「酸穩定烴基」一詞表示此種烴基其不會藉酸產生劑所產生的酸之作用而自具有該基團之該結構單元去除者,容後詳述。
該酸穩定烴基可為線性、分支或環系烴基。
具有不會被酸作用而自其中去除的烴之該結構單元可具有線性、分支或環系烴,較佳地為脂環族烴基。
具有酸穩定烴基之該結構單元之實例包括式(a5-1)表示者: 於該處R51表示氫原子或甲基;R52表示C3-C18一價脂環族烴基其可具有C1-C8一價脂肪族烴基作為取代基,但限制條件為該脂環族烴基在鍵結至L51之該碳原子上不含取代基;及L51表示單鍵或C1-C18二價飽和烴基於該處亞甲基可由氧原子或羰基置換。
R52表示之脂環族烴基可為單環系或多環系。
脂環族烴基之實例包括單環系烴基諸如C3-C18環烷基(例如環丙基、環丁基、環戊基、環己基)及多環系脂環族烴基諸如金剛烷基或原冰片基。
該脂肪族烴基之實例包括烷基諸如甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、第二丁基、第三丁基、戊基、己基、辛基及2-乙基己基。
具有取代基之該脂環族烴基之實例包括3-羥基金剛烷基及3-甲基金剛烷基。
R52較佳地為C3-C18未經取代之脂環族烴基,更佳地為金剛烷基、原冰片基或環己基。
L51表示之二價飽和烴基之實例包括二價脂肪族烴基及二價脂環族烴基,較佳地為二價脂肪族烴基。
二價脂肪族烴基之實例包括烷二基諸如亞甲基、伸乙基、丙烷二基、丁烷二基及戊烷二基。
該二價脂環族烴基可為單環系或多環系。
二價單環系烴基之實例包括環烷二基諸如環戊烷二基及環己烷二基。二價多環系脂環族烴基之實例包括金剛烷二基及原冰片二基。
該二價烴基於該處亞甲基已由氧原子或羰基置換者之實例包括式(L1-1)至(L1-4)表示者。
於此等式中,*表示至氧原子之結合位置。
Xx1為羰基氧基或氧基羰基;及Lx1為C1-C16二價飽和烴基,及Lx2為單鍵或C1-C15二價脂肪族飽和烴基,但限制條件為Lx1及Lx2之總碳原子為16或以下。
Lx3為C1-C17二價飽和烴基,及Lx4為單鍵或C1-C6二價脂肪族飽和烴基,但限制條件為Lx3及Lx4之總碳原子為17或以下。
Lx5為C1-C15二價飽和烴基,及Lx6及Lx7為單鍵或C1-C14二價脂肪族飽和烴基,但限制條件為Lx5、Lx6及Lx7之總碳原子為15或以下。
Lx8及Lx9各自獨立地為單鍵或C1-C12二價脂肪族飽和烴基,及Wx1為C3-C15二價環系飽和烴基,但限制條件為Lx8、Lx9及Wx1之總碳原子為15或以下。
Lx1較佳地為C1-C8二價飽和烴基,更佳地為亞甲基或伸乙基。
Lx2較佳地為單鍵或C1-C8二價飽和烴基,更佳地為單鍵。
Lx3較佳地為C1-C8二價飽和烴基,更佳地為亞甲基或伸乙基。
Lx4較佳地為單鍵或C1-C8二價飽和烴基,更佳地為單鍵、亞甲基或伸乙基。
Lx5較佳地為C1-C8二價飽和烴基,更佳地為亞甲基或伸乙基。
Lx6較佳地為單鍵或C1-C8二價飽和烴基,更佳地為亞甲基或伸乙基。
Lx7較佳地為單鍵或C1-C8二價飽和烴基,更佳地為亞甲基或伸乙基。
Lx8較佳地為單鍵或C1-C8二價飽和烴基,更佳地為單 鍵或亞甲基。
Lx9較佳地為單鍵或C1-C8二價飽和烴基,更佳地為單鍵或亞甲基。
Wx1較佳地為C3-C10二價環系飽和烴基,更佳地為環己烷二基或金剛烷二基。
由式(L1-1)表示之該二價烴基之實例包括下列各者。
於此等式中,*表示至氧原子之結合位置。
由式(L1-2)表示之該二價烴基之實例包括下列各者。
於此等式中,*表示至氧原子之結合位置。
由式(L1-3)表示之該二價烴基之實例包括下列各者。
於此等式中,*表示至氧原子之結合位置。
由式(L1-4)表示之該二價烴基之實例包括下列各者。
於此等式中,*表示至氧原子之結合位置。
L51較佳地為單鍵或由式(L1-1)表示之基團。
式(a5-1)表示之結構單元之實例包括下列各者,及於各式中於該處甲基已經由氫原子置換者。
樹脂(A)較佳地包含結構單元(a1)及不含酸不穩定基之結構單元。
於樹脂(A)中,該結構單元(a1)為結構單元(a1-1)及結構單元(a1-2)中之一者,更佳地為結構單元(a1-2)。該結構單元(a1-2)較佳地為包含環己基或環戊基。
不含酸不穩定基之結構單元較佳地為結構單元(a2)及結構單元(a3)中之一者。該結構單元(a2)較佳地為結構單元(a2-1)。該結構單元(a3)較佳地為結構單元(a3-1)、結構單元(a3-2)及結構單元(a3-4)中之一者。
樹脂(A)較佳地包含衍生自具有金剛烷基之一結構單元的該結構單元(a1),較佳地為結構單元(a1-1)。具有金剛烷基之該結構單元之含量較佳地係占結構單元(a1)之總量之15莫耳%或以上。具有金剛烷基之該結構單元之含量愈高,則該光阻膜對乾蝕刻之抗性愈改良。
樹脂(A)可根據已知之聚合法諸如自由基聚合而製備。
該樹脂通常具有2,000或以上之重量平均分子量,較佳地2,500或以上之重量平均分子量,更佳地3,000或以上之重量平均分子量。該樹脂通常具有50,000或以下之重量平均分子量,較佳地30,000或以下之重量平均分子量,及更佳地15,000或以下之重量平均分子量。
該重量平均分子量可使用凝膠滲透層析術測量。
樹脂(A)以外之另一樹脂之實例包括由不含酸不穩定基之結構單元組成者,較佳地為不包含結構單元(a1)但包含結構單元(a4)者。此處,此種另一樹脂稱作為「樹脂(X)」
樹脂(X)可為由含氟原子之結構單元組成者,或進一步包含結構單元(a2)、結構單元(a3)或技藝界已知之不含酸不穩定基之另一結構單元者。
於樹脂(X)中,以該樹脂中之該等結構單元之總和為基準,該結構單元(a4)之含量較佳地為40莫耳%或以上,更佳地為45莫耳%或以上,又更佳地為50莫耳%或以上,及進一步更佳地為80莫耳%或以上。
樹脂(X)通常具有8,000或以上之重量平均分子量,較 佳地10,000或以上之重量平均分子量。該樹脂通常具有80,000或以下之重量平均分子量,較佳地60,000或以下之重量平均分子量。
該重量平均分子量可使用已知方法諸如液相層析術或氣相層析術測量。
當該光阻組成物包含樹脂(X)時,相對於100份樹脂(A),該樹脂之含量較佳地為1至60重量份,更佳地為1至50重量份,及又更佳地為1至40重量份,及進一步更佳地為2至30重量份。相對於100份樹脂(A),該樹脂之含量可於7至30重量份之範圍。
以固體成分之總和為基準,於本發明之光阻組成物中該等樹脂之總含量通常為80質量%或以上,及通常為99質量%或以下。
於本說明書中,「固體成分」表示該光阻組成物中之溶劑以外的成分。
<酸產生劑>
於該光阻組成物中,藉曝光而自酸產生劑產生酸。該酸對該樹脂中之酸不穩定基產生催化作用而裂解該酸不穩定基。
該酸產生劑包括非離子性酸產生劑、離子性酸產生劑及其組合。非離子性酸產生劑之實例包括有機鹵素化合物;磺酸酯化合物諸如2-硝基苄基磺酸酯、芳香族磺酸酯、肟磺酸酯、N-磺醯基氧基醯亞胺、磺醯基氧基酮及重氮萘醌4-磺酸酯;及碸化合物諸如二碸、酮基碸及磺醯基重氮 甲烷。離子性酸產生劑之實例包括鎓鹽化合物諸如重氮鎓鹽、鏻鹽、鋶鹽及錪鹽。該鎓鹽之陰離子之實例包括磺酸陰離子、磺醯亞胺陰離子及磺醯基甲基陰離子。
酸產生劑之特定實例包括JP 63-26653 A、JP 55-164824 A、JP 62-69263 A、JP 63-146038 A、JP 63-163452 A、JP 62-153853 A、JP 63-146029 A、美國專利案第3,779,778號、美國專利案第3,849,137號、DE專利案第3914407號及EP專利案第126,712號描述之酸產生劑。
用於光阻組成物之該酸產生劑較佳地為含氟之酸產生劑。
該酸產生劑之較佳實例包括式(B1)表示之鹽: 其中Q1及Q2各自獨立地表示氟原子或C1-C6全氟烷基,Lb1表示單鍵或C1-C24二價飽和烴基其中亞甲基可由-O-或-CO-置換及其中氫原子可由氟原子或羥基置換,及Y表示氫原子或C3-C18脂環族烴基其可具有取代基及其中亞甲基可由-O-、-CO-或-SO2-置換,及Z+表示有機陽離子。
全氟烷基之實例包括三氟甲基、五氟乙基、七氟丙基、九氟丁基、十一氟戊基及十三氟己基,及以三氟甲基為佳。Q1及Q2各自獨立地表示氟原子或三氟甲基,及Q1及Q2更佳地為氟原子。
Lb1表示之二價飽和烴基之實例包括烷二基、單環系或多環系二價飽和烴基、及經由組合選自於由該烷二基及該單環系或多環系二價飽和烴基所組成之該組群中之二或多者所形成之基團。
其實例包括線性烷二基諸如亞甲基、伸乙基、丙烷-1,3-二基、丁烷-1,4-二基、戊烷-1,5-二基、己烷-1,6-二基、庚烷-1,7-二基、辛烷-1,8-二基、壬烷-1,9-二基、癸烷-1,10-二基、十一烷-1,11-二基、十二烷-1,12-二基、十三烷-1,13-二基、十四烷-1,14-二基、十五烷-1,15-二基、十六烷-1,16-二基、及十七烷-1,17-二基,分支鏈烷二基諸如丁烷-1,3-二基、2-甲基丙烷-1,3-二基、2-甲基丙烷-1,2-二基、戊烷-1,4-二基、及2-甲基丁烷-1,4-二基,單環系二價飽和烴基諸如環丁烷-1,3-二基、環戊烷-1,3-二基、環己烷-1,2-二基、1-甲基環己烷-1,2-二基、環己烷-1,4-二基、環辛烷-1,2-二基及環辛烷-1,5-二基,及多環系二價飽和烴基諸如原冰片烷-2,3-二基、原冰片烷-1,4-二基、原冰片烷-2,5-二基、金剛烷-1,2-二基、金剛烷-1,5-二基及金剛烷-2,6-二基。
其中亞甲基可由-O-或-CO-置換之脂肪族烴基之實例包括式(b1-1)、(b1-2)及(b1-3)表示者。
於式(b1-1)中,Lb2表示單鍵或C1-C22二價飽和烴基於該處氫原子可由氟原子置換,及Lb3表示單鍵或C1-C22二價飽和烴基於該處氫原子可由羥基或氟原子置換,及於該處亞甲基可由氧原子或羰基置換,但限制條件為Lb2及Lb3之總碳原子多至22。
於式(b1-2)中,Lb4表示C1-C22二價飽和烴基於該處氫原子可由氟原子置換,及Lb5表示單鍵或C1-C22二價飽和烴基於該處氫原子可由羥基或氟原子置換,及於該處亞甲基可由氧原子或羰基置換,但限制條件為Lb4及Lb5之總碳原子多至22。
於式(b1-3)中,Lb6表示單鍵或C1-C23二價飽和烴基於該處氫原子可由氟原子置換,及Lb7表示單鍵或C1-C22二價飽和烴基於該處氫原子可由羥基或氟原子置換,及於該處亞甲基可由氧原子或羰基置換,但Lb6及Lb7之總碳原子多至23,及限制條件為式(b1-3)不包含具有由-Lb6-O-CO-表示之結構式之基團。
於此等式中,*表示結合位置。左側之*表示至-C(Q1)(Q2)-之結合位置,及右側之*表示至環W1之結合位置。
於式(b1-1)、(b1-2)及(b1-3)中,該二價飽和烴基包括直鏈烷二基、分支鏈烷二基、單環系或多環系二價飽和烴基、及組合前述基團中之二或多者之基團。
該二價飽和烴基之特定實例包括針對Lb1所指稱者。
Lb2較佳地為單鍵。
Lb3較佳地為C1-C4烷二基。
Lb4較佳地為C1-C8二價飽和烴基於該處氫原子可由氟原子置換。
Lb5較佳地為單鍵或C1-C8二價飽和烴基。
Lb6較佳地為單鍵或C1-C4二價飽和烴基於該處氫原子可由氟原子置換。
Lb7較佳地為單鍵或C1-C7二價飽和烴基於該處氫原子可由羥基或氟原子置換,及於該處亞甲基可由氧原子或羰基置換。
其中以式(b1-1)及(b1-3)為佳。式(b1-1)表示之基團之實例包括式(b1-4)、(b1-5)、(b1-6)、(b1-7)及(b1-8)表示者。
於式(b1-4)中,Lb8表示單鍵或C1-C22二價飽和烴基於該處氫原子可由氟原子或羥基置換。
於式(b1-5)中,Lb9表示C1-C20二價飽和烴基,及Lb10表示單鍵或C1-C19二價飽和烴基於該處氫原子可由羥基或氟原子置換,但限制條件為Lb10及Lb9之總碳原子多至20。
於式(b1-6)中,Lb11表示C1-C21二價飽和烴基,及Lb12 表示單鍵或C1-C20二價飽和烴基於該處氫原子可由羥基或氟原子置換,但限制條件為Lb11及Lb12之總碳原子多至為21。
於式(b1-7)中,Lb13表示C1-C19二價飽和烴基,Lb14表示單鍵或C1-C18二價飽和烴基,及Lb15表示單鍵或C1-C18二價飽和烴基於該處氫原子可由羥基或氟原子置換,但限制條件為Lb13、Lb14及Lb15之總碳原子多至為19。
於式(b1-8)中,Lb16表示C1-C18二價飽和烴基,Lb17表示C1-C17二價飽和烴基,及Lb18表示單鍵或C1-C17二價飽和烴基於該處氫原子可由羥基或氟原子置換,但限制條件為Lb16、Lb17及Lb18之總碳原子多至19。
於此等式中,*表示結合位置。左側之*表示至-C(Q1)(Q2)-之結合位置,及右側之*表示至環W1之結合位置。
於此等式中,該二價飽和烴基包括直鏈烷二基、分支鏈烷二基、單環系或多環系二價飽和烴基、及組合前述基團中之二或多者之基團。
該二價飽和烴基之特定實例包括針對Lb1所指稱者。
Lb8較佳地為C1-C4烷二基。
Lb9較佳地為C1-C8二價飽和烴基。
Lb10較佳地為單鍵或C1-C19二價飽和烴基,及更佳地為單鍵或C1-C8二價飽和烴基。
Lb11較佳地為C1-C8二價飽和烴基。
Lb12較佳地為單鍵或C1-C8二價飽和烴基。
Lb13較佳地為C1-C12二價飽和烴基。
Lb14較佳地為單鍵或C1-C6二價飽和烴基。
Lb16較佳地為單鍵或C1-C18二價飽和烴基,及更佳地為單鍵或C1-C8二價飽和烴基。
Lb16較佳地為C1-C12二價飽和烴基。
Lb17較佳地為C1-C6二價飽和烴基。
Lb18較佳地為單鍵或C1-C17二價飽和烴基,及更佳地為單鍵或C1-C4二價飽和烴基。
由式(b1-3)表示之基團之實例包括由式(b1-9)、(b1-10)及(b1-11)表示者。
於式(b1-9)中,Lb19表示單鍵或C1-C23二價飽和烴基於該處氫原子可由氟原子置換,及Lb20表示單鍵或C1-C23二價飽和烴基於該處氫原子可由羥基或氟原子置換,及於該處亞甲基可由氧原子或羰基置換,但限制條件為Lb19及Lb20之總碳原子多至23。
於式(b1-10)中,Lb21表示單鍵或C1-C21二價飽和烴基於該處氫原子可由氟原子置換,Lb22表示單鍵或C1-C21二價飽和烴基,及Lb23表示單鍵或C1-C21二價飽和烴基於該處氫原子可由羥基或氟原子置換,及於該處亞甲基可由氧原子或羰基置換,但限制條件為Lb21、Lb22及Lb23之總碳原子多至21。
於式(b1-11)中,Lb24表示單鍵或C1-C21二價飽和烴基於該處氫原子可由氟原子置換,Lb25表示單鍵或C1-C21二價飽和烴基,及Lb26表示單鍵或C1-C20二價飽和烴基於該處氫原子可由羥基或氟原子置換,及於該處亞甲基可由氧原子或羰基置換,但限制條件為Lb24、Lb25及Lb26之總碳原子多至21。
於此等式中,*表示結合位置,*表示至Y之結合位置。
於此等式中,該二價飽和烴基包括直鏈烷二基、分支鏈烷二基、單環系或多環系二價飽和烴基、及組合前述基團中之二或更多者之基團。
該二價飽和烴基之特定實例包括針對Lb1所指稱者。
二價飽和烴基於該處亞甲基可由氧原子或羰基置換者之實例包括具有醯基氧基者,於該處氫原子可由羥基置換及於該處亞甲基可由氧原子或羰基置換。
醯基氧基之實例包括乙醯基氧基、丙醯基氧基、丁醯基氧基、環己基羰基氧基及金剛烷基羰基氧基。
醯基氧基於該處氫原子可由羥基置換及於該處亞甲基可由氧原子或羰基置換之實例包括側氧基金剛烷基羰基氧基、羥基金剛烷基羰基氧基、側氧基環己基羰基氧基、及羥基環己基羰基氧基。
由式(b1-4)表示之基團之實例包括下列各者。
由式(b1-5)表示之基團之實例包括下列各者。
由式(b1-6)表示之基團之實例包括下列各者。
由式(b1-7)表示之基團之實例包括下列各者。
由式(b1-8)表示之基團之實例包括下列各者。
由式(b1-2)表示之基團之實例包括下列各者。
由式(b1-9)表示之基團之實例包括下列各者。
由式(b1-10)表示之基團之實例包括下列各者。
由式(b1-11)表示之基團之實例包括下列各者。
由Y表示之脂環族烴基之較佳實例包括式(Y1)、式(Y2)、式(Y3)、式(Y4)、式(Y5)、式(Y6)、式(Y7)、式(Y8)、式(Y9)、式(Y10)及式(Y11)表示者。
當由Y表示之脂環族烴基中之亞甲基已由氧原子、磺醯基或羰基置換時,Y之較佳實例包括式(Y12)、式(Y13)、式(Y14)、式(Y15)、式(Y16)、式(Y17)、式(Y18)、式(Y19)、式(Y20)、式(Y21)、式(Y22)、式(Y23)、式(Y24)、式(Y25)及式(Y26)表示者。
由式(Y1)至式(Y26)表示之基團中,較佳者為由式(Y1)至(Y19)表示者;更佳者為由式(Y11)、(Y14)、(Y15)及(Y19)表示者;及又更佳者為由式(Y11)及(Y14)表示者。
由Y表示之脂環族烴基之取代基包括鹵原子、C1-C12烷基、羥基、C1-C12烷氧基、C3-C16脂環族烴基、C6-C18芳香族烴基、C7-C21芳烷基、C2-C4醯基、縮水甘油基氧基、及-(CH2)j2-O-CO-Rb1-其中Rb1及j2係如前文定義。對於由Y表示之脂環族烴基之取代基的烷基、脂環族烴基、芳香族烴基及芳烷基中之各者可具有取代基諸如烷基、鹵原子或羥基。
含羥基之烷基之實例包括羥基甲基及羥基乙基。
C1-C12烷氧基之實例包括甲氧基、乙氧基、丙氧基、丁氧基、戊氧基、己氧基、庚氧基、辛氧基、癸氧基及十 二烷基氧基。
芳香族烴基之實例包括芳基諸如苯基、萘基、蒽基、對-甲基苯基、對-第三丁基苯基、對-金剛烷基苯基、甲苯基、二甲苯基、異丙苯基、均三甲苯基、聯苯基、菲基、2,6-二乙基苯基、2-甲基-6-乙基苯基。
芳烷基之實例包括苄基、苯基丙基、苯基乙基、萘基甲基或萘基乙基。
醯基之實例包括乙醯基、丙醯基及丁醯基。
鹵原子之實例包括氟原子、氯原子、溴原子或碘原子。
Y之實例包括下列基團。
於該處*表示結合位置。
Y較佳地表示C3-C18脂環族烴基其可具有一取代基,更佳地金剛烷基其可具有取代基,及又更佳地金剛烷基、羥基金剛烷基或側氧基金剛烷基。
式(B1)表示之鹽之該磺酸陰離子之較佳實例包括式(B1-A-1)至(B1-A-33)表示之鹽,較佳地為式(B1-A-1)至(B1-A-4)、(B1-A-9)、(B1-A-10)及(B1-A-24)至 (B1-A-33)。
於此等式中,符號Q1、Q2、L4、Y及Z+係如前文定義,R12、R13、R14、R15、R16及R17各自獨立地表示C1-C4烷基,較佳地為甲基或乙基,R18表示C1-C12脂肪族烴基[較佳地為C1-C4烷基]、C5-C12一價脂環族烴基或其組合基,較佳地為甲基、乙基、環己基或金剛烷基,及L4表示單鍵或 C1-C4烷二基。
式(B1)表示之鹽之該磺酸陰離子之特定實例包括JP2010-204646A1中描述之陰離子。
於其中,式(B1)表示之鹽之該磺酸陰離子之較佳實例包括由式(B1a-1)至(B1a-15)表示之陰離子。
於其中,較佳者為由式(B1a-1)至(B1a-3)及(B1a-17)至(B1a-15)表示者。
由Z+表示之有機抗衡離子之實例包括鎓鹽陽離子諸如鋶陽離子、錪陽離子、銨陽離子、苯并噻唑啉鎓陽離子及鏻陽離子;及以鋶陽離子及錪陽離子為佳;及以鋶陽離子,特別為芳基鋶陽離子為更佳。
有機陽離子之較佳實例包括由式(b2-1)、(b2-2)、(b2-3)及(b2-4)表示之有機陽離子:
於式(b2-1)至(b2-4)中,Rb4、Rb5及Rb6獨立地表示C1-C30脂肪族烴基、C3-C36脂環族烴基及C6-C36芳香族烴基。該脂肪族烴基可具有選自於由羥基、C1-C12烷氧基、C3-C12脂環族烴基及C6-C18芳香族烴基所組成之該組群中之取代基。該脂環族烴基可具有選自於由鹵原子、C1-C18脂肪族烴基、C2-C4醯基及縮水甘油基氧基所組成之該組群中之取代基。該芳香族烴基可具有選自於由鹵原子、羥基、C1-C18脂肪族烴基及C1-C12烷氧基所組成之該組群 中之取代基。
Rb4及Rb5可與相鄰S+一起鍵結形成環,及該環中之亞甲基可由-CO-、-O-或-SO-置換。
Rb7及Rb8於各次出現時獨立地為羥基、C1-C12烷基或C1-C12烷氧基,m2及n2獨立地表示0至5之整數。
Rb9及Rb10獨立地表示C1-C36脂肪族烴基或C3-C36脂環族烴基。
Rb9及Rb10可與相鄰S+一起鍵結形成環,及該二價非環系烴基中之亞甲基可由-CO-、-O-或-SO-置換。
Rb11表示C1-C36脂肪族烴基、C3-C36脂環族烴基或C6-C18芳香族烴基。
Rb12表示C1-C12脂肪族烴基其中氫原子可由C6-C18芳香族烴基置換、C3-C18飽和環系烴基及C6-C18芳香族烴基其中氫原子可由C1-C12烷氧基或(C1-C12烷基)羰基氧基置換。
Rb11及Rb12可彼此鍵結形成C1-C10二價非環系烴基其與相鄰-CHCO-一起形成2-側氧基環烷基,及該二價非環系烴基中之亞甲基可由-CO-、-O-或-SO-置換。
Rb13、Rb14、Rb15、Rb16、Rb17及Rb18獨立地表示羥基、C1-C12脂肪族烴基或C1-C12烷氧基。
Lb31表示-S-或-O-,及o2、p2、s2及t2各自獨立地表示0至5之整數,q2及r2各自獨立地表示0至4之整數,及u2表示0或1。
由Rb4至Rb12表示之脂肪族烴基之較佳實例包括烷 基,諸如甲基、乙基、丙基、異丙基、2,2-二甲基乙基、1-甲基丙基、2-甲基丙基、1,2-二甲基丙基、2,2-二甲基丙基、1-乙基丙基、丁基、第二丁基、第三丁基、戊基、1-甲基丁基、2-甲基丁基、3-甲基丁基、己基、1-丙基丁基、1-甲基戊基、2-乙基己基、1,4-二甲基己基、1-甲基庚基、辛基、癸基、十二烷基、十六烷基、十五烷基、十七烷基及十八烷基;及其更佳實例包括甲基、乙基、丙基、異丙基、丁基、第二丁基、第三丁基、戊基、己基、辛基及2-乙基己基。由Rb9、Rb10、Rb11及Rb12表示之脂肪族烴基較佳地含1至12個碳原子,更佳地4至12個碳原子。
該脂環族烴基可為單環系或多環系。其較佳實例包括環烷基,諸如環戊基、環己基、甲基環己基、二甲基環己基、環庚基及環辛基;經由氫化縮合芳香族烴基所得之基諸如氫萘基;橋接環系烴基諸如金剛烷基、原冰片基及十氫萘基;及下列基團。
由Rb9、Rb10、Rb11及Rb12表示之脂環族烴基較佳地含3至18個碳原子,更佳地4至12個碳原子。
其中氫原子已由脂肪族烴基置換之該脂環族烴基之實例包括甲基環己基、二甲基環己基、甲基原冰片基及異原冰片基。
其中氫原子已由脂肪族烴基置換之該脂環族烴基較佳 地共含20個或以下之碳原子。
芳香族烴基之實例包括芳基諸如苯基、甲苯基、二甲苯基、異丙苯基、均三甲苯基、對-乙基苯基、對-第三丁基苯基、對-金剛烷基苯基、聯苯基、萘基、菲基、2,6-二乙基苯基、2-甲基-6-乙基苯基。
當該芳香族烴基具有脂環族烴基或脂肪族烴基時,較佳地該脂環族烴基及脂肪族烴基分別地含1至18個碳原子及3至18個碳原子。
其中氫原子已由烷氧基置換之該芳香族烴基之實例包括對-甲氧基苯基。
其中氫原子已由芳香族烴基置換之該脂肪族烴基之實例包括苄基、苯乙基、苯基丙基、三苯甲基、萘基甲基及萘基乙基。
該烷氧基之實例包括甲氧基、乙氧基、丙氧基、丁氧基、戊氧基、己氧基、庚氧基、辛氧基、癸氧基及十二烷基氧基。
該醯基之實例包括乙醯基、丙醯基及丁醯基。
該鹵原子之實例包括氟原子、氯原子、溴原子及碘原子。
烷基羰基氧基之實例包括甲基羰基氧基、乙基羰基氧基、正丙基羰基氧基、異丙基羰基氧基、正丁基羰基氧基、第二丁基羰基氧基、第三丁基羰基氧基、戊基羰基氧基、己基羰基氧基、辛基羰基氧基及2-乙基己基羰基氧基。
由Rb4及Rb5與相鄰S+一起鍵結所形成之該 環可為單環系或多環系、飽和或不飽和、芳香族或非芳香族基。該環通常為3至12員,較佳地為3至7員。該環之實例包括下列各者。
由Rb9及Rb10與相鄰S+一起鍵結所形成之該環可為單環系或多環系、飽和或不飽和、芳香族或非芳香族基。該環通常具有C3-C12碳原子,較佳地具有C3-C7碳原子。該環之實例包括硫雜環戊烷-1-鎓環(四氫噻吩鎓環)、硫雜環己烷-1-鎓環及1,4-氧雜硫雜環己烷-4-鎓環。
由Rb11及Rb12與-CH-CO-一起鍵結形成的環基可為單環系或多環系、飽和或不飽和、芳香族或非芳香族基。該環通常具有C3-C12碳原子,較佳地具有C3-C7碳原子。該環之實例包括側氧基環庚烷環、側氧基環己烷環、側氧基原冰片烷環、及側氧基金剛烷環。
針對酸產生劑之陽離子之較佳實例包括芳基鋶陽離子,特別式(b2-1)之陽離子,及更特別苯基鋶陽離子。
式(b2-1)之陽離子較佳地係以式(b2-1-1)表示。
其中Rb19、Rb20及Rb21於各次出現時獨立地為鹵原子(較佳地為氟原子)、羥基、C1-C18脂肪族烴基、C3-C18脂環族烴基或C1-C12烷氧基,及v2、w2及x2各自獨立地表示0至5之整數。
該脂肪族烴基較佳地含1至12個碳原子,及以C1-C12烷基為佳。該v2、w2及x2各自獨立地表示0或1。
較佳地,Rb19、Rb20及Rb21於各次出現時獨立地為鹵原子、羥基、C1-C12烷基或C1-C12烷氧基,及v2、w2及x2各自獨立地表示0至5之整數。更佳地,Rb19、Rb20及Rb21於各次出現時獨立地為氟原子、羥基、C1-C12烷基或C1-C12烷氧基,及v2、w2及x2各自獨立地表示0或1。
式(b2-1-1)之特定實例包括於JP2010-204646A1中引述者,特別為由式(b1-1-1)表示之三苯基鋶陽離子,於該處v2、w2及x2各自為0;由式(b1-1-1)表示之二苯基甲苯基鋶陽離子,於該處v2及w2為0,及x2為1,及Rb21為甲基;由式(b1-1-1)表示之三甲苯基鋶陽離子,於該處v2、w2及x2為0,及Rb19、Rb20及Rb21為甲基。
由式(b2-1)表示之陽離子之實例包括下列。
由式(b2-2)表示之陽離子之實例包括下列。
由式(b2-3)表示之陽離子之實例包括下列。
由式(b2-4)表示之陽離子之實例包括下列。
該酸產生劑可由前述磺酸陰離子中之任一者及前述有機陽離子中之任一者組成。該酸產生劑較佳地由選自於式(B1a-1)至(B1a-3)及(B1a-7)至(B1a-15)中之一個陰離子及選自於式(b1-1-1)及(b2-3)中之一個陽離子組成。
該酸產生劑之特定實例包括由式(B1-1)至(B1-28)表示之下列鹽類。於其中,以包含芳基鋶鎓陽離子者為佳,以由式(B1-1)、(B1-2)、(B1-3)、(B1-5)、(B1-6)、(B1-7)、(B1-11)、(B1-12)、(B1-13)、(B1-14)、(B1-20)、(B1-21)、(B1-22)、(B1-23)、(B1-24)、(B1-25)及(B1-26)表示之鹽為更佳。
相對於每100質量份之總酸產生劑,由式(B1)表示之該酸產生劑之含量較佳地為30質量份或以上,更佳地為50質量份或以上。該光阻組成物之該酸產生劑可由式(B1)表示之該酸產生劑組成。相對於每100質量份之樹脂,該酸產生劑之總含量較佳地為1質量份或以上,更佳地為3質量份或以上。
本發明之光阻組成物可包含溶劑。
以本發明之光阻組成物之總量為基準,該溶劑之含量通常為90重量%或以上,較佳地為92重量%或以上,或更佳地94重量%或以上。以本發明之光阻組成物之總量為基準,該溶劑之含量通常為99.9重量%或以下,及較佳地為99重量%或以下。該含量可使用已知方法諸如液相層析術或氣相層析術測量。
該溶劑之實例包括二醇醚酯諸如乙酸乙基溶纖素、乙酸甲基溶纖素及丙二醇一甲醚乙酸酯;二醇醚諸如丙二醇一甲醚;酯諸如乳酸乙酯、乙酸丁酯、乙酸戊酯及丙酮酸 乙酯;酮諸如丙酮、甲基異丁基甲酮、2-庚酮及環己酮;及環系酯諸如γ-丁內酯。
本發明之光阻組成物可進一步包含淬熄劑諸如鹼性化合物。該「淬熄劑」具有可捕捉酸之性質,尤其藉施加輻射而自該酸產生劑所產生的酸。
該淬熄劑之實例包括鹼性化合物,諸如鹼性含氮有機化合物,及鹽其產生之酸具有酸度比自該酸產生劑所產生的酸更弱。
鹼性含氮有機化合物之實例包括胺化合物諸如脂肪族胺、芳香族胺及銨鹽。脂肪族胺之實例包括一級胺、二級胺及三級胺。芳香族胺之實例包括芳香族胺。
該淬熄劑之實例包括1-萘基胺、2-萘基胺、苯胺、二異丙基苯胺、2-、3-或4-甲基苯胺、4-硝基苯胺、N-甲基苯胺、N,N-二甲基苯胺、二苯基胺、己基胺、庚基胺、辛基胺、壬基胺、癸基胺、二丁基胺、戊基胺、二辛基胺、三乙基胺、三甲基胺、三丙基胺、三丁基胺、三戊基胺、三己基胺、三庚基胺、三辛基胺、三壬基胺、三癸基胺、甲基二丁基胺、甲基二戊基胺、甲基二己基胺、甲基二環己基胺、甲基二庚基胺、甲基二辛基胺、甲基二壬基胺、甲基二癸基胺、乙基二丁基胺、乙基二戊基胺、乙基二己基胺、乙基二庚基胺、乙基二辛基胺、乙基二壬基胺、乙基二癸基胺、二環己基甲基胺、參[2-(2-甲氧基乙氧基)乙基]胺、三異丙醇胺、伸乙基二胺、四亞甲基二胺、六亞甲基二胺、4,4’-二胺基-1,2-二苯基乙烷、4,4’-二胺基-3,3’- 二甲基二苯基甲烷、4,4’-二胺基-3,3’-二乙基二苯基甲烷、哌嗪、嗎啉、哌啶、具有哌啶結構之封阻胺化合物、2,2’-亞甲基貳苯胺、咪唑、4-甲基咪唑、吡啶、4-甲基吡啶、1,2-二(2-吡啶基)乙烷、1,2-二(4-吡啶基)乙烷、1,2-二(2-吡啶基)乙烯、1,2-二(4-吡啶基)乙烯、1,3-二(4-吡啶基)丙烷、1,2-二(4-吡啶基氧基)乙烷、二(2-吡啶基)甲酮、4,4’-二吡啶基硫化物、4,4’-二吡啶基二硫化物、2,2’-二吡啶基胺、2,2’-二吡啶甲基胺及聯吡啶。
氫氧化四級銨之實例包括氫氧化四甲基銨、氫氧化四丁基銨、氫氧化四己基銨、氫氧化四辛基銨、氫氧化苯基三甲基銨、氫氧化(3-三氟甲基苯基)三甲基銨及(2-羥基乙基)三甲基氫氧化銨(所謂「膽鹼」)。
此處,鹽之酸度係以酸解離常數(pKa)顯示。
針對淬熄劑,自該鹽產生之酸之該酸解離常數通常為-3<pKa之鹽。
用於淬熄劑之鹽較佳地為-1<pKa<7之鹽,及更佳地為0<pKa<5之鹽。
用於淬熄劑之鹽之特定實例包括下列各者、鎓羧酸鹽諸如式(D)之鹽、及於US2012/328986A1、US2011/171576A1、US2011/201823A1、JP2011-39502A1及US2011/200935A1中引述之鹽。
該光阻組成物較佳地包含鎓羧酸鹽,更佳地包含式(D)之鹽。
於式(D)中,RD1及RD2分別地表示C1-C12一價烴基、C1-C6烷氧基、C2-C7醯基、C2-C7醯氧基、C2-C7烷氧基羰基、硝基或鹵原子。
符號m’及n’各自獨立地表示0至4之整數,較佳地表示0至2之整數,及更佳為0。
RD1及RD2表示之烴基包括C1-C12烷基、C3-C12一價脂環族烴基、C6-C12一價芳香族烴基、及其任一項組合。
該一價烴基之實例包括烷基諸如甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、第二丁基、第三丁基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基。
其可為單環或多環之該脂環族烴基之實例包括環烷基諸如環丙基、環丁基、環戊基、環己基、環庚基、環辛基、環庚基、環癸基、及原冰片基及金剛烷基。
該芳香族烴基之實例包括芳基,諸如苯基、1-萘基、2-萘基、2-甲基苯基、3-甲基苯基、4-甲基苯基、4-乙基苯基、4-丙基苯基、4-異丙基苯基、4-丁基苯基、4-第三丁基苯基、4-己基苯基、4-環己基苯基、蒽基、對-金剛烷基苯基、甲苯基、二甲苯基、異丙苯基、均三甲苯基、聯苯基、菲基、2,6-二乙基苯基及2-甲基-6-乙基苯基。
該組合之實例包括烷基-環烷基;環烷基-烷基;芳烷基諸如苄基、1-苯基乙基、2-苯基乙基、1-苯基-1-丙基、1-苯基-2-丙基、2-苯基-2-丙基、3-苯基-1-丙基、4-苯基-1-丁基、5-苯基-1-戊基及6-苯基-1-己基。
烷氧基之實例包括甲氧基及乙氧基。
醯基之實例包括乙醯基、丙醯基、苄醯基及環己烷羰基。
醯氧基之實例包括於該處氧基[-O-]係附接至如前述之該醯基中之任一者之基團。
烷氧基羰基之實例包括於該處羰基[-CO-]係附接至如前述之該烷氧基中之任一者之基團。
鹵原子之實例包括氟原子、氯原子及溴原子。
式(D)化合物之實例包括下列各者。
式(D)表示之化合物可根據於Tetrahedron 45卷19期6281-6296頁引述之方法製備。該化合物為市面上可得。
以固體成分之總和為基準,淬熄劑之含量較佳地為0.01至5質量%比,更佳地為0.01至4質量%,又更佳地為0.01至3質量%。
若有所需,本發明之光阻組成物可包含小 量各種添加劑諸如敏化劑、溶解抑制劑、其它聚合物、界面活性劑、安定劑及染料,只要不妨礙本發明之效果即可。
本發明之光阻組成物通常之製備方式係經由於溶劑內,針對該組成物以合宜比例,混合酸產生劑及樹脂(A),及若有所需,淬熄劑及/或添加劑,接著選擇性地使用具有0.003微米至0.2微米孔徑之過濾器過濾該混合物製備。
此等成分之混合順序並不限於任何特定順序。混合該等成分之溫度通常為10℃至40℃,該溫度可鑑於樹脂等而予以選擇。
混合時間通常為0.5至24小時,其可鑑於溫度而予以選擇。混合各成分之手段並無特殊限制。該等成分可藉攪拌而予以混合。
該等光阻組成物中之該等成分之含量可藉選擇用於製備該等光阻組成物之用量而予以調整。
本發明之光阻組成物用在化學放大型光阻組成物係有用的。
本發明之光阻組成物用在化學放大型光阻組成物係有用的。
一種光阻圖案可藉下列步驟(1)至(5)製造:(1)施用本發明之該光阻組成物至基材之步驟,(2)藉進行乾燥而形成組成物膜之步驟,(3)將該組成物膜曝光至輻射之步驟,(4)烘烤該經曝光之組成物膜之步驟,及 (5)使用鹼性顯影劑顯影該經烘烤之組成物膜之步驟。
該光阻組成物之施用至基材通常係使用習知設備諸如旋塗機進行。於施用之前,該光阻組成物較佳地係使用具有0.01微米至0.2微米孔徑之過濾器過濾。該基材之實例包括於其上形成感測器、電路、電晶體等之矽晶圓或石英晶圓。
該組成物膜之形成通常係使用加熱設備諸如熱板或減壓裝置進行,及加熱溫度通常為50℃至200℃。於加熱期間當壓力減低時,該操作壓力通常為1帕至1.0*105帕(Pa)。加熱時間通常為10秒至180秒。
所得組成物膜使用曝光系統曝光於輻射。該曝光通常係透過具有相對應於該期望的光阻圖案之圖案的遮罩進行。曝光源之實例包括發射於UV區之雷射光之光源諸如KrF準分子雷射(波長:248奈米)、ArF準分子雷射(波長:193奈米)、及F2雷射(波長:157奈米);及藉來自一固體雷射光源之雷射光的波長轉換而發射於遠UV區或真空UV區之諧振雷射光之光源(諸如YAG雷射或半導體雷射)。
該經曝光之組成物膜之烘烤溫度通常為50℃至200℃,及較佳地為70℃至150℃。
該經烘烤之組成物膜之顯影通常係使用顯影設備進行。該顯影方法包括浸式法、槳式法、噴式法及動態分配法。該顯影溫度通常為5℃至60℃,及該顯影時間較佳地為5秒至300秒。
取決於使用於顯影之顯影劑,藉該顯影可獲得正型光阻圖案及負型光阻圖案。
當正型光阻圖案係自本發明之光阻組成物製備時,該顯影可使用鹼性顯影劑進行。欲使用的該鹼性顯影劑可為技藝界使用的各種鹼性水溶液中之任一者。一般而言,經常使用氫氧化四甲基銨或(2-羥基乙基)三甲基氫氧化銨(俗稱「膽鹼」)。鹼性顯影劑可包含界面活性劑。
顯影之後,具有光阻圖案之該光阻膜較佳地係使用超純水洗滌,及於該光阻膜及該基材上之剩餘水較佳地係自其上去除。
當負型光阻圖案係自本發明之光阻組成物製備時,該顯影可使用含有有機溶劑之顯影劑進行,此種顯影劑偶爾稱作為「有機顯影劑」。
用於有機顯影劑之有機溶劑之實例包括酮溶劑諸如2-己酮、2-庚酮;二醇醚酯溶劑諸如丙二醇一甲醚乙酸酯;酯溶劑諸如乙酸丁酯;二醇醚溶劑諸如丙二醇一甲醚;醯胺溶劑諸如N,N-二甲基乙醯胺;及芳香族烴溶劑諸如茴香醚。
於有機顯影劑中之有機溶劑之含量較佳地為90至100重量%,更佳地為95至100重量%。較佳者為有機顯影劑主要係由有機溶劑組成。
於其中,有機顯影劑較佳地為包含乙酸丁酯及/或2-庚酮之顯影劑。
乙酸丁酯及2-庚酮之總含量較佳地為50至100重量 %,更佳地為90至100重量%。較佳者為有機顯影劑主要係由乙酸丁酯及/或2-庚酮組成。
該有機顯影劑可包含界面活性劑或極小量水。
使用有機顯影劑之顯影可藉以非為該溶劑之其它溶劑置換該顯影劑而予以中止,諸如醇。
本發明之光阻組成物適用於KrF準分子雷射光刻術、ArF準分子雷射光刻術、EUV(極紫外光)光刻術、EUV浸沒式光刻術、及EB(電子束)光刻術。
實施例
將藉實施例更明確地描述本發明,但實施例不應解譯為限制本發明之範圍。
除非另行特別載明否則在下列實施例及比較例中用以表示任何成分之含量及任何材料之用量所使用的「%」及「份」皆係以重量計。
下列實施例中使用的任何材料之重量平均分子量係在下列條件下使用凝膠滲透層析術測定。
設備:HLC-8120 GCP型,東索公司(TOSOH CORPORATION)製造
管柱:三根具有防衛管柱之TSK凝膠多孔(TSKgel Multipore)HXL-M,東索公司製造
溶劑:四氫呋喃
流速:1.0毫升/分鐘
檢測器:RI檢測器
管柱溫度:40℃
注入體積:100微升
標準參考材料:標準聚苯乙烯(東索公司製造)
化合物之結構式係藉質譜術測定(液相層析術:1100型,艾吉蘭技術公司(AGILENT TECHNOLOGIES LTD.)製造;質譜術:LC/MSD型,艾吉蘭技術公司製造)。
此處,於該頻譜之畸峰值稱作為「MASS」。
合成例1
於一反應器內,添加4份由式(I-1-a)表示之化合物及20份一氯苯及然後於23℃攪拌30分鐘。於其中加入6.71份由式(I-1-b)表示之化合物及然後於40℃攪拌30分鐘,接著於40℃進行減壓濃縮。
然後收集已濃縮之殘餘物及15份氯仿及65份正庚烷加至其中。然後所得混合物於23℃攪拌30分鐘及然後經過濾獲得5.35份由式(I-1)表示之化合物。
MASS(質譜):562.2(分子離子峰)
實施例1
於一反應器內,添加4份由式(I-1-a)表示之化合物及20份一氯苯及然後於23℃攪拌30分鐘。於其中加入7.23份由式(I-2-b)表示之化合物及然後於40℃攪拌30分鐘,接著於40℃進行減壓濃縮。
然後收集已濃縮之殘餘物及15份氯仿及65份正庚烷加至其中。然後所得混合物於23℃攪拌30分鐘及然後經過濾獲得5.28份由式(I-2)表示之化合物。
MASS(質譜):590.1(分子離子峰)
實施例2
於一反應器內,添加13.04份由式(I-3-a)表示之化合物,15.22份由式(I-3-b)表示之化合物及200份氯仿及於23℃攪拌30分鐘,及0.61份硫酸加至其中。然後該混合物於分子篩存在下於60℃回流12小時及然後冷卻至23℃。於所得反應混合物內,加入65份10%碳酸鉀水溶液及然後於23℃攪拌30分鐘,接著藉靜置分離。
於該所收集之有機層內,加入80份離子交換水及然後於23℃攪拌30分鐘,接著藉分離收集有機層。此種洗滌步驟進行四次。
然後洗滌層經濃縮,及添加25份甲醇及25份離子交 換水至該濃縮殘餘物及然後於23℃攪拌30分鐘,接著藉過濾獲得12.93份由式(I-3-c)表示之化合物。
於一反應器內,添加12.93份由式(I-3-c)表示之化合物及65份丙酮及於0℃攪拌30分鐘,及然後加入44份5%氫氧化鈉水溶液及然後於23℃攪拌18小時。
於所得反應混合物內,加入280份草酸水溶液及250份乙酸乙酯及於23℃攪拌30分鐘,接著藉靜置分離。
於該已分離之有機層內,加入150份離子交換水及於23℃攪拌30分鐘,接著藉靜置分離成有機層:使用水之洗滌步驟進行三次。
然後洗滌層經濃縮,添加50份正庚烷至濃縮殘餘物及然後於23℃攪拌30分鐘,接著藉過濾獲得9.54份由式(I-3-d)表示之化合物。
於一反應器內,添加2份由式(I-1-a)表示之化合物及20份一氯苯及於23℃攪拌30分鐘,及然後加入6.3份由 式(I-3-d)表示之化合物及然後於40℃攪拌30分鐘,接著於40℃進行減壓濃縮。
然後收集已濃縮之殘餘物及於其中饋入10份氯仿及45份正庚烷及於23℃攪拌30分鐘。所得混合物經過濾獲得3.12份由式(I-3)表示之化合物。
MASS(質譜):878.2(分子離子峰)
實施例3
於一反應器內,添加4份由式(I-1-a)表示之化合物及20份一氯苯及於23℃攪拌30分鐘,及然後加入7.3份由式(I-4-b)表示之化合物及然後於40℃攪拌30分鐘,接著於40℃進行減壓濃縮。
然後收集已濃縮之殘餘物及於其中饋入15份氯仿及65份正庚烷及於23℃攪拌30分鐘。所得混合物經過濾獲得5.16份由式(I-4)表示之化合物。
MASS(質譜):594.2(分子離子峰)
實施例4
於一反應器內,添加4份由式(I-1-a)表示之化合物及20份一氯苯及於23℃攪拌30分鐘,及然後加入5.29份由式(I-5-b)表示之化合物及然後於40℃攪拌30分鐘,接著於40℃進行減壓濃縮。
然後收集已濃縮之殘餘物及於其中饋入15份氯仿及65份正庚烷及於23℃攪拌30分鐘。所得混合物經過濾獲得3.28份由式(I-5)表示之化合物。
MASS(質譜):486.1(分子離子峰)
實施例5
於一反應器內,添加9.78份由式(I-6-a)表示之化合物,15.22份由式(I-3-b)表示之化合物及200份氯仿及於23℃攪拌30分鐘,及0.61份硫酸加至其中。然後該混合物於分子篩存在下於60℃回流8小時及然後冷卻至23℃。於所得反應混合物內,加入65份10%碳酸鉀水溶液及然後於23℃攪拌30分鐘,接著藉靜置分離。
於該所收集之有機層內,加入80份離子交換水及然後於23℃攪拌30分鐘,接著藉分離收集有機層。此種洗滌步驟進行四次。
然後洗滌層經濃縮,及自所收集的已濃縮之殘餘物,藉矽膠管柱層析術[矽膠60N,肯投化學公司製造;球形, 中性,100-210微米,洗提劑:氯仿/乙酸乙酯=1/4]分離11.43份由式(I-6-c)表示之化合物。
於一反應器內,添加11.02份由式(I-6-c)表示之化合物及65份丙酮及於0℃攪拌30分鐘,及然後加入44份5%氫氧化鈉水溶液及然後於23℃攪拌18小時。
於所得反應混合物內,加入280份草酸水溶液及250份乙酸乙酯及於23℃攪拌30分鐘,接著藉靜置分離。
於該已分離之有機層內,加入150份離子交換水及於23℃攪拌30分鐘,接著藉靜置分離成有機層:使用水之洗滌步驟進行三次。
然後洗滌層經濃縮,及及自所收集的已濃縮之殘餘物,藉矽膠管柱層析術[矽膠60N,肯投化學公司製造;球形,中性,100-210微米,洗提劑:氯仿/乙酸乙酯=1/4]分離9.32份由式(I-6-d)表示之化合物。
於一反應器內,添加2份由式(I-1-a)表示之化合物及 20份一氯苯及於23℃攪拌30分鐘,及然後加入5.33份由式(I-6-d)表示之化合物及然後於40℃攪拌30分鐘,接著於40℃進行減壓濃縮。
然後收集已濃縮之殘餘物及於其中饋入8份氯仿及33份正庚烷及於23℃攪拌30分鐘。所得混合物經過濾獲得7.32份由式(I-6)表示之化合物。
MASS(質譜):774.1(分子離子峰)
合成例2
於一反應器內,添加50.49份由式(B1-5-a)表示之鹽及252.44份氯仿及其於23℃攪拌30分鐘,及然後16.27份由式(B1-5-b)表示之鹽逐滴添加至其中及於23℃攪拌1小時而獲得含有由式(B1-5-c)表示之鹽之溶液。
於所得混合物內,加入48.8份由式(B1-5-d)表示之鹽及84.15份離子交換水及於23℃攪拌12小時而獲得具有二分離相之反應溶液。然後自其中分離氯仿層,及添加84.15份離子交換水至其中用於洗滌:此種洗滌步驟進行五次。
於該經洗滌之氯仿層中,加入3.88份活性碳及然後經攪拌,接著過濾。收集之過濾物經濃縮。於該所得殘餘物內加入125.87份乙腈及攪拌,接著濃縮。
於該所得殘餘物內加入20.62份乙腈及309.30份第三丁基甲基醚及於23℃攪拌30分鐘,接著自其中去除上清液。然後於該殘餘物內加入200份正庚烷及於23℃攪拌30分鐘,接著過濾獲得61.54份由式(B1-5)表示之鹽。
MASS(ESI(+)頻譜):M+ 375.2
MASS(ESI(-)頻譜):M- 339.1
合成例3
於一反應器內,饋進30.00份已根據JP 2008-209917 A描述之方法製造的由式(B1-21-b)表示之鹽,35.50份由式(B1-21-a)表示之鹽,100份氯仿及50份離子交換水及然後於23℃攪拌15小時。自該具有兩相的所得反應混合物,以分離收集氯仿相。
該氯仿相以30份離子交換水洗滌:此種洗滌進行五次。
已洗滌之氯仿相經濃縮。於該所得殘餘物內,添加100份第三丁基甲基醚及然後於23℃攪拌30分鐘,接著過濾獲得48.57份由式(B1-21-c)表示之鹽。
於一反應器內,饋進20.00份由式(B1-21-c)表示之鹽,2.84份由式(B1-21-d)表示之化合物及250份一氯苯,及然後於23℃攪拌30分鐘。
於該所得混合物內,加入0.21份二苯甲酸銅(II)。所得混合物於100℃攪拌1小時。該混合物經濃縮,及然後添加200份氯仿及50份離子交換水至該所得殘餘物,接著於23℃攪拌30分鐘。然後藉分離收集有機相。該有機層以50份離子交換水洗滌及然後於23℃攪拌30分鐘,接著藉分離收集有機相:此種洗滌進行五次。
已洗滌之有機層經濃縮。於該所得殘餘物內,添加53.51份乙腈,及所得反應混合物經濃縮。於該殘餘物內,加入113.05份第三丁基甲基醚及然後經攪拌,接著過濾獲得10.47份由式(B1-21)表示之鹽。
MASS(ESI(+)頻譜):M+ 237.1
MASS(ESI(-)頻譜):M- 339.1
合成例4
於一反應器內,饋進11.26份由式(B1-22-a)表示之鹽,10.00份由式(B1-22-b)表示之鹽,50份氯仿及25份離子交換水及然後於23℃攪拌15小時。自該具有兩相的所得反應混合物,以分離收集氯仿相。
該氯仿相以15份離子交換水洗滌:此種洗滌進行五 次。
已洗滌之氯仿相經濃縮。於該所得殘餘物內,添加50份第三丁基甲基醚及然後於23℃攪拌30分鐘,接著過濾獲得11.75份由式(B1-22-c)表示之鹽。
於一反應器內,饋進11.71份由式(B1-22-c)表示之鹽,1.70份由式(B1-22-d)表示之化合物及46.84份一氯苯,及然後於23℃攪拌30分鐘。
於該所得混合物內,加入0.12份二苯甲酸銅(II)。所得混合物於100℃攪拌30分鐘。該混合物經濃縮,及然後添加50份氯仿及12.50份離子交換水至該所得殘餘物,接著於23℃攪拌30分鐘。然後藉分離收集有機相。該有機層以12.50份離子交換水洗滌及然後於23℃攪拌30分鐘,接著藉分離收集有機相:此種洗滌進行八次。
已洗滌之有機相經濃縮。於該殘餘物內,加入50份第三丁基甲基醚,接著過濾獲得6.84份由式(B1-22)表示之鹽。
MASS(ESI(+)頻譜):M+ 237.1
MASS(ESI(-)頻譜):M- 323.0
下列合成例中用作為單體之化合物顯示如下。
此處,該等化合物各自稱作為「單體(X)」於該處「X」為表示該單體之該化學式之符號。
合成例5
使用呈45/14/2.5/38.5之莫耳比的混合單體(a1-1-3)、(a1-2-9)、(a2-1-3)及(a3-4-2)[單體(a1-1-3)/單體(a1-2-9)/單體(a2-1-3)/單體(a3-4-2)]以及以全部單體之總份數為基準,1.5倍份數之丙二醇一甲醚乙酸酯用以製備混合物。於該混合物內,添加基於全部單體莫耳量為1莫耳%比例之偶氮貳異丁腈作為起始劑,及基於全部單體莫耳量為3莫耳%比例之偶氮貳(2,4-二甲基戊腈)作為起始劑,及所得混合物於73℃加熱約5小時。該反應混合物傾倒入大量甲醇與水之混合物內以引發沈澱。藉過濾收集沈澱。
然後過濾物溶解於丙二醇一甲醚乙酸酯,及所得溶液傾倒入大量甲醇與水之混合物內以引發沈澱,接著過濾:本操作進行兩次用於純化。
結果,獲得具有約7.6×103之重量平均分子量之樹脂,產率為68%。此種樹脂稱作樹脂A1。樹脂A1具有如下結構單元。
合成例6
使用呈50/25/25之莫耳比的混合單體(a1-1-2)、(a2-1-1)及(a3-1-1)[單體(a1-1-2)/單體(a2-1-1)/單體(a3-1-1)]以及以全部單體之總份數為基準,1.5倍份數之丙二醇一甲醚乙酸酯用以製備混合物。
於該混合物內,添加基於全部單體莫耳量為1莫耳%比例之偶氮貳異丁腈作為起始劑,及基於全部單體莫耳量為3莫耳%比例之偶氮貳(2,4-二甲基戊腈)作為起始劑,及所得混合物於75℃加熱約5小時。該反應混合物傾倒入大量甲醇與水之混合物內以引發沈澱。藉過濾收集沈澱。
然後過濾物溶解於丙二醇一甲醚乙酸酯,及所得溶液傾倒入大量甲醇與水之混合物內以引發沈澱,接著過濾:本操作進行兩次用於純化。
結果,獲得具有約9.1×103之重量平均分子量之樹脂,產率為66%。此種樹脂稱作樹脂A2。樹脂A2具有如下結構單元。
合成例7
使用混合單體(a4-1-7)以及以全部單體之總份數為基準,1.5倍份數之1,4-二噁烷用以製備混合物。
於該混合物內,添加基於全部單體莫耳量為0.7莫耳%比例之偶氮貳異丁腈作為起始劑,及基於全部單體莫耳量為2.1莫耳%比例之偶氮貳(2,4-二甲基戊腈)作為起始劑,及所得混合物於75℃加熱約5小時。
該反應混合物傾倒入大量甲醇與水之混合物內以引發沈澱。藉過濾收集沈澱。
然後該反應混合物傾倒入大量甲醇與水之混合物內以引發沈澱。藉過濾收集沈澱:本操作進行兩次用於純化。
結果,獲得具有約1.8×104之重量平均分子量之樹脂,產率為77%。此種樹脂稱作樹脂X1。樹脂X1具有如下結構單元。
實施例6至14及比較例1
<光阻組成物之製造>
表1中列舉之下列成分經混合及溶解於後述溶劑內, 及然後通過具有0.2微米孔隙直徑之氟樹脂過濾器過濾而製備光阻組成物。
表1中,各個符號表示下列成分:
<樹脂>
A1:樹脂A1,A2:樹脂A2,X1:樹脂X1
<酸產生劑>
B1-3:下式表示之鹽
B1-5:式(B1-5)表示之鹽
B1-21:式(B1-21)表示之鹽
B1-22:式(B1-22)表示之鹽
<化合物(I)>
I-1:式(I-1)表示之化合物
I-2:式(I-2)表示之化合物
I-3:式(I-3)表示之化合物
I-4:式(I-4)表示之化合物
I-5:式(I-5)表示之化合物
I-6:式(I-6)表示之化合物
<淬熄劑>
C1:2,6-二異丙基苯胺,係由東京化學工業公司(Tokyo Chemical Industries,Co.,Ltd.)製造
D1:下式化合物,係由東京化學工業公司製造
<溶劑>
下列溶劑之混合物
<評估>
矽晶圓(12吋)各自經以「ARC-29」塗覆,其為得自日產化學工業公司(Nissan Chemical Industries,Ltd.)之有機抗反射塗覆組成物,及然後於205℃烘烤60秒以形成厚78奈米之有機抗反射塗覆層。如前述製備之該等光阻組成物各自旋塗於該抗反射塗覆層上,使得乾燥後所得膜之厚度變成85奈米。如此經以個別光阻組成物塗覆之矽晶圓各自在一直接熱板上於表1中該欄「PB」顯示的溫度預烤歷時60秒。使用ArF準分子步進器進行浸式曝光(「XT:1900Gi」ASML製造,NA=1.35,3/4環狀,X-Y偏極化)如此形成有個別光阻膜之各個晶圓接受曝光而該曝光量係步進地改變。用於曝光,使用光罩以形成線寬線距圖案(line-and-space pattern)。使用超純水作為浸沒介質。
曝光後,各個晶圓在熱板上於表1中該欄「PEB」顯示的溫度接受曝光後烘烤歷時60秒,及然後以動態分配法之方式使用2.38重量%氫氧化四甲基銨水溶液於23℃接受 顯影60秒而製作光阻圖案。
有效感光度(ES):係以在曝光及顯影之後線寬線距圖案之線寬度變成50奈米之曝光數量表示。
線緣粗度[LER]之評估:
使用掃描電子顯微鏡觀察其曝光量為有效感光度之以前述曝光方式所得的光阻圖案。
至於各個光阻圖案之粗糙壁面,測量最高點與最低點間之高度差異。
當該差異為4.5奈米或以下時,線緣粗度[LER]為良好及其評估標示以「○」。當該差異為大於4.5奈米時,線緣粗度[LER]為不佳及其評估標示以「×」。又,該等差異各自也顯示於「LER」欄中之括弧內。該差異係顯示於表2之括弧內。
焦點邊際[DOF]:
光阻圖案係以前述曝光方式(其曝光量為有效感光度(ES))獲得,而焦點距離係步進改變。觀察顯影後在該有機抗反射塗覆基材上顯影的各個圖案,及測量當該等圖案之線寬度落入於50奈米±5%以內時(47.5奈米至52.5奈米)之焦點距離,及計算該焦點距離之最大值與最小值間之差值。各個差值也顯示於「DOF(奈米)」一欄之括弧內。差值愈大則該光阻組成物之焦點邊際愈佳。結果列舉於表2。
依據本發明之光阻組成物可提供具有較少線緣粗度之良好光阻圖案。

Claims (7)

  1. 一種光阻組成物,其包含:具有酸不穩定基之樹脂,酸產生劑,及式(I)表示之化合物:其中R1為由R4-CO-O-*表示之基團於該處*表示至I之結合位置,R4表示C1-C22烴基其中亞甲基可由氧原子或羰基置換及其中氫原子可由羥基、鹵原子或硝基置換,R2及R3各自獨立地表示C1-C24烴基其中氫原子可由取代基置換,及其中亞甲基可由氧原子、硫原子或羰基置換。
  2. 一種光阻組成物,其包含:具有酸不穩定基之樹脂,酸產生劑,及式(I)表示之化合物:其中,R1及R3各自獨立地表示C1-C24烴基其中氫原子可由取代基置換,及其中亞甲基可由氧原子、硫原子或羰基置換,R2為C6-C24芳香族烴基其中氫原子可由取代基置換。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之光阻組成物,其中R2為C6-C24芳香族烴基其中氫原子可由取代基置換。
  4. 如申請專利範圍第1或2項所述之光阻組成物,其進一步包含鎓羧酸鹽。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之光阻組成物,其中該鎓鹽為由式(D)表示之鹽:其中RD1及RD2分別地表示C1-C12一價烴基、C1-C6烷氧基、C2-C7醯基、C2-C7醯基氧基、C2-C7烷氧基羰基、硝基或鹵原子,及符號m’及n’各自獨立地表示0至4之整數。
  6. 一種由式(IA)表示之化合物:其中R1A為由R4A-CO-O-*表示之基團於該處*表示至I之結合位置,R4A表示C1-C22烴基其中亞甲基已由氧原子、硫原子或羰基置換及其中氫原子可由鹵原子或羥基置換,或C3-C22脂環族烴基其中氫原子已由鹵原子或羥基置換;R2A為選擇性地經以C1-C5烷基取代之苯基;及R3A表示C1-C22烴基其中亞甲基已由氧原子、硫原子或羰基置換及其中氫原子可由鹵原子或羥基置換,或C3-C22脂環族烴基其中氫原子已由鹵原子或羥基置換。
  7. 一種製造光阻圖案之方法,該方法包含下列步驟(1)至(5):(1)施用如申請專利範圍第1或2項之該光阻組成物至基材之步驟,(2)藉進行乾燥而形成組成物膜之步驟,(3)將該組成物膜曝光至輻射之步驟,(4)烘烤該經曝光之組成物膜之步驟,及(5)顯影該經烘烤之組成物膜之步驟。
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