TWI860452B - 抗蝕劑組成物及抗蝕劑圖案的製造方法以及鍍覆造型物的製造方法 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種對於鍍覆處理具有充分的耐受性且可精度良好地形成抗蝕劑圖案的抗蝕劑組成物。且提供一種使用該抗蝕劑組成物的抗蝕劑圖案的製造方法、進而使用該抗蝕劑圖案的鍍覆造型物的製造方法。本發明是有關於一種抗蝕劑組成物、使用該抗蝕劑組成物製造抗蝕劑圖案的方法、以及使用該抗蝕劑圖案製造鍍覆造型物的方法,所述抗蝕劑組成物含有:具有醌二疊氮磺醯基的化合物(I)、包含具有酸不穩定基的結構單元的樹脂(A1)、鹼可溶性樹脂(A2)及酸產生劑(B)。
Description
本發明是有關於一種抗蝕劑組成物及抗蝕劑圖案的製造方法以及鍍覆造型物的製造方法。
於專利文獻1中記載有一種含有具有萘醌二疊氮磺醯基的化合物的抗蝕劑組成物。
[現有技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2018-101129號公報
[發明所欲解決之課題]
於利用使用專利文獻1中記載般的先前的抗蝕劑組成物而獲得的抗蝕劑圖案進行鍍覆處理的情況下,對於精度良好地形成鍍覆造型物而言存在進一步改善的餘地。
因此,本發明的課題在於提供一種對於鍍覆處理具有充分的耐受性且可精度良好地形成抗蝕劑圖案的抗蝕劑組成物。另外,課題亦在於提供一種使用該抗蝕劑組成物的抗蝕劑圖案的製造方法。
[解決課題之手段]
本發明者發現:如下的抗蝕劑組成物可解決所述課題,所述抗蝕劑組成物含有:具有醌二疊氮磺醯基的化合物、包含具有酸不穩定基的結構單元的樹脂、鹼可溶性樹脂、及酸產生劑。
本發明提供以下的發明。
[1]
一種抗蝕劑組成物,含有:具有醌二疊氮磺醯基的化合物(I)、包含具有酸不穩定基的結構單元的樹脂(A1)、鹼可溶性樹脂(A2)及酸產生劑(B)。
[2]
如[1]所述的抗蝕劑組成物,其中具有醌二疊氮磺醯基的化合物(I)為具有式(a)所表示的基、式(b)所表示的基或式(c)所表示的基的化合物。
[式(a)及式(b)中,*表示結合鍵。]
[式(c)中,*表示結合鍵。]
[3]
如[2]所述的抗蝕劑組成物,其中具有醌二疊氮磺醯基的化合物(I)為選自由式(II)所表示的化合物、式(III)所表示的化合物、式(IV)所表示的化合物及式(V)所表示的化合物所組成的群組中的至少一種。
[式(II)中,
R11
~R14
分別獨立地表示氫原子、羥基、碳數1~18的烴基、式(a)所表示的基、式(b)所表示的基或式(c)所表示的基。該碳數1~18的烴基中包含的亞甲基可被取代為氧原子、羰基或-NRd1
-。
Rd1
表示氫原子或碳數1~6的烷基。
R15
~R30
分別獨立地表示氫原子、羥基、式(a)所表示的基、式(b)所表示的基或式(c)所表示的基。
R11
~R30
中至少一個為式(a)所表示的基、式(b)所表示的基或式(c)所表示的基。]
[式(III)中,
R31
~R39
分別獨立地表示氫原子、羥基、碳數1~6的烷基、式(a)所表示的基、式(b)所表示的基或式(c)所表示的基。R31
~R39
中至少一個為式(a)所表示的基、式(b)所表示的基或式(c)所表示的基。
P1
~P5
分別獨立地表示氫原子、碳數1~18的烴基,該碳數1~18的烴基中包含的亞甲基可被取代為氧原子、羰基或-NRd2
-,P1
及P2
可相互鍵結並與該些所鍵結的兩個碳原子一同形成環。P4
及P5
可相互鍵結並與該些所鍵結的碳原子一同形成環。
Rd2
表示氫原子或碳數1~6的烷基。]
[式(IV)中,
R40
~R53
分別獨立地表示氫原子、羥基、碳數1~6的烷基、式(a)所表示的基、式(b)所表示的基或式(c)所表示的基。R40
~R53
中至少一個為式(a)所表示的基、式(b)所表示的基或式(c)所表示的基。
na
表示1~5的任一整數。於na
為2以上的任一整數的情況下,多個R49
~R52
相互可相同亦可不同。]
[式(V)中,
Rf1
、Rf2
及Rg1
~Rg8
分別獨立地表示氫原子、羥基、碳數1~6的烷基、式(a)所表示的基、式(b)所表示的基或式(c)所表示的基。Rf1
、Rf2
及Rg1
~Rg8
中至少一個為式(a)所表示的基、式(b)所表示的基或式(c)所表示的基。
P6
表示一價的碳數6~12的芳香族烴基或二價的碳數6~12的芳香族烴基。該芳香族烴基可被選自由羥基及碳數1~6的烷基所組成的群組中的至少一種取代。
P7
表示氫原子、可具有取代基的碳數1~18的烴基,該碳數1~18的烴基中包含的亞甲基可被取代為氧原子、羰基或-NRd3
-。P6
及P7
可相互鍵結而形成環。
nv
表示1或2。
Rd3
表示氫原子或碳數1~6的烷基。]
[4]
如[1]至[3]中任一項所述的抗蝕劑組成物,其中包含具有酸不穩定基的結構單元的樹脂(A1)為包含具有式(10)所表示的基或式(20)所表示的基的結構單元的樹脂。
[式(10)中,Ra1
、Ra2
及Ra3
相互獨立地表示碳數1~8的烷基或碳數3~20的脂環式烴基。或者Ra1
及Ra2
相互鍵結並與該些所鍵結的碳原子一同形成碳數3~20的環,且Ra3
表示碳數1~8的烷基或碳數3~20的脂環式烴基。ma及na分別獨立地表示0或1,ma及na的至少一個表示1。*表示結合鍵。]
[式(20)中,Ra1'
及Ra2'
相互獨立地表示氫原子或碳數1~20的烴基,Ra3'
表示碳數1~20的烴基。或者Ra1'
表示氫原子或碳數1~20的烴基,且Ra2'
及Ra3'
相互鍵結並與該些所鍵結的碳原子及X一同形成碳數3~20的雜環。該碳數1~20的烴基及該碳數3~20的雜環中包含的亞甲基可被氧原子或硫原子取代。X表示氧原子或硫原子。na'表示0或1。*表示結合鍵。]
[5]
如[1]至[4]中任一項所述的抗蝕劑組成物,其中包含具有酸不穩定基的結構單元的樹脂(A1)為包含式(a1-1)所表示的結構單元或式(a1-2)所表示的結構單元的樹脂。
[式(a1-1)中,
Ra1
、Ra2
及Ra3
相互獨立地表示碳數1~8的烷基或碳數3~20的脂環式烴基。或者Ra1
及Ra2
相互鍵結並與該些所鍵結的碳原子一同形成碳數3~20的環,且Ra3
表示碳數1~8的烷基或碳數3~20的脂環式烴基。
Ra4
表示氫原子或甲基。]
[式(a1-2)中,
Ra1'
及Ra2'
相互獨立地表示氫原子或碳數1~20的烴基,Ra3'
表示碳數1~20的烴基。或者Ra1'
表示氫原子或碳數1~20的烴基,且Ra2'
及Ra3'
相互鍵結並與該些所鍵結的碳原子及氧原子一同形成碳數3~20的雜環。該碳數1~20的烴基及該碳數3~20的雜環中包含的亞甲基可被氧原子或硫原子取代。
Ra5
表示氫原子或甲基。
Ra6
表示碳數1~6的烷基或碳數1~6的烷氧基。
m表示0~4的整數。於m為2以上時,多個Ra6
相互可相同亦可不同。]
[6]
如[1]至[4]中任一項所述的抗蝕劑組成物,其中包含具有酸不穩定基的結構單元的樹脂(A1)為包含式(a3A)所表示的結構單元或式(a3B)所表示的結構單元的樹脂。
[式(a3A)中,Ra1
、Ra2
及Ra3
相互獨立地表示碳數1~8的烷基或碳數3~20的脂環式烴基。或者Ra1
及Ra2
相互鍵結並與該些所鍵結的碳原子一同形成碳數3~20的環,且Ra3
表示碳數1~8的烷基或碳數3~20的脂環式烴基。Rab
表示羥基、碳數1~6的烷基或碳數1~6的烷氧基。p表示0、1、2或3。於p為2或3時,Rab
可相同,亦可不同。]
[式(a3B)中,Ra1'
及Ra2'
相互獨立地表示氫原子或碳數1~20的烴基,Ra3'
表示碳數1~20的烴基。或者Ra1'
表示氫原子或碳數1~20的烴基,且Ra2'
及Ra3'
相互鍵結並與該些所鍵結的碳原子及氧原子一同形成碳數3~20的雜環。該碳數1~20的烴基及該碳數3~20的雜環中包含的亞甲基可被氧原子或硫原子取代。Rab
表示羥基、碳數1~6的烷基或碳數1~6的烷氧基。p表示0、1、2或3。於p為2或3時,Rab
可相同,亦可不同。]
[7]
如[1]至[6]中任一項所述的抗蝕劑組成物,其中鹼可溶性樹脂(A2)為包含具有羧基或羥基的結構單元、不包含具有酸不穩定基的結構單元的樹脂。
[8]
如[1]至[7]中任一項所述的抗蝕劑組成物,進而含有淬滅劑(C)。
[9]
一種抗蝕劑圖案的製造方法,所述製造方法包括:
(1)將如[1]至[8]中任一項所述的抗蝕劑組成物塗佈於具有金屬表面的基板的該金屬表面上的步驟;
(2)使塗佈後的組成物乾燥而形成組成物層的步驟;
(3)對組成物層進行曝光的步驟;以及
(4)將曝光後的組成物層顯影的步驟。
[10]
一種鍍覆造型物的製造方法,所述製造方法包括:
(1)將如[1]至[8]中任一項所述的抗蝕劑組成物塗佈於具有金屬表面的基板的該金屬表面上的步驟;
(2)使塗佈後的組成物乾燥而形成組成物層的步驟;
(3)對組成物層進行曝光的步驟;
(4)將曝光後的組成物層顯影的步驟;
(5)將所獲得的抗蝕劑圖案作為鑄模而形成鍍覆造型物的步驟;以及
(6)剝離抗蝕劑圖案的步驟。
[發明的效果]
藉由使用本發明的抗蝕劑組成物,可精度良好地形成抗蝕劑圖案,進而該抗蝕劑圖案可精度良好地形成鍍覆造型物。
於本說明書中,只要無特別說明,則於化合物的結構式的說明中,「脂肪族烴基」是指直鏈狀或分支狀的脂肪族烴基,「脂環式烴基」是指自脂環式烴的環中去除相當於價數的數量的氫原子後的基。「芳香族烴基」亦包含於芳香環鍵結有烴基的基。於存在立體異構物的情況下,包含全部的立體異構物。
本說明書中,所謂「(甲基)丙烯酸」是指「丙烯酸及甲基丙烯酸中的至少一種」,所謂「(甲基)丙烯酸酯」是指「丙烯酸酯及甲基丙烯酸酯中的至少一種」。
本說明書中記載的基中,關於可取得直鏈結構與分支結構兩者的基,解釋為包含其任一者的含義。
本說明書中,所謂「抗蝕劑組成物的固體成分」是指自抗蝕劑組成物的總量中去除後述的溶劑(D)後的成分的合計。
1.抗蝕劑組成物
本發明的抗蝕劑組成物含有:具有醌二疊氮磺醯基的化合物(以下,有時稱為「化合物(I)」)、包含具有酸不穩定基的結構單元的樹脂(以下,有時稱為「樹脂(A1)」)、鹼可溶性樹脂(以下,有時稱為「樹脂(A2)」)、及酸產生劑(以下,有時稱為「酸產生劑(B)」)。
本發明的抗蝕劑組成物較佳為除了含有化合物(I)與樹脂(A1)與樹脂(A2)及酸產生劑(B)以外,進而含有淬滅劑(以下,有時稱為「淬滅劑(C)」)及/或溶劑(以下,有時稱為「溶劑(D)」)。
<化合物(I)>
本發明的化合物(I)為具有醌二疊氮磺醯基的化合物。
化合物(I)於光未照射(未曝光)部中,與樹脂(A2)的親水性基相互作用,藉此可抑制樹脂(A2)對於顯影液(鹼水溶液)的溶解,於光照射(曝光)部中,醌二疊氮基分解而產生羧基,藉此可產生羧酸,促進樹脂(A2)對於顯影液(鹼水溶液)的溶解。另外,於光未照射(未曝光)部中,於顯影液(鹼水溶液)的存在下使樹脂(A2)交聯,藉此對顯影液(鹼水溶液)或鍍覆液具有耐受性,因此鍍覆造型物的精度提高。
化合物(I)只要為於分子內具有一個以上的醌二疊氮磺醯基的化合物,則並無特別限定。將化合物(I)的分子內存在的醌二疊氮磺醯基全部取代為氫原子而獲得的化合物的分子量較佳為3000以下,更佳為2000以下,進而佳為1500~400。
作為具有醌二疊氮磺醯基的化合物,可列舉:具有萘醌二疊氮磺醯基的化合物、具有苯醌二疊氮磺醯基的化合物、具有蒽醌二疊氮磺醯基的化合物等,較佳為具有萘醌二疊氮磺醯基的化合物、具有苯醌二疊氮磺醯基的化合物。作為具有萘醌二疊氮磺醯基的化合物,較佳為具有1,2-萘醌二疊氮磺醯基的化合物,更佳為具有式(a)所表示的基或式(b)所表示的基的化合物,進而佳為具有式(a)所表示的基的化合物。作為具有苯醌二疊氮磺醯基的化合物,較佳為具有1,2-苯醌二疊氮磺醯基的化合物,更佳為具有式(c)所表示的基的化合物。
[式(a)及式(b)中,*表示結合鍵。]
[式(c)中,*表示結合鍵。]
作為將具有醌二疊氮磺醯基的化合物的分子內存在的醌二疊氮磺醯基全部取代為氫原子而獲得的化合物,較佳為具有酚性羥基的芳香族化合物。作為具有醌二疊氮磺醯基的化合物,較佳為將具有酚性羥基的芳香族化合物進行醌二疊氮磺酸酯化而成的化合物。作為具有醌二疊氮磺醯基的化合物,更佳為選自由式(II)所表示的化合物(以下,有時稱為「化合物(II)」)、式(III)所表示的化合物(以下,有時稱為「化合物(III)」)、式(IV)所表示的化合物(以下,有時稱為「化合物(IV)」)及式(V)所表示的化合物(以下,有時稱為「化合物(V)」)所組成的群組中的至少一種。
[式(II)中,
R11
~R14
分別獨立地表示氫原子、羥基、碳數1~18的烴基、式(a)所表示的基、式(b)所表示的基或式(c)所表示的基。該碳數1~18的烴基中包含的亞甲基可被取代為氧原子、羰基或-NRd1
-。
Rd1
表示氫原子或碳數1~6的烷基。
R15
~R30
分別獨立地表示氫原子、羥基、式(a)所表示的基、式(b)所表示的基或式(c)所表示的基。
R11
~R30
中至少一個為式(a)所表示的基、式(b)所表示的基或式(c)所表示的基。]
[式(III)中,
R31
~R39
分別獨立地表示氫原子、羥基、碳數1~6的烷基、式(a)所表示的基、式(b)所表示的基或式(c)所表示的基。R31
~R39
中至少一個為式(a)所表示的基、式(b)所表示的基或式(c)所表示的基。
P1
~P5
分別獨立地表示氫原子、碳數1~18的烴基,該碳數1~18的烴基中包含的亞甲基可被取代為氧原子、羰基或-NRd2
-,P1
及P2
可相互鍵結並與該些所鍵結的兩個碳原子一同形成環。P4
及P5
可相互鍵結並與該些所鍵結的碳原子一同形成環。
Rd2
表示氫原子或碳數1~6的烷基。]
[式(IV)中,
R40
~R53
分別獨立地表示氫原子、羥基、碳數1~6的烷基、式(a)所表示的基、式(b)所表示的基或式(c)所表示的基。R40
~R53
中至少一個為式(a)所表示的基、式(b)所表示的基或式(c)所表示的基。
na
表示1~5的任一整數。於na
為2以上的任一整數的情況下,多個R49
~R52
相互可相同亦可不同。]
[式(V)中,
Rf1
、Rf2
及Rg1
~Rg8
分別獨立地表示氫原子、羥基、碳數1~6的烷基、式(a)所表示的基、式(b)所表示的基或式(c)所表示的基。Rf1
、Rf2
及Rg1
~Rg8
中至少一個為式(a)所表示的基、式(b)所表示的基或式(c)所表示的基。
P6
表示一價的碳數6~12的芳香族烴基或二價的碳數6~12的芳香族烴基。該芳香族烴基可被選自由羥基及碳數1~6的烷基所組成的群組中的至少一種取代。
P7
表示氫原子、可具有取代基的碳數1~18的烴基,該碳數1~18的烴基中包含的亞甲基可被取代為氧原子、羰基或-NRd3
-。P6
及P7
可相互鍵結而形成環。
nv
表示1或2。
Rd3
表示氫原子或碳數1~6的烷基。]
作為碳數1~18的烴基,可列舉:碳數1~18的鏈式烴基(包含碳數1~18的直鏈狀或分支狀的飽和鏈式烴基(烷基)、碳數2~18的直鏈狀或分支狀的不飽和鏈式烴基(烯基、炔基)等)、碳數3~18的單環式或多環式的脂環式烴基(包含碳數3~18的飽和脂環式烴基、碳數3~18的不飽和脂環式烴基等)、碳數6~18的芳香族烴基等,亦可將該些基中的兩種以上組合。
碳數1~18的烷基可為直鏈狀或分支狀的任一種,例如可列舉:甲基、乙基、丙基、異丙基、第三丁基或第二丁基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基、十一烷基、十二烷基等。其中,較佳為直鏈烷基。
碳數2~18的烯基可為直鏈狀或分支狀的任一種,例如可列舉:乙烯基、丙烯基、異丙烯基、甲基丙烯基、甲基丁烯基、丁烯基、異丁烯基、第三丁烯基、戊烯基、己烯基、庚烯基、辛烯基、異辛烯基、壬烯基等。
碳數2~18的炔基可為直鏈狀或分支狀的任一種,例如可列舉:乙炔基、丙炔基、異丙炔基、丁炔基、異丁炔基、第三丁炔基、戊炔基、己炔基、辛炔基、壬炔基等。
該碳數1~18的鏈式烴基較佳為碳數1~16,更佳為碳數1~12,進而佳為碳數1~8,進一步更佳為碳數1~6,進一步進而佳為碳數1~4。
作為碳數3~18的單環式的脂環式烴基,例如可列舉:環戊基、環己基、環庚基、環辛基等環烷基等單環式的飽和脂環式烴基、環丙烯基、環丁烯基等單環式的不飽和脂環式烴基等。作為碳數3~18的多環式的脂環式烴基,例如可列舉:十氫萘基、金剛烷基、降冰片基等多環式的飽和脂環式烴基等。該碳數3~18的脂環式烴基較佳為碳數3~16,更佳為碳數3~12,進而佳為碳數3~10。
作為碳數6~18的芳香族烴基,例如可列舉:苯基、萘基、蒽基、聯苯基、菲基等。該碳數6~18的芳香族烴基較佳為碳數6~14,更佳為碳數6~10。
作為碳數1~6的烷基,可自所述碳數1~18的烷基中選擇相當於碳數1~6的烷基的基。
作為P1
及P2
相互鍵結並與該些所鍵結的兩個碳原子一同形成的環、以及P4
及P5
相互鍵結並與該些所鍵結的碳原子一同形成的環,分別獨立地可列舉碳數3~18的單環或多環的脂環式烴環等。作為該些環,例如可列舉:環戊烷環、環己烷環、環庚烷環、環辛烷環等環烷烴環;十氫萘環、金剛烷環、降冰片烷環等。該碳數3~18的脂環式烴環較佳為碳數3~16,更佳為碳數3~12,進而佳為碳數3~10。
作為P7
中的碳數1~18的烴基的取代基,可列舉:鹵素原子、羥基、碳數1~12的烷氧基、碳數2~4的醯基、碳數2~4的醯氧基等。
作為鹵素原子,可列舉:氟原子、氯原子、溴原子及碘原子,較佳為氟原子。
作為碳數1~12的烷氧基,例如可列舉:甲氧基、乙氧基、丙氧基、丁氧基等。
作為碳數2~4的醯基,例如可列舉:乙醯基、丙醯基、丁醯基等。
作為碳數2~4的醯氧基,例如可列舉:乙醯基氧基、丙醯基氧基、丁醯基氧基等。
作為化合物(II)的具體例,例如可列舉式(II-1)~式(II-3)所表示的化合物。
此處,Rs2
分別獨立地表示所述式(a)所表示的基、式(b)所表示的基、式(c)所表示的基或羥基。各化合物中的Rs2
中至少一個為式(a)所表示的基、式(b)所表示的基或式(c)所表示的基。
作為化合物(III)的具體例,例如可列舉式(III-1-1)~式(III-3-8)所表示的化合物。
此處,Rt1
分別獨立地表示所述式(a)所表示的基、式(b)所表示的基、式(c)所表示的基或羥基。各化合物中的Rt1
中至少一個為式(a)所表示的基、式(b)所表示的基或式(c)所表示的基。
作為化合物(IV)的具體例,例如可列舉式(IV-1-1)~式(IV-5-2)所表示的化合物。
此處,Rt1
、Rt3
、Rt6
、Rt7
、Rt9
、Rt10
及Rt13
分別獨立地表示所述式(a)所表示的基、式(b)所表示的基、式(c)所表示的基或羥基。各化合物中的Rt1
、Rt3
、Rt6
、Rt7
、Rt9
、Rt10
及Rt13
中至少一個為式(a)所表示的基、式(b)所表示的基或式(c)所表示的基。
作為化合物(V)的具體例,例如可列舉式(V-1-1)~式(V-3-1)所表示的化合物。
此處,Rv
分別獨立地表示所述式(a)所表示的基、式(b)所表示的基、式(c)所表示的基或羥基。各化合物中的Rv
中至少一個為式(a)所表示的基、式(b)所表示的基或式(c)所表示的基。
化合物(I)例如可依照日本專利特開平2-84650號公報、日本專利特開平3-185447號公報、日本專利特開平3-191351號公報、日本專利特開平5-323597號公報、日本專利特開平8-245461號公報、日本專利特開平9-110762號公報等的記載來製造。化合物(I)例如可藉由使具有酚性羥基的芳香族化合物(例如,將所述化合物(II)~化合物(V)的分子內的醌二疊氮磺醯基全部取代為氫原子而成的化合物等)、與醌二疊氮磺醯鹵(例如,1,2-奈醌二疊氮磺醯氯、1,2-苯醌二疊氮磺醯氯等醌二疊氮磺醯氯、1,2-萘醌二疊氮磺醯溴、1,2-苯醌二疊氮磺醯溴等醌二疊氮磺醯溴等)於弱鹼的存在下反應,進行完全酯化或部分酯化來製造。
具有酚性羥基的芳香族化合物可容易地自市場獲取,另外可藉由公知的方法製造。
於抗蝕劑組成物的固體成分中,化合物(I)的含量較佳為0.05質量%以上且25質量%以下,更佳為0.1質量%以上且20質量%以下,進而佳為0.5質量%以上且15質量%以下,進而更佳為1質量%以上且10質量%以下。
抗蝕劑組成物中的化合物(I)的含量例如可藉由液相層析法或氣相層析法等公知的分析手段進行測定。
作為化合物(I),較佳為化合物(III)及化合物(IV),更佳為化合物(III)。
<樹脂(A1)>
樹脂(A1)包含具有酸不穩定基的結構單元(以下有時稱為「結構單元(a1)」)。
所謂酸不穩定基是指包含可藉由與酸的接觸而脫離的基(有時稱為脫離基)的基。藉由樹脂(A1)與酸接觸,脫離基自酸不穩定基脫離,形成親水性基(例如,羥基(酚性羥基等)或羧基)。樹脂(A1)藉由與酸接觸,於鹼水溶液中的溶解性增大。即,樹脂(A1)較佳為於與酸接觸前不溶或難溶於鹼水溶液,於與酸接觸後可溶於鹼水溶液。
樹脂(A1)於具有所述特性的範圍內,除了包含具有酸不穩定基的結構單元以外,亦可進而包含不具有酸不穩定基的結構單元(以下有時稱為「結構單元(a2)」)等該領域中公知的結構單元。
作為使酸不穩定基中包含的脫離基脫離的酸,例如可列舉羧酸、磺酸等。於本發明的組成物中,可列舉於光微影步驟中對後述的酸產生劑(B)進行光照射(曝光)而生成的羧酸化合物、磺酸化合物等。
作為酸不穩定基,例如可列舉式(10)所表示的基、式(20)所表示的基等。
[式(10)中,Ra1
、Ra2
及Ra3
相互獨立地表示碳數1~8的烷基或碳數3~20的脂環式烴基。或者Ra1
及Ra2
相互鍵結並與該些所鍵結的碳原子一同形成碳數3~20的環,且Ra3
表示碳數1~8的烷基或碳數3~20的脂環式烴基。ma及na分別獨立地表示0或1,ma及na的至少一個表示1。*表示結合鍵。]
[式(20)中,Ra1'
及Ra2'
相互獨立地表示氫原子或碳數1~20的烴基,Ra3'
表示碳數1~20的烴基。或者Ra1'
表示氫原子或碳數1~20的烴基,且Ra2'
及Ra3'
相互鍵結並與該些所鍵結的碳原子及X一同形成碳數3~20的雜環。該碳數1~20的烴基及該碳數3~20的雜環中包含的亞甲基可被氧原子或硫原子取代。X表示氧原子或硫原子。na'表示0或1。*表示結合鍵。]
式(10)所表示的基的Ra1
~Ra3
中的碳數1~8的烷基可為直鏈狀或分支狀的任一種,例如可列舉:甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基等。Ra1
~Ra3
中的碳數1~8的烷基較佳為碳數1~6,更佳為碳數1~4。
Ra1
~Ra3
中的碳數3~20的脂環式烴基可為單環式或多環式的任一種。作為單環式的脂環式烴基,例如可列舉:環戊基、環己基、環庚基、環辛基等環烷基。作為多環式的脂環式烴基,例如可列舉:十氫萘基、金剛烷基、降冰片基、下述基(*表示結合鍵)等。
Ra1
~Ra3
中的碳數3~20的脂環式烴基較佳為碳數3~18,更佳為碳數3~16,進而佳為碳數3~12。
作為Ra1
及Ra2
相互鍵結並與該些所鍵結的碳原子一同形成碳數3~20的環時的-C(Ra1
)(Ra2
)(Ra3
),例如可列舉下述基。該碳數3~20的環較佳為碳數3~18,更佳為碳數3~16,進而佳為碳數3~12。*表示與-O-的結合鍵。
Ra1
較佳為碳數1~6的烷基或碳數3~18的脂環式烴基,或者與Ra2
鍵結並與該些所鍵結的碳原子一同形成碳數3~18的環,更佳為碳數1~4的烷基或碳數3~12的脂環式烴基,或者與Ra2
鍵結並與該些所鍵結的碳原子一同形成碳數3~12的環。
Ra2
較佳為碳數1~6的烷基或碳數3~18的脂環式烴基,或者與Ra1
鍵結並與該些所鍵結的碳原子一同形成碳數3~18的環,更佳為碳數1~4的烷基或碳數3~12的脂環式烴基,或者與Ra1
鍵結並與該些所鍵結的碳原子一同形成碳數3~12的環。
Ra3
較佳為碳數1~6的烷基或碳數3~18的脂環式烴基,更佳為碳數1~4的烷基或碳數3~12的脂環式烴基。
ma較佳為0。na較佳為1。
作為式(10)所表示的基,例如可列舉:Ra1
、Ra2
及Ra3
分別獨立地為碳數1~3的烷基的基(較佳為第三丁氧基羰基);Ra1
及Ra2
分別獨立地為碳數1~3的烷基、且Ra3
為環戊基或環己基的基;Ra1
及Ra2
相互鍵結並與該些所鍵結的碳原子一同形成環戊烷環或環己烷環、且Ra3
為碳數1~3的烷基的基等。
作為式(10)所表示的基的具體例,例如可列舉以下基。
作為式(20)所表示的基的Ra1'
~Ra3'
中的碳數1~20的烴基,可列舉:碳數1~20的鏈式烴基(烷基、烯基及炔基等)、碳數3~20的脂環式烴基及碳數6~20的芳香族烴基等、以及該些組合而成的碳數4~20的基。
作為碳數1~20的烷基,例如可列舉:甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基、癸基、十二烷基等。
作為碳數2~20的烯基,可列舉:乙烯基、丙烯基、異丙烯基、丁烯基、異丁烯基、第三丁烯基、戊烯基、己烯基、庚烯基、辛烯基、異辛烯基、壬烯基等。
作為碳數2~20的炔基,可列舉:乙炔基、丙炔基、異丙炔基、丁炔基、異丁炔基、第三丁炔基、戊炔基、己炔基、辛炔基、壬炔基等。
該碳數1~20的鏈式烴基較佳為碳數1~18,更佳為碳數1~16,進而佳為碳數1~12,進一步更佳為碳數1~8,進一步進而佳為碳數1~6。
作為碳數3~20的脂環式烴基,例如可列舉:環戊基、環己基、環庚基、環辛基等環烷基等單環式的脂環式烴基;十氫萘基、金剛烷基、降冰片基等多環式的脂環式烴基。該碳數3~20的脂環式烴基較佳為碳數3~18,更佳為碳數3~16,進而佳為碳數3~12。
作為碳數6~20的芳香族烴基,例如可列舉:苯基、萘基、蒽基、聯苯基、菲基等芳基等。芳香族烴基可進而具有取代基,作為該取代基,例如可列舉碳數6~10的芳氧基。該碳數6~20的芳香族烴基較佳為碳數6~18,更佳為碳數6~14,進而佳為碳數6~10。
所述基組合而成的碳數4~20的基中,作為將烷基與脂環式烴基組合而成的基(碳數4~20的基),例如可列舉:甲基環己基、二甲基環己基、甲基降冰片基、異冰片基、2-烷基金剛烷-2-基、1-(金剛烷-1-基)烷烴-1-基等。
作為將烷基與芳香族烴基組合而成的基(碳數7~20的基),例如為具有芳烷基、烷基的芳香族烴基,具體可列舉:苄基、苯乙基、苯基丙基、三苯甲基(trityl)、萘基甲基、萘基乙基、對甲基苯基、對第三丁基苯基、甲苯基、二甲苯基、枯烯基、均三甲苯基、2,6-二乙基苯基、2-甲基-6-乙基苯基等。
作為將脂環式烴基與芳香族烴基組合而成的基(碳數9~20的基),例如為具有脂環式烴基的芳香族烴基、具有芳香族烴基的脂環式烴基,具體可列舉:對環己基苯基、對金剛烷基苯基、苯基環己基等。
於Ra2'
及Ra3'
相互鍵結並與該些所鍵結的碳原子及X一同形成碳數3~20的雜環的情況下,作為-C(Ra1'
)(Ra2'
)-X-Ra3'
,例如可列舉下述基。該碳數3~20的雜環較佳為碳數3~18,更佳為碳數3~16,進而佳為碳數3~12。*表示結合鍵。
Ra1'
較佳為氫原子或碳數1~18的烴基,更佳為氫原子或碳數1~12的烴基,進而佳為氫原子。
Ra2'
較佳為氫原子或碳數1~18的烴基,或者與Ra3'
鍵結並與該些所鍵結的碳原子及X一同形成碳數3~18的雜環,更佳為氫原子或碳數1~12的烴基,或者與Ra3'
鍵結並與該些所鍵結的碳原子及X一同形成碳數3~12的雜環,進而佳為碳數1~12的烴基,進而更佳為甲基或乙基。
Ra3'
較佳為碳數1~18的烴基,或者與Ra2'
鍵結並與該些所鍵結的碳原子及X一同形成碳數3~18的雜環,更佳為碳數1~12的烴基,或者與Ra2'
鍵結並與該些所鍵結的碳原子及X一同形成碳數3~12的雜環。
作為所述烴基,可列舉:碳數1~18的烷基、碳數3~18的脂環式烴基、碳數6~18的芳香族烴基或將該些組合而成的碳數4~18的基。該些基可自所述列舉者中任意選擇。
X較佳為氧原子。
na'較佳為0。
作為式(20)所表示的基的具體例,例如可列舉以下基。
作為式(10)所表示的基,具體可列舉式(1)所表示的基及式(1')所表示的基等。
[式(1)及式(1')中,Ra1
、Ra2
及Ra3
相互獨立地表示碳數1~8的烷基或碳數3~20的脂環式烴基。或者Ra1
及Ra2
相互鍵結並與該些所鍵結的碳原子一同形成碳數3~20的環,且Ra3
表示碳數1~8的烷基或碳數3~20的脂環式烴基。*表示結合鍵。]
作為式(20)所表示的基,具體可列舉式(2)所表示的基及式(2')所表示的基等。
[式(2)及式(2')中,Ra1'
及Ra2'
相互獨立地表示氫原子或碳數1~20的烴基,Ra3'
表示碳數1~20的烴基。或者Ra1'
表示氫原子或碳數1~20的烴基,且Ra2'
及Ra3'
相互鍵結並與該些所鍵結的碳原子及氧原子一同形成碳數3~20的雜環。該碳數1~20的烴基及該碳數3~20的雜環中包含的亞甲基可被氧原子或硫原子取代。*表示結合鍵。]
<具有酸不穩定基的結構單元(a1)>
包含具有酸不穩定基的結構單元(a1)的樹脂(A1)例如可將包含導出結構單元(a1)的乙烯性不飽和化合物的單體成分聚合來製造。作為結構單元(a1)中包含的酸不穩定基,較佳為所述式(10)所表示的基及/或式(20)所表示的基。
樹脂(A1)可僅具有一種結構單元(a1),亦可具有多種。
作為結構單元(a1),較佳為式(a1-1)所表示的結構單元(以下有時稱為「結構單元(a1-1)」)及式(a1-2)所表示的結構單元(以下有時稱為「結構單元(a1-2)」)。
[式(a1-1)及式(a1-2)中,
Ra1
、Ra2
及Ra3
相互獨立地表示碳數1~8的烷基或碳數3~20的脂環式烴基。或者Ra1
及Ra2
相互鍵結並與該些所鍵結的碳原子一同形成碳數3~20的環,且Ra3
表示碳數1~8的烷基或碳數3~20的脂環式烴基。
Ra1'
及Ra2'
相互獨立地表示氫原子或碳數1~20的烴基,Ra3'
表示碳數1~20的烴基。或者Ra1'
表示氫原子或碳數1~20的烴基,且Ra2'
及Ra3'
相互鍵結並與該些所鍵結的碳原子及氧原子一同形成碳數3~20的雜環。該碳數1~20的烴基及該碳數3~20的雜環中包含的亞甲基可被氧原子或硫原子取代。
Ra4
及Ra5
相互獨立地表示氫原子或甲基。
Ra6
表示碳數1~6的烷基或碳數1~6的烷氧基。
m表示0~4的整數。於m為2以上時,多個Ra6
相互可相同亦可不同。]
式(a1-1)中,Ra4
較佳為甲基。
Ra1
較佳為碳數1~6的烷基或碳數3~18的脂環式烴基,或者與Ra2
鍵結並與該些所鍵結的碳原子一同形成碳數3~18的環,更佳為碳數1~4的烷基或碳數3~12的脂環式烴基,或者與Ra2
鍵結並與該些所鍵結的碳原子一同形成碳數3~12的環。
Ra2
較佳為碳數1~6的烷基或碳數3~18的脂環式烴基,或者與Ra1
鍵結並與該些所鍵結的碳原子一同形成碳數3~18的環,更佳為碳數1~4的烷基或碳數3~12的脂環式烴基,或者與Ra1
鍵結並與該些所鍵結的碳原子一同形成碳數3~12的環。
Ra3
較佳為碳數1~6的烷基或碳數3~18的脂環式烴基,更佳為碳數1~4的烷基或碳數3~12的脂環式烴基。
式(a1-2)中,Ra5
較佳為氫原子。
Ra1'
較佳為氫原子或碳數1~18的烴基,更佳為氫原子或碳數1~12的烴基,進而佳為氫原子。
Ra2'
較佳為氫原子或碳數1~18的烴基,或者與Ra3'
鍵結並與該些所鍵結的碳原子及氧原子一同形成碳數3~18的雜環,更佳為氫原子或碳數1~12的烴基,或者與Ra3'
鍵結並與該些所鍵結的碳原子及氧原子一同形成碳數3~12的雜環,進而佳為碳數1~12的烴基,進而更佳為甲基或乙基。
Ra3'
較佳為碳數1~18的烴基,或者與Ra2'
鍵結並與該些所鍵結的碳原子及氧原子一同形成碳數3~18的雜環,更佳為碳數1~12的烴基,或者與Ra2'
鍵結並與該些所鍵結的碳原子及氧原子一同形成碳數3~12的雜環。
作為所述烴基,可列舉:碳數1~18的烷基、碳數3~18的脂環式烴基、碳數6~18的芳香族烴基或將該些組合而成的碳數4~18的基。該些基可自所述列舉者中任意選擇。所述烴基較佳為碳數1~18的烷基、碳數3~18的脂環式烴基、或碳數7~18的芳烷基。所述烷基及所述脂環式烴基較佳為未被取代。於所述芳香族烴基具有取代基的情況下,作為該取代基,較佳為碳數6~10的芳氧基。
作為Ra6
中的碳數1~6的烷基,例如可列舉:甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基等。該碳數1~6的烷基較佳為碳數1~4的烷基,更佳為碳數1~3的烷基。
作為Ra6
中的碳數1~6的烷氧基,例如可列舉:甲氧基、乙氧基、丙氧基、丁氧基、戊氧基、己氧基等。該碳數1~6的烷氧基較佳為碳數1~4的烷氧基,更佳為碳數1~3的烷氧基。
Ra6
較佳為碳數1~4的烷基或碳數1~4的烷氧基,更佳為碳數1~3的烷基或碳數1~3的烷氧基,進而佳為甲基、乙基、甲氧基或乙氧基,進而更佳為甲基或甲氧基。
m較佳為0~2,更佳為0或1,進而佳為0。
式(a1-2)中,-O-C(Ra1'
)(Ra2'
)-O-Ra3'
所表示的基較佳為鍵結於苯環的3位或4位(相對於鍵結於苯環上的主鏈而為間位或對位),更佳為鍵結於苯環的4位(對位)。
作為結構單元(a1-1),例如可列舉式(a1-1-1)~式(a1-1-17)的任一者所表示的結構單元。
作為結構單元(a1-2),例如可列舉式(a1-2-1)~式(a1-2-14)的任一者所表示的結構單元。
於所述結構單元中,相當於Ra5
的氫原子被甲基取代而成的結構單元亦可作為結構單元(a1-2)的具體例來列舉。
結構單元(a1-2)較佳為式(a1-2-2)、式(a1-2-3)、式(a1-2-4)、式(a1-2-9)、式(a1-2-14)所表示的結構單元,更佳為式(a1-2-2)、式(a1-2-3)、式(a1-2-4)、式(a1-2-9)所表示的結構單元。
包含具有酸不穩定基的結構單元的樹脂(A1)較佳為包含結構單元(a1-2)的樹脂。
於樹脂(A1)包含結構單元(a1-1)及/或結構單元(a1-2)的情況下,相對於樹脂(A1)的所有結構單元,該些結構單元的合計的含有比例較佳為3莫耳%~80莫耳%,更佳為5莫耳%~60莫耳%,進而佳為10莫耳%~55莫耳%,進一步更佳為15莫耳%~50莫耳%,進一步進而佳為20莫耳%~45莫耳%。
<不具有酸不穩定基的結構單元(a2)>
樹脂(A1)可包含具有酸不穩定基的結構單元(a1)及視需要的不具有酸不穩定基的結構單元(a2)。包含結構單元(a1)及結構單元(a2)的樹脂(A1)例如可將包含導出結構單元(a1)的乙烯性不飽和化合物與導出結構單元(a2)的乙烯性不飽和化合物的單體成分聚合來製造。作為結構單元(a1)中包含的酸不穩定基,較佳為所述式(10)所表示的基及/或式(20)所表示的基。
樹脂(A1)中可僅包含一種不具有酸不穩定基的結構單元(a2),亦可包含多種。
作為結構單元(a2),例如可列舉式(a2-1)~式(a2-3)的任一者所表示的結構單元(以下,根據式編號而有時稱為「結構單元(a2-1)」等)。
[式(a2-1)、式(a2-2)及式(a2-3)中,
Ra7
、Ra8
及Ra9
相互獨立地表示氫原子或甲基。
Ra10
表示碳數1~6的烷基或碳數1~6的烷氧基。
m'表示0~4的整數。於m'為2以上時,多個Ra10
相互可相同亦可不同。
Ra11
表示氫原子或碳數1~12的烴基。其中,與氧原子鍵結的碳原子為三級碳原子的基除外。
Ra12
表示碳數1~6的烷基。其中,與氧原子鍵結的碳原子為三級碳原子的基除外。
La1
表示碳數2~6的烷二基。其中,與氧原子鍵結的碳原子為三級碳原子的基除外。
n表示1~30的整數。於n為2以上時,多個La1
相互可相同亦可不同。]
作為Ra10
所表示的碳數1~6的烷基,例如可列舉:甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基等。該碳數1~6的烷基較佳為碳數1~4,更佳為碳數1~3。
作為Ra10
所表示的碳數1~6的烷氧基,例如可列舉:甲氧基、乙氧基、丙氧基、丁氧基、戊氧基、己氧基等。該碳數1~6的烷氧基較佳為碳數1~4,更佳為碳數1~3。
作為Ra11
所表示的碳數1~12的烴基,可列舉:碳數1~12的鏈式烴基(烷基、烯基及炔基等)、碳數3~12的脂環式烴基、碳數6~12的芳香族烴基及藉由將該些組合而形成的碳數4~12的基等。
作為碳數1~12的烷基,例如可列舉:甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、第二丁基、異丁基、正戊基、正己基、正庚基、正辛基、正壬基、正癸基等。
作為碳數2~12的烯基,可列舉:乙烯基、丙烯基、異丙烯基、丁烯基、異丁烯基、第三丁烯基、戊烯基、己烯基、庚烯基、辛烯基、異辛烯基、壬烯基等。
作為碳數2~12的炔基,可列舉:乙炔基、丙炔基、異丙炔基、丁炔基、異丁炔基、第三丁炔基、戊炔基、己炔基、辛炔基、壬炔基等。
該碳數1~12的鏈式烴基較佳為碳數1~10,更佳為碳數1~8,進而佳為碳數1~6。
碳數3~12的脂環式烴基可為單環式及多環式的任一種。作為單環式的脂環式烴基,例如可列舉:環戊基、環己基、環庚基、環辛基等環烷基。作為多環式的脂環式烴基,例如可列舉:十氫萘基、金剛烷基、降冰片基及下述基(*表示結合鍵)等。
該碳數3~12的脂環式烴基較佳為碳數3~10,更佳為碳數3~8。
作為碳數6~12的芳香族烴基,可列舉苯基、萘基等。該碳數6~12的芳香族烴基較佳為碳數6~10。
關於藉由將所述基組合而形成的碳數4~12的基,作為將烷基與脂環式烴基組合而成的基(碳數4~12的基),例如可列舉:甲基環己基、二甲基環己基、甲基降冰片基、環己基甲基、金剛烷基甲基、降冰片基乙基等。
作為將烷基與芳香族烴基組合而成的基(碳數7~12的基),例如為具有芳烷基、烷基的芳香族烴基,具體可列舉:苄基、苯乙基、苯基丙基、三苯甲基、萘基甲基、萘基乙基、對甲基苯基、對第三丁基苯基、甲苯基、二甲苯基、枯烯基、均三甲苯基、2,6-二乙基苯基、2-甲基-6-乙基苯基等。
作為將脂環式烴基與芳香族烴基組合而成的基(碳數9~12的基),例如為具有脂環式烴基的芳香族烴基、具有芳香族烴基的脂環式烴基,具體可列舉對環己基苯基、苯基環己基等。
作為Ra12
所表示的碳數1~6的烷基,例如可列舉:甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、第二丁基、異丁基、正戊基、正己基等。該碳數1~6的烷基較佳為碳數1~4,更佳為碳數1~3。
作為La1
的碳數2~6的烷二基,可為直鏈狀或分支狀的任一種,例如可列舉:伸乙基、丙烷-1,3-二基、丙烷-1,2-二基、丁烷-1,4-二基、戊烷-1,5-二基、己烷-1,6-二基、乙烷-1,1-二基、丙烷-1,1-二基、丙烷-2,2-二基、戊烷-2,4-二基、2-甲基丙烷-1,3-二基、戊烷-1,4-二基、2-甲基丁烷-1,4-二基等。該碳數2~6的烷二基較佳為碳數2~4,更佳為碳數2~3。
Ra7
較佳為氫原子。
Ra8
及Ra9
較佳為相互獨立地為甲基。
Ra10
較佳為碳數1~4的烷基或碳數1~4的烷氧基,更佳為碳數1~3的烷基或碳數1~3的烷氧基,進而佳為例如甲基、乙基、甲氧基或乙氧基,進而更佳為甲基或甲氧基。
m'較佳為0~2,更佳為0或1,進而佳為0。
Ra11
較佳為氫原子或碳數1~10的烴基,更佳為氫原子、碳數1~8的烷基或碳數3~10的脂環式烴基,進而佳為氫原子、碳數1~6的烷基或碳數3~8的脂環式烴基。其中,與氧原子鍵結的碳原子為三級碳原子的基除外。
La1
較佳為碳數2~4的烷二基(例如,乙烷-1,2-二基、丙烷-1,3-二基、丙烷-1,2-二基、丁烷-1,4-二基),更佳為碳數2~3的烷二基(例如,乙烷-1,2-二基、丙烷-1,3-二基、丙烷-1,2-二基),進而佳為乙烷-1,2-二基。
n較佳為1~20的整數,更佳為1~16的整數,進而佳為1~14的整數,進一步更佳為1~10的整數,進一步進而佳為1~6的整數。
Ra12
較佳為碳數1~4的烷基,更佳為碳數1~3的烷基。其中,與氧原子鍵結的碳原子為三級碳原子的基除外。
作為結構單元(a2-1),較佳為式(a2-1-1)、式(a2-1-2)、式(a2-1-3)或式(a2-1-4)所表示的結構單元。另外,導出結構單元(a2-1)的單體例如記載於日本專利特開2010-204634號公報。
作為導出結構單元(a2-2)的單體,例如可列舉:(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸己酯等(甲基)丙烯酸烷基酯;
(甲基)丙烯酸環戊酯、(甲基)丙烯酸環己酯等(甲基)丙烯酸環烷基酯等單環式(甲基)丙烯酸酯;
(甲基)丙烯酸金剛烷酯、(甲基)丙烯酸降冰片酯等多環式(甲基)丙烯酸酯;
(甲基)丙烯酸苯酯、(甲基)丙烯酸苄酯等(甲基)丙烯酸芳基酯。
作為導出結構單元(a2-3)的單體,例如可列舉:乙二醇單甲醚(甲基)丙烯酸酯、乙二醇單乙醚(甲基)丙烯酸酯、乙二醇單丙醚(甲基)丙烯酸酯、乙二醇單丁醚(甲基)丙烯酸酯、二乙二醇單甲醚(甲基)丙烯酸酯、三乙二醇單甲醚(甲基)丙烯酸酯、四乙二醇單甲醚(甲基)丙烯酸酯、五乙二醇單甲醚(甲基)丙烯酸酯、六乙二醇單甲醚(甲基)丙烯酸酯、七乙二醇單甲醚(甲基)丙烯酸酯、九乙二醇單甲醚(甲基)丙烯酸酯、八乙二醇單甲醚(甲基)丙烯酸酯等(聚)乙二醇單甲醚(甲基)丙烯酸酯((聚)烷二醇單烷基醚(甲基)丙烯酸酯)等(甲基)丙烯酸酯。
進而,作為導出結構單元(a2)的單體,例如可列舉:丙烯酸、甲基丙烯酸、丁烯酸、馬來酸、富馬酸、檸康酸、中康酸、衣康酸等羧酸類、(甲基)丙烯酸2-羥基乙酯、(甲基)丙烯酸2-羥基丙酯等(甲基)丙烯酸羥基烷基酯、苯乙烯、α-甲基苯乙烯、4-甲基苯乙烯、2-甲基苯乙烯、3-甲基苯乙烯、4-甲氧基苯乙烯、4-異丙氧基苯乙烯等苯乙烯類等。
結構單元(a2)例如亦可為式(a2-4)所表示的結構單元。
[式(a2-4)中,
Ra13
表示氫原子或甲基。
Ra14
表示碳數1~6的烷基或碳數1~6的烷氧基。
Ra15
表示碳數1~12的烴基。其中,與氧原子鍵結的碳原子為三級碳原子的基除外。該碳數1~12的烴基中包含的亞甲基可被氧原子或羰基取代。其中,與氧原子鍵結的亞甲基及與該亞甲基鍵結的亞甲基未被取代為氧原子。
m''表示0~4的整數。於m''為2以上時,多個Ra14
相互可相同亦可不同。
m'''表示0~4的整數。於m'''為2以上時,多個Ra15
相互可相同亦可不同。
其中,m''與m'''的合計為5以下。]
Ra15
中的烴基可列舉:與氧原子的結合鍵並未成為三級碳原子的基、即於其鍵結碳上鍵結有一個以上的氫原子等碳原子以外的原子的基。另外,Ra15
中的烴基可列舉與氧原子鍵結的亞甲基及與該亞甲基鍵結的亞甲基未被取代為氧原子的基,即不包含縮醛結構的基。
因此,式(a2-4)所表示的結構單元不包含結構單元(a1-2)。
作為Ra14
中的碳數1~6的烷基及碳數1~6的烷氧基,可列舉與Ra10
相同的基。
作為Ra15
中的碳數1~12的烴基,可列舉與Ra11
相同的基。
Ra13
較佳為氫原子。
Ra14
較佳為碳數1~4的烷基或碳數1~4的烷氧基,更佳為碳數1~3的烷基或碳數1~3的烷氧基,進而佳為例如甲基、乙基、甲氧基或乙氧基,進而更佳為甲基或甲氧基。
其中,Ra15
較佳為碳數1~10的烴基、或者該烴基中包含的亞甲基被取代為氧原子或羰基的基,更佳為碳數1~8的直鏈狀或分支狀的烷基、碳數3~10的脂環式烴基、碳數6~10的芳香族烴基或將該些組合而形成的碳數6~10的基、或者該些基中包含的亞甲基被取代為氧原子或羰基的基,進而佳為碳數1~5的直鏈狀或分支狀的烷基、碳數5~10的脂環式烴基、苯基或將該些組合而形成的碳數6~10的基、或者該些基的氧原子所鄰接的亞甲基被取代為羰基的基。
m''較佳為0~2,更佳為0或1,進而佳為0。
m'''較佳為0~3,更佳為0~2,進而佳為0或1。
其中,m''與m'''的合計為5以下。
作為結構單元(a2-4),例如可列舉式(a2-4-1)~式(a2-4-10)所表示的結構單元。
於式(a2-4-1)~式(a2-4-10)分別所表示的結構單元中,相當於Ra13
的氫原子被甲基取代而成的結構單元亦可作為結構單元(a2-4)的具體例來列舉。
於樹脂(A1)包含結構單元(a2-1)、結構單元(a2-2)、結構單元(a2-3)、結構單元(a2-4)的情況下,相對於樹脂(A1)的所有結構單元,該些的合計含有率較佳為1莫耳%~90莫耳%,更佳為1莫耳%~85莫耳%,進而佳為5莫耳%~80莫耳%,特佳為5莫耳%~75莫耳%。
於樹脂(A1)包含結構單元(a2)的情況下,結構單元(a1)與結構單元(a2)的含有比〔結構單元(a1):結構單元(a2)〕以莫耳基準計較佳為10:90~80:20,更佳為15:85~60:40,進而佳為15:85~45:55。
作為樹脂(A1)包含的結構單元的組合,可列舉式(A1-1)~式(A1-46)所表示者。
於所述結構式中,相當於Ra5
等的氫原子被甲基取代或甲基被氫原子取代而成的結構單元亦可作為所述結構單元的具體例來列舉。另外,亦可於一種樹脂中混合存在具有氫原子及甲基的結構單元。
樹脂(A1)較佳為包含結構單元(a1)與結構單元(a2)的樹脂,更佳為包含結構單元(a1-1)及/或結構單元(a1-2)與結構單元(a2)的樹脂。
樹脂(A1)可為使側鏈含有選自羧基及酚性羥基中的至少一種的樹脂、與一分子中含有至少兩個以上的乙烯基氧基的化合物反應而獲得的樹脂(以下有時稱為「樹脂(A1b)」)。
樹脂(A1b)較佳為使含有酚性羥基的樹脂與一分子中含有兩個以上的乙烯基氧基的化合物反應而獲得的樹脂。作為此種樹脂,例如可使包含結構單元(a2-1)的樹脂與一分子中含有兩個以上的乙烯基氧基的化合物反應而獲得。另外,亦可為使用後述的酚醛清漆樹脂作為含有酚性羥基的樹脂,並使該酚醛清漆樹脂與所述含乙烯基氧基的化合物反應而獲得的樹脂。進而,亦可為將包含結構單元(a2-1)的樹脂與酚醛清漆樹脂混合,並使所述含乙烯基氧基的化合物與所獲得的樹脂混合物反應而獲得的樹脂。另外,亦可併用包含結構單元(a2-1)的樹脂及所述含乙烯基氧基的化合物反應而獲得的樹脂、與酚醛清漆樹脂及所述含乙烯基氧基的化合物反應而獲得的樹脂。
於樹脂(A1b)的合成中,相對於羧基及酚性羥基,一分子中含有至少兩個以上的乙烯基氧基的化合物的使用量比[羧基及酚性羥基:乙烯基氧基]以莫耳基準計較佳為60:40~99:1,更佳為70:30~95:5。
作為樹脂(A1b),例如可列舉日本專利特開2008-134515號公報、日本專利特開2008-46594號公報記載的樹脂。
作為一分子中具有至少兩個以上的乙烯基氧基的化合物,例如可列舉1,4-環己烷二甲醇二乙烯基醚、乙二醇二乙烯基醚等。
於樹脂(A1b)為將包含結構單元(a2-1)的樹脂與酚醛清漆樹脂混合,並使含乙烯基氧基的化合物與所獲得的樹脂混合物反應而獲得的樹脂的情況下,相對於樹脂(A1b)的總量,該酚醛清漆樹脂的含有率為30質量%~70質量%。
樹脂(A1)可藉由利用公知的聚合法(例如自由基聚合法)將所述包含相當於結構單元(a1)的乙烯性不飽和化合物與視需要的相當於結構單元(a2)的乙烯性不飽和化合物的單體成分聚合來製造。
樹脂(A1)的重量平均分子量較佳為3,000以上,更佳為4,000以上,且較佳為600,000以下,更佳為500,000以下。再者,重量平均分子量是藉由凝膠滲透層析分析,作為標準聚苯乙烯基準的換算值來求出。該分析的詳細的分析條件記載於本申請案的實施例中。
相對於抗蝕劑組成物中包含的樹脂的總量,樹脂(A1)的含有率較佳為10質量%以上,更佳為15質量%以上,進而佳為30質量%以上,且較佳為95質量%以下,更佳為85質量%以下,進而佳為70質量%以下。
樹脂(A1)亦可為導入有包含可藉由酸的作用而裂解的基的酸不穩定基的酚醛清漆樹脂(以下有時稱為「樹脂(A1c)」)。該樹脂是指由包含可藉由酸的作用而裂解的基的酸不穩定基保護後述的酚醛清漆樹脂的酚性羥基的一部分或全部者,或者後述的酚醛清漆樹脂的酚性羥基的一部分或全部被包含可藉由酸的作用而裂解的基的酸不穩定基取代者。該樹脂亦稱為具有酸不穩定基(包含可藉由與酸的接觸而脫離的基的基)的酚醛清漆樹脂。
酚醛清漆樹脂例如為藉由於酸觸媒下使具有酚性羥基的芳香族化合物(以下,簡稱為「酚化合物」)與醛進行加成縮合而獲得的樹脂。
作為酚化合物,例如可列舉:苯酚、鄰甲酚、間甲酚、對甲酚、鄰乙基苯酚、間乙基苯酚、對乙基苯酚、鄰丁基苯酚、間丁基苯酚、對丁基苯酚、2,5-二乙基苯酚、3,5-二乙基苯酚、2,3,5-三乙基苯酚、2,3-二甲酚、2,4-二甲酚、2,5-二甲酚、2,6-二甲酚、3,4-二甲酚、3,5-二甲酚、2,3,5-三甲基苯酚、3,4,5-三甲基苯酚、對苯基苯酚、2-甲基間苯二酚、4-甲基間苯二酚、5-甲基間苯二酚、2-甲氧基苯酚、3-甲氧基苯酚、4-甲氧基苯酚、2,3-二甲氧基苯酚、2,5-二甲氧基苯酚、3,5-二甲氧基苯酚、2-甲氧基間苯二酚、對苯二酚、4-第三丁基兒茶酚、對苯二酚單甲醚、鄰苯三酚、間苯三酚(phloroglucinol)、羥基二苯基、雙酚A、沒食子酸、沒食子酸酯、α-萘酚、β-萘酚、1,3-二羥基萘、1,5-二羥基萘、1,7-二羥基萘、藉由二甲酚與羥基苯甲醛的縮合而獲得的多羥基三苯基甲烷系化合物等。該些可單獨使用,亦可將兩種以上組合而使用。
其中,作為酚化合物,較佳為例如鄰甲酚、間甲酚、對甲酚、2,3-二甲酚、2,5-二甲酚、3,4-二甲酚、3,5-二甲酚、2,3,5-三甲基苯酚、2-第三丁基苯酚、3-第三丁基苯酚、4-第三丁基苯酚、2-第三丁基-4-甲基苯酚、2-第三丁基-5-甲基苯酚。
作為醛,例如可列舉:甲醛、乙醛、丙醛、正丁醛、異丁醛、丙烯醛及丁烯醛之類的脂肪族醛;環己烷醛、環戊烷醛或呋喃基丙烯醛之類的脂環式醛;糠醛、苯甲醛、鄰甲基苯甲醛、間甲基苯甲醛或對甲基苯甲醛、對乙基苯甲醛、2,4-二甲基苯甲醛、2,5-二甲基苯甲醛、3,4-二甲基苯甲醛或3,5-二甲基苯甲醛、鄰羥基苯甲醛、間羥基苯甲醛或對羥基苯甲醛、鄰硝基苯甲醛、間硝基苯甲醛或對硝基苯甲醛之類的芳香族醛;苯基乙醛或桂皮醛之類的芳香脂肪族醛等。該些可單獨使用,亦可將兩種以上組合而使用。其中,就工業上容易獲取的方面而言,較佳為甲醛。
加成縮合時的觸媒例如可列舉:鹽酸、硫酸、過氯酸及磷酸之類的無機酸、甲酸、乙酸、草酸、三氯乙酸及對甲苯磺酸之類的有機酸、乙酸鋅、氯化鋅及乙酸鎂之類的二價金屬鹽等。該些可單獨使用,亦可將兩種以上組合而使用。相對於醛1莫耳,觸媒的使用量通常為0.01莫耳~1莫耳。
縮合反應可按照常規方法進行。例如於60℃~150℃的範圍的溫度下進行2小時~30小時左右。該縮合反應亦可於溶媒的存在下進行。作為該溶媒,例如可列舉:乙基賽珞蘇、甲基乙基酮、甲基異丁基酮、丙酮等。反應結束後,例如視需要向反應混合物中加入不溶於水的溶媒,利用水清洗反應混合物後進行濃縮,藉此可取出酚醛清漆樹脂。另外,亦可於反應結束後,為了去除酸觸媒而添加鹼性化合物進行中和,並藉由水洗去除中和鹽。
所述酚醛清漆樹脂中,其重量平均分子量較佳為3,000以上,更佳為4,000以上,進而佳為5,000以上,且較佳為100,000以下,更佳為50,000以下,進而佳為10,000以下,進一步更佳為9,000以下,進一步進而佳為8,000以下。
本申請案說明書中,重量平均分子量是藉由凝膠滲透層析分析,作為標準聚苯乙烯基準的換算值來求出。該分析的詳細的分析條件記載於本申請案的實施例中。
導入至酚醛清漆樹脂中的酸不穩定基只要包含可藉由酸的作用而裂解的基,則並無特別限定,可列舉作為酸不穩定基而公知者。酸不穩定基如所述般被導入至藉由縮合而獲得的酚醛清漆樹脂內的酚性羥基的一部分或全部中。
作為導入至酚醛清漆樹脂的酚性羥基中的酸不穩定基,例如可列舉所述式(10)所表示的基或式(20)所表示的基等。較佳為式(1')所表示的基或式(2)所表示的基。
作為酸不穩定基,具體而言,例如可列舉:第三丁氧基羰氧基、1-甲基環戊烷-1-基氧基羰氧基、1-(環戊烷-1-基)-1-甲基烷氧基羰氧基、丁氧基乙氧基、乙氧基丙氧基、乙氧基丁氧基、四氫-2-吡喃基氧基、四氫-2-呋喃基氧基、甲氧基乙氧基、1-乙氧基乙氧基、丙氧基乙氧基、環己氧基乙氧基、1-(2-甲基丙氧基)乙氧基、1-(2-甲氧基乙氧基)乙氧基、1-(2-乙醯氧基乙氧基)乙氧基、1-〔2-(1-金剛烷氧基)乙氧基〕乙氧基、1-〔2-(1-金剛烷羰氧基)乙氧基〕乙氧基、3-氧代環己氧基、4-甲基四氫-2-吡喃酮-4-基氧基等。其中,較佳為選自由乙氧基乙氧基、乙氧基丙氧基、乙氧基丁氧基、異丙氧基乙氧基、環己氧基乙氧基、1-(2-甲基丙氧基)乙氧基所組成的群組中的至少一種,更佳為選自由乙氧基乙氧基、異丙氧基乙氧基及環己氧基乙氧基所組成的群組中的至少一種,進而佳為1-乙氧基乙氧基。
作為具有酸不穩定基的酚醛清漆樹脂(A1c)的一態樣,例如可列舉包含式(a3A)所表示的結構單元(以下有時稱為「結構單元(a3A)」)或式(a3B)所表示的結構單元(以下有時稱為「結構單元(a3B)」)的樹脂。
[式(a3A)中,Ra1
、Ra2
及Ra3
相互獨立地表示碳數1~8的烷基或碳數3~20的脂環式烴基。或者Ra1
及Ra2
相互鍵結並與該些所鍵結的碳原子一同形成碳數3~20的環,且Ra3
表示碳數1~8的烷基或碳數3~20的脂環式烴基。Rab
表示羥基、碳數1~6的烷基或碳數1~6的烷氧基。p表示0、1、2或3。於p為2或3時,Rab
可相同,亦可不同。]
[式(a3B)中,Ra1'
及Ra2'
相互獨立地表示氫原子或碳數1~20的烴基,Ra3'
表示碳數1~20的烴基。或者Ra1'
表示氫原子或碳數1~20的烴基,且Ra2'
及Ra3'
相互鍵結並與該些所鍵結的碳原子及氧原子一同形成碳數3~20的雜環。該碳數1~20的烴基及該碳數3~20的雜環中包含的亞甲基可被氧原子或硫原子取代。Rab
表示羥基、碳數1~6的烷基或碳數1~6的烷氧基。p表示0、1、2或3。於p為2或3時,Rab
可相同,亦可不同。]
作為Rab
所表示的碳數1~6的烷基,例如可列舉:甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基等。該碳數1~6的烷基較佳為碳數1~4的烷基,更佳為碳數1~3的烷基,進而佳為甲基。
作為Rab
所表示的碳數1~6的烷氧基,例如可列舉:甲氧基、乙氧基、丙氧基、丁氧基、戊氧基、己氧基等。該碳數1~6的烷氧基較佳為碳數1~4的烷氧基,更佳為碳數1~3的烷氧基,進而佳為甲氧基。
Rab
較佳為碳數1~4的烷基或碳數1~4的烷氧基,更佳為碳數1~3的烷基或碳數1~3的烷氧基,進而佳為甲基、乙基、甲氧基或乙氧基,進而更佳為甲基或甲氧基。
p較佳為0~2,更佳為0或1。
作為具有酸不穩定基的酚醛清漆樹脂(A1c)包含的結構單元的組合,例如可列舉式(A1c-1)~式(A1c-12)所表示者。
相對於樹脂(A1c)的酚醛清漆樹脂所具有的酚性羥基,酸不穩定基的導入比例(導入率)較佳為5莫耳%以上,更佳為10莫耳%以上,進而佳為20莫耳%以上。另外,較佳為80莫耳%以下,更佳為70莫耳%以下,進而佳為60莫耳%以下。進而藉由酸不穩定基而存在最佳的導入率。
於樹脂(A1)具有酸不穩定基(2)的情況下,相對於所述酚性羥基,酸不穩定基(2)的導入比例較佳為20莫耳%以上,更佳為30莫耳%以上。於樹脂(A1)具有乙氧基乙氧基作為酸不穩定基的情況下,進而佳為30莫耳%~60莫耳%,於具有丙氧基乙氧基的情況下,進而佳為20莫耳%~60莫耳%,於具有環己氧基乙氧基的情況下,進而佳為20莫耳%~60莫耳%。藉由設為該範圍,可有效果地確保使用該樹脂的抗蝕劑組成物的於形成圖案後的解析性、殘膜率及耐熱性。
酸不穩定基的導入比例例如可藉由1
H-NMR進行測定。
將酸不穩定基導入至酚醛清漆樹脂的酚性羥基中的方法可列舉該領域中公知的方法。例如於導入乙氧基乙氧基作為酸不穩定基的情況下,可列舉如下方法等:於室溫、酸觸媒下向酚醛清漆樹脂中添加規定量的乙基乙烯基醚,並於酸觸媒下反應規定時間,之後添加二乙醚進行水洗。
樹脂(A1c)的重量平均分子量較佳為3,000以上,更佳為4,000以上,且較佳為200,000以下,更佳為100,000以下。再者,重量平均分子量是藉由凝膠滲透層析分析,作為標準聚苯乙烯基準的換算值來求出。該分析的詳細的分析條件記載於本申請案的實施例中。
相對於抗蝕劑組成物中包含的樹脂的總量,樹脂(A1c)的含有率較佳為10質量%以上,更佳為15質量%以上,進而佳為30質量%以上,且較佳為95質量%以下,更佳為85質量%以下,進而佳為70質量%以下。
<樹脂(A2)>
樹脂(A2)較佳為鹼可溶性樹脂。所謂鹼可溶性樹脂是指具有酸性基(有時亦稱為親水性基)且可溶於鹼性顯影液的樹脂。酸性基例如為羧基、磺基、羥基(酚性羥基等)等。
作為鹼可溶性樹脂,可列舉抗蝕劑領域中公知的鹼可溶性樹脂,例如可列舉:酚醛清漆樹脂、包含結構單元(a2-1)而不包含結構單元(a1)的樹脂、例如包含源自羥基苯乙烯的結構單元的樹脂、包含源自(甲基)丙烯酸酯的結構單元的樹脂、及聚烷二醇等。較佳為酚醛清漆樹脂。鹼可溶性樹脂較佳為不具有酸不穩定基。即,鹼可溶性樹脂較佳為包含具有酸性基的結構單元且不包含具有酸不穩定基的結構單元的樹脂。鹼可溶性樹脂較佳為相對於鹼水溶液的溶解性不因與酸的接觸而變化。鹼可溶性樹脂可單獨使用,亦可將兩種以上組合而使用。
樹脂(A2)中,相對於樹脂(A2)的所有結構單元,具有酸性基的結構單元的合計含有率較佳為3莫耳%~100莫耳%,更佳為5莫耳%~100莫耳%,進而佳為10莫耳%~100莫耳%,進一步更佳為30莫耳%~100莫耳%,進一步進而佳為50莫耳%~100莫耳%,進一步進而更佳為60莫耳%~100莫耳%,尤佳為70莫耳%~100莫耳%,特佳為80莫耳%~100莫耳%。
樹脂(A2)可僅包含一種具有酸性基的結構單元,亦可包含多種。
作為鹼可溶性樹脂,例如可列舉於實際使用條件下,利用鹼性顯影液顯影時的殘膜率為0%以上且90%以下的樹脂。該殘膜率較佳為0%以上且85%以下,更佳為0%以上且80%以下。
殘膜率例如可如以下般進行測定。將樹脂溶解於有機溶劑中後,視需要使用過濾器進行過濾,繼而使用旋塗機等塗佈於基板上後進行加熱,並進行有機溶劑的去除。利用膜厚計測定所獲得的基板上的有機膜,藉由2.38質量%的鹼水溶液進行顯影,再次利用膜厚計測定顯影後的膜厚。相對於以所述方式獲得的測定值,將顯影後的膜厚除以顯影前的膜厚,藉此可獲得殘膜率。顯影條件為實際使用條件。例如顯影溫度可列舉5℃~60℃,顯影時間可列舉5秒鐘~600秒鐘。鹼性顯影液可列舉於該領域中所使用的各種鹼性水溶液,例如可列舉四甲基氫氧化銨或(2-羥基乙基)三甲基氫氧化銨(通稱膽鹼)的水溶液等。
所謂酚醛清漆樹脂是指於觸媒的存在下使酚化合物與醛縮合而獲得的樹脂,例如可自所述樹脂(A1c)中記載的樹脂中選擇。
作為酚醛清漆樹脂的一態樣,例如可列舉包含式(a4)所表示的結構單元(以下有時稱為「結構單元(a4)」)的樹脂。
[式(a4)中,Rac
表示羥基、碳數1~6的烷基或碳數1~6的烷氧基。p1表示0、1、2或3。於p1為2或3時,Rac
可相同,亦可不同。q1表示1、2或3。其中,p1與q1的合計為4以下。]
作為Rac
中的碳數1~6的烷基及碳數1~6的烷氧基,可列舉與Rab
相同的基。
Rac
較佳為碳數1~4的烷基或碳數1~4的烷氧基,更佳為碳數1~3的烷基或碳數1~3的烷氧基,進而佳為甲基、乙基、甲氧基或乙氧基,進而更佳為甲基或甲氧基。
p1較佳為0~2,更佳為1或2。
q1較佳為1或2,更佳為1。
酚醛清漆樹脂的重量平均分子量較佳為3,000以上,更佳為4,000以上,進而佳為5,000以上,進一步更佳為6,000以上,且較佳為100,000以下,更佳為50,000以下,進而佳為10,000以下,進一步更佳為9,000以下,進一步進而佳為8,000以下。藉由設為該範圍,可於顯影後有效地防止薄膜化及殘渣的殘存。重量平均分子量是藉由凝膠滲透層析分析,作為標準聚苯乙烯基準的換算值來求出。該分析的詳細的分析條件記載於本申請案的實施例中。
作為包含源自羥基苯乙烯的結構單元的樹脂,例如可列舉:包含源自羥基苯乙烯(對羥基苯乙烯、間羥基苯乙烯、鄰羥基苯乙烯)、異丙烯基苯酚(對異丙烯基苯酚、間異丙烯基苯酚、鄰異丙烯基苯酚)等羥基苯乙烯類等具有酚性羥基的單體的結構單元的樹脂,具體可列舉包含式(a2-1)所表示的結構單元的樹脂。包含源自羥基苯乙烯的結構單元的樹脂除了包含源自所述單體的結構單元以外,亦可包含源自後述的包含源自(甲基)丙烯酸酯的結構單元的樹脂中例示的單體的結構單元。
所謂包含源自羥基苯乙烯的結構單元的樹脂,典型而言為聚(乙烯基苯酚)(聚(羥基苯乙烯)),較佳為聚(對乙烯基苯酚)(聚(對羥基苯乙烯))。具體可列舉包含式(a2-1)所表示的結構單元的樹脂。此種聚(乙烯基苯酚)例如可藉由將日本專利特開2010-204634號公報中所記載的單體聚合來獲得。
作為包含源自(甲基)丙烯酸酯的結構單元的樹脂,例如可列舉:使用下述般的化合物作為單體,將該單體的一種或兩種以上組合並利用常規方法進行聚合而獲得者。即,包含源自(甲基)丙烯酸酯的結構單元的樹脂可列舉包含源自下述單體的結構單元的樹脂。
(甲基)丙烯酸等具有羧基的單體;
(甲基)丙烯酸2-羥基乙酯、(甲基)丙烯酸2-羥基丙酯等具有羥基的單體;
二乙二醇單甲醚(甲基)丙烯酸酯、三乙二醇單甲醚(甲基)丙烯酸酯、四乙二醇單甲醚(甲基)丙烯酸酯、五乙二醇單甲醚(甲基)丙烯酸酯、六乙二醇單甲醚(甲基)丙烯酸酯、七乙二醇單甲醚(甲基)丙烯酸酯、八乙二醇單甲醚(甲基)丙烯酸酯、九乙二醇單甲醚(甲基)丙烯酸酯等聚乙二醇單甲醚(甲基)丙烯酸酯類(聚烷二醇單烷基醚(甲基)丙烯酸酯類)等具有多個醚鍵的單體。
可將所述單體、與(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丙酯、(甲基)丙烯酸第三丁酯、(甲基)丙烯酸己酯等(甲基)丙烯酸烷基酯類;(甲基)丙烯酸環戊酯、(甲基)丙烯酸環己酯等(甲基)丙烯酸環烷基酯類等單環式(甲基)丙烯酸酯類;(甲基)丙烯酸金剛烷酯、(甲基)丙烯酸降冰片酯等多環式(甲基)丙烯酸酯類;(甲基)丙烯酸苯酯、(甲基)丙烯酸苄酯等(甲基)丙烯酸芳基酯類;乙二醇單甲醚(甲基)丙烯酸酯、乙二醇單乙醚(甲基)丙烯酸酯、乙二醇單丙醚(甲基)丙烯酸酯、乙二醇單丁醚(甲基)丙烯酸酯等乙二醇單烷基醚(甲基)丙烯酸酯類(烷二醇單烷基醚(甲基)丙烯酸酯類)等組合而使用。另外,除所述單體以外,亦可將苯乙烯、α-甲基苯乙烯、4-甲基苯乙烯、2-甲基苯乙烯、3-甲基苯乙烯、4-甲氧基苯乙烯、4-異丙氧基苯乙烯等苯乙烯類;丁烯酸、馬來酸、富馬酸、檸康酸、中康酸、衣康酸等羧酸類;所述包含源自羥基苯乙烯的結構單元的樹脂中例示的羥基苯乙烯類等組合而使用。作為源自所述般的單體的結構單元,亦可列舉式(a2-1)~式(a2-4)所表示的結構單元。
所謂聚烷二醇是指使環氧烷與醇類加成聚合而獲得的高分子。作為醇類,例如可列舉:丁醇、乙二醇、丙二醇、甘油、季戊四醇等。作為環氧烷,例如可列舉:環氧乙烷、環氧丙烷、環氧丁烷等。作為聚烷二醇,可列舉:聚乙二醇、聚丙二醇、聚丁二醇等。
相對於抗蝕劑組成物中包含的樹脂的總量,樹脂(A2)的含量較佳為5質量%以上,更佳為10質量%以上,進而佳為20質量%以上,且較佳為90質量%以下,更佳為80質量%以下,進而佳為70質量%以下,進而更佳為65質量%以下。
本發明的抗蝕劑組成物於包含化合物(I)、樹脂(A1)及酸產生劑(B)的抗蝕劑組成物中進而包含樹脂(A2)。樹脂(A2)藉由與化合物(I)的相互作用,可調整抗蝕劑相對於顯影液(鹼水溶液)的溶解性,另外藉由與化合物(I)的交聯,對顯影液(鹼水溶液)或鍍覆液具有耐受性,因此可提高鍍覆造型物的精度。
抗蝕劑組成物中包含的樹脂(A1)及樹脂(A2)的含量的質量比((A1):(A2))通常為20:80~80:20,較佳為30:70~70:30。若設定為該範圍,則可進一步提高鍍覆造型物的精度,因此適合。
相對於抗蝕劑組成物的固體成分的總量,本發明的抗蝕劑組成物中樹脂(A1)及樹脂(A2)的含量較佳為80質量%以上且99質量%以下。相對於抗蝕劑組成物的固體成分的總量,樹脂(A1)的含量較佳為1質量%以上且98質量%以下,更佳為5質量%以上且90質量%以下。相對於抗蝕劑組成物的固體成分的總量,樹脂(A2)的含量較佳為1質量%以上且98質量%以下,更佳為5質量%以上且90質量%以下。固體成分及本發明的抗蝕劑組成物中包含的各成分的含量例如可藉由液相層析法或氣相層析法等公知的分析手段進行測定。
<酸產生劑(B)>
酸產生劑(B)為可藉由光照射(曝光)而分解並產生酸的化合物。產生的酸可使樹脂(A1)的酸不穩定基中包含的脫離基脫離,將酸不穩定基轉換成親水性基(例如,羧基、羥基(酚性羥基等))。即,藉由對包含樹脂(A1)的抗蝕劑組成物進行曝光,可使抗蝕劑對顯影液(鹼水溶液)為可溶性。
酸產生劑(B)可使用非離子系與離子系的任一種。
作為非離子系酸產生劑,例如可列舉:有機鹵化物、磺酸酯類(例如2-硝基苄基酯、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、重氮萘醌4-磺酸酯)、碸類(例如二碸、酮碸、磺醯基重氮甲烷)等。作為離子系酸產生劑,代表性者例如為包含鎓陽離子的鎓鹽(例如重氮鎓鹽、鏻鹽、鋶鹽、錪鹽)。作為鎓鹽的陰離子,可列舉:磺酸根陰離子、磺醯基醯亞胺陰離子、磺醯基甲基化物陰離子等。
作為酸產生劑(B),可使用日本專利特開昭63-26653號、日本專利特開昭55-164824號、日本專利特開昭62-69263號、日本專利特開昭63-146038號、日本專利特開昭63-163452號、日本專利特開昭62-153853號、日本專利特開昭63-146029號、美國專利第3,779,778號、美國專利第3,849,137號、德國專利第3914407號、歐洲專利第126,712號等中記載的藉由放射線而產生酸的化合物。另外,亦可使用利用公知的方法而製造的化合物。酸產生劑(B)可單獨使用一種,亦可將兩種以上組合而使用。
作為非離子系酸產生劑,較佳為具有式(B1)所表示的基(*表示結合鍵)的化合物。
[式(B1)中,
Rb1
表示可具有氟原子的碳數1~18的烴基,該碳數1~18的烴基中包含的亞甲基可被氧原子或羰基取代。]
再者,氮原子可具有雙鍵。
作為Rb1
中的可具有氟原子的碳數1~18的烴基中的碳數1~18的烴基,可列舉:碳數1~18的直鏈狀或分支狀的鏈式烴基、碳數3~18的脂環式烴基、碳數6~18的芳香族烴基、及將該些基組合而成的碳數4~18的基。
作為碳數1~18的直鏈狀或分支狀的鏈式烴基,較佳為碳數1~18的烷基,例如可列舉:甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基等。其中較佳為直鏈狀者。
作為碳數3~18的脂環式烴基,例如可列舉:環丙基、環丁基、環戊基、環己基、環庚基、環辛基、金剛烷基等。
作為碳數6~18的芳香族烴基,較佳為碳數6~18的芳基,例如可列舉:苯基、萘基、蒽基、聯苯基、菲基等芳基。
所述基組合而成的碳數4~18的基中,作為將鏈式烴基與脂環式烴基組合而成的基(碳數4~18的基),例如可列舉:甲基環己基、二甲基環己基、甲基降冰片基、異冰片基、2-烷基金剛烷-2-基、1-(金剛烷-1-基)烷烴-1-基等。
作為將鏈式烴基與芳香族烴基組合而成的基(碳數7~18的基),例如為具有芳烷基、烷基的芳香族烴基,具體可列舉:苄基、苯乙基、苯基丙基、三苯甲基、萘基甲基、萘基乙基、對甲基苯基、對第三丁基苯基、甲苯基、二甲苯基、枯烯基、均三甲苯基、2,6-二乙基苯基、2-甲基-6-乙基苯基等。
作為將脂環式烴基與芳香族烴基組合而成的基(碳數9~18的基),例如為具有脂環式烴基的芳香族烴基、具有芳香族烴基的脂環式烴基,具體可列舉:對環己基苯基、對金剛烷基苯基、苯基環己基等。
Rb1
所表示的碳數1~18的烴基中,較佳為碳數1~10的烷基或碳數6~10的芳香族烴基,更佳為碳數1~8的烷基,進而佳為碳數1~4的烷基。
作為Rb1
中碳數3~18的脂環式烴基中包含的亞甲基被氧原子或羰基取代的基,例如可列舉式(Y1)~式(Y12)所表示的基。較佳為式(Y7)~式(Y9)所表示的基,更佳為式(Y9)所表示的基。
作為具有氟原子的碳數1~18的烴基,是所述碳數1~18的烴基中包含的一個以上的氫原子被取代為氟原子的基,具體而言,例如可列舉:氟甲基、氟乙基、氟丙基、氟丁基、氟戊基、氟己基、氟庚基、氟辛基、氟壬基、氟癸基等氟烷基;氟環丙基、氟環丁基、氟環戊基、氟環己基、氟環庚基、氟環辛基、氟金剛烷基等氟環烷基;氟苯基、氟萘基、氟蒽基等氟芳基等。
作為具有氟原子的碳數1~18的烴基,較佳為具有氟原子的碳數1~10的烷基、或具有氟原子的碳數6~10的芳香族烴基,更佳為碳數1~8的全氟烷基,進而佳為碳數1~4的全氟烷基。
作為具有式(B1)所表示的基的化合物,例如可列舉式(b1)~式(b3)所表示的化合物。較佳為式(b1)、式(b2)所表示的化合物,更佳為式(b1)所表示的化合物。
[式(b1)~式(b3)中,
Rb1
表示與所述相同的含義。
Rb2'
、Rb3
及Rb4
相互獨立地表示氫原子、碳數1~8的烷基或碳數1~8的烷氧基。
環Wb1
表示碳數6~14的芳香族烴環、或碳數6~14的芳香族雜環。
x表示0~2的任一整數。於x為2的情況下,多個Rb2'
可相同亦可不同。]
作為碳數1~8的烷基,例如可列舉:甲基、乙基、丙基、丁基、戊基等,較佳為甲基。
作為碳數1~8的烷氧基,例如可列舉:甲氧基、乙氧基、丙氧基、丁氧基、戊氧基等,較佳為甲氧基。
作為碳數6~14的芳香族烴環,例如可列舉:苯環、萘環、蒽環等。
作為碳數6~14的芳香族雜環,可列舉構成環的原子數為6~14的環,較佳為可列舉下述環。
環Wb1
較佳為萘環。
作為式(b1)所表示的化合物,較佳為式(b4)~式(b7)的任一者所表示的化合物,更佳為式(b4)所表示的化合物。
[式(b4)~式(b7)中,
Rb1
表示與所述相同的含義。
Rb2
、Rb5
、Rb6
及Rb7
相互獨立地表示氫原子或碳數1~8的烷基。]
作為碳數1~8的烷基,例如可列舉:甲基、乙基、丙基、丁基、戊基等,較佳為甲基。
作為式(b1)所表示的化合物,例如可列舉式(b1-1)~式(b1-14)所表示的化合物等。較佳為式(b1-6)或式(b1-7)所表示的化合物。
作為式(b2)所表示的化合物,例如可列舉下述式所表示的化合物等。
作為式(b3)所表示的化合物,例如可列舉下述式所表示的化合物等。
作為離子系酸產生劑,較佳為式(b8)或式(b9)所表示的化合物。
[式(b8)及式(b9)中,
Ab1
及Ab2
相互獨立地表示氧原子或硫原子。
Rb8
、Rb9
、Rb10
及Rb11
相互獨立地表示碳數1~10的烷基或碳數6~12的芳香族烴基。
X1-
及X2-
表示有機陰離子。]
作為碳數1~10的烷基,例如可列舉:甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基等。
作為碳數6~12的芳香族烴基,例如可列舉:苯基、萘基、蒽基、聯苯基、菲基等芳基等。芳香族烴基可進而具有取代基,作為具有取代基的芳香族烴基,例如為具有芳烷基、烷基的芳香族烴基,具體可列舉:苄基、苯乙基、苯基丙基、三苯甲基、萘基甲基、萘基乙基、對甲基苯基、對第三丁基苯基、甲苯基、二甲苯基、枯烯基、均三甲苯基、2,6-二乙基苯基、2-甲基-6-乙基苯基等。
Rb8
、Rb9
、Rb10
及Rb11
分別較佳為碳數6~12的芳香族烴基,更佳為苯基。
作為X1-
及X2-
所表示的有機陰離子,例如可列舉:磺酸根陰離子、雙(烷基磺醯基)醯胺陰離子、三(烷基磺醯基)甲基化物陰離子等,較佳為磺酸根陰離子,更佳為式(b10)所表示的磺酸根陰離子。
[式(b10)中,
Rb12
表示可具有氟原子的碳數1~18的烴基,該烴基中包含的亞甲基可被氧原子或羰基取代。]
作為Rb12
,可列舉與式(B1)中的Rb1
相同的基。
作為式(b8)所表示的化合物,可列舉下述化合物等。
作為式(b9)所表示的化合物,例如可列舉下述化合物等。
於本發明的抗蝕劑組成物中,相對於樹脂(A)100質量份,酸產生劑的含有率較佳為0.1質量份以上且40質量份以下,更佳為0.5質量份以上且30質量份以下,進而佳為1質量份以上且20質量份以下,進而更佳為1質量份以上且5質量份以下。本發明的抗蝕劑組成物可單獨含有酸產生劑(B)的一種,亦可含有多種。
<溶劑(D)>
於抗蝕劑組成物中,溶劑(D)的含有率通常為45質量%以上,較佳為50質量%以上,更佳為55質量%以上,且通常為99.9質量%以下,較佳為99質量%以下,更佳為90質量%以下。溶劑(D)的含有率例如可藉由液相層析法或氣相層析法等公知的分析手段進行測定。
作為溶劑(D),例如可列舉:乙基賽珞蘇乙酸酯、甲基賽珞蘇乙酸酯及丙二醇單甲醚乙酸酯等二醇醚酯類;丙二醇單甲醚等二醇醚類;乳酸乙酯、乙酸丁酯、乙酸戊酯及丙酮酸乙酯等酯類;丙酮、甲基異丁基酮、2-庚酮及環己酮等酮類;γ-丁內酯等環狀酯類等。可單獨含有溶劑(D)的一種,亦可含有兩種以上。
<淬滅劑(C)>
本發明的抗蝕劑組成物可含有淬滅劑(以下有時稱為「淬滅劑(C)」)。
淬滅劑(C)為具有捕捉藉由曝光而自酸產生劑產生的酸的作用的化合物。作為淬滅劑(C),可列舉鹼性的含氮有機化合物。
作為鹼性的含氮有機化合物,可列舉胺及銨鹽。作為胺,可列舉脂肪族胺(包含一級胺、二級胺及三級胺)、芳香族胺等。
作為胺,例如可列舉式(C1)或式(C2)所表示的化合物。
[式(C1)中,Rc1
、Rc2
及Rc3
相互獨立地表示氫原子、碳數1~6的烷基、碳數3~10的脂環式烴基或碳數6~10的芳香族烴基,該碳數1~6的烷基及該碳數3~10的脂環式烴基可具有選自由羥基、胺基及碳數1~6的烷氧基所組成的群組中的至少一種,該碳數6~10的芳香族烴基可具有選自由碳數1~6的烷基、碳數1~6的烷氧基及碳數3~10的脂環式烴基所組成的群組中的至少一種。]
式(C1)中的碳數1~6的烷基、碳數3~10的脂環式烴基、碳數6~10的芳香族烴基、碳數1~6的烷氧基可列舉與所述基相同的基。
作為式(C1)所表示的化合物,例如可列舉:1-萘基胺、2-萘基胺、苯胺、二異丙基苯胺、2-甲基苯胺、3-甲基苯胺或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、己胺、庚胺、辛胺、壬胺、癸胺、二丁胺、二戊胺、二己胺、二庚胺、二辛胺、二壬胺、二癸胺、三乙胺、三甲胺、三丙胺、三丁胺、三戊胺、三己胺、三庚胺、三辛胺、三壬胺、三癸胺、二丁基甲胺、甲基二戊胺、二己基甲胺、二環己基甲胺、二庚基甲胺、甲基二辛胺、甲基二壬胺、二癸基甲胺、乙基二丁胺、乙基二戊胺、乙基二己胺、乙基二庚胺、乙基二辛胺、乙基二壬胺、乙基二癸胺、三〔2-(2-甲氧基乙氧基)乙基〕胺、三異丙醇胺、乙二胺、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'-二乙基二苯基甲烷等。較佳為可列舉二異丙基苯胺,特佳為可列舉2,6-二異丙基苯胺。
[式(C2)中,
環W1
表示構成環的原子中包含氮原子的雜環、或者具有被取代或未被取代的胺基的苯環,該雜環及該苯環可具有選自由羥基及碳數1~4的烷基所組成的群組中的至少一種。
A1
表示苯基或萘基。
nc表示2或3,多個A1
可相同亦可不同。]
所述被取代或未被取代的胺基是由-N(R4
)(R5
)表示,R4
及R5
相互獨立地表示氫原子、碳數1~10的鏈式烴基、碳數3~10的脂環式烴基或碳數6~14的芳香族烴基。
作為碳數1~10的鏈式烴基,例如可列舉:甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基等碳數1~10的烷基。
作為碳數3~10的脂環式烴基,可列舉與式(10)中的Ra1
~Ra3
中的基相同的基。
作為碳數6~14的芳香族烴基,可列舉與式(20)中的Ra1'
~Ra3'
中的基相同的基。
構成環的原子中包含氮原子的雜環可為芳香環亦可為非芳香環,亦可與氮原子一同具有其他雜原子(例如,氧原子、硫原子)。該雜環所具有的氮原子的數量例如為1個~3個。作為該雜環,例如可列舉式(Y13)~式(Y28)的任一者所表示的環。環中包含的氫原子的一個脫落而成為與A1
的結合鍵。
環W1
較佳為構成環的原子中包含氮原子的雜環,更佳為構成環的原子中包含氮原子的5員環或6員環的芳香族雜環,進而佳為式(Y20)~式(Y25)的任一者所表示的環。
作為式(C2)所表示的化合物,例如可列舉式(C2-1)~式(C2-11)的任一者所表示的化合物。較佳為式(C2-2)~式(C2-8)的任一者所表示的化合物。
於抗蝕劑組成物的固體成分中,淬滅劑(C)的含有率較佳為0.0001質量%~5質量%,更佳為0.0001質量%~4質量%,進而佳為0.001質量%~3質量%,進一步更佳為0.01質量%~1.0質量%,進一步進而佳為0.1質量%~0.7質量%。
<密接性提高劑(E)>
密接性提高劑(E)若可防止對於基板或配線等中所使用的金屬等的腐蝕及/或提高密接性,則並無特別限定。藉由防止金屬的腐蝕而發揮防鏽作用。另外,可於發揮該些作用的同時提高基板或金屬等與抗蝕劑組成物的密接性。
作為密接性提高劑(E),例如可列舉:含硫化合物、芳香族羥基化合物、苯並三唑系化合物、三嗪系化合物及含矽系化合物等。該些可單獨使用或將兩種以上組合而使用。
作為含硫化合物,例如只要為具有硫醚鍵及/或巰基的化合物即可。含硫化合物可為鏈狀化合物,亦可為具有環狀結構的化合物。
作為鏈狀化合物,例如可列舉:二硫代二甘油[S(CH2
CH(OH)CH2
(OH))2
]、雙(2,3-二羥基丙硫基)乙烯[CH2
CH2
(SCH2
CH(OH)CH2
(OH))2
]、3-(2,3-二羥基丙硫基)-2-甲基-丙基磺酸鈉[CH2
(OH)CH(OH)CH2
SCH2
CH(CH3
)CH2
SO3
Na]、1-硫代甘油[HSCH2
CH(OH)CH2
(OH)]、3-巰基-1-丙磺酸鈉[HSCH2
CH2
CH2
SO3
Na]、2-巰基乙醇[HSCH2
CH2
(OH)]、硫代乙醇酸[HSCH2
CO2
H]、3-巰基-1-丙醇[HSCH2
CH2
CH2
]等。
含硫化合物較佳為具有硫醚鍵與巰基的化合物,更佳為具有硫醚鍵與巰基的雜環化合物。該雜環化合物更佳為環結構中具有硫醚鍵的雜環化合物。於含硫化合物中,硫醚鍵及巰基的數量並無特別限定,只要均為1以上即可。
雜環化合物中的雜環可為單環及多環的任一種,亦可為飽和及不飽和的任一種環。雜環較佳為進而包含硫原子以外的雜原子。作為雜原子,可列舉氧原子、氮原子,較佳為可列舉氮原子。
作為雜環,較佳為碳數2~12的雜環,更佳為碳數2~6的雜環。雜環較佳為單環。雜環較佳為不飽和。雜環較佳為不飽和且為單環。
作為雜環,例如可列舉下述雜環。
含硫化合物可為聚合物。該聚合物較佳為包含側鏈具有硫醚鍵與巰基的結構。具有硫醚鍵與巰基的結構(以下,有時稱為單元(1))、和主鏈較佳為藉由醯胺鍵、醚鍵、硫醚鍵、酯鍵等連結基鍵結。
聚合物可為均聚物,亦可為共聚物。
於聚合物為共聚物的情況下,可包含:所述具有酸不穩定基的結構單元(a1)、不具有酸不穩定基的結構單元(a2)等。
所述均聚物及共聚物的重量平均分子量通常為3000以上,較佳為5000以上,且通常為100,000以下,較佳為50,000以下。重量平均分子量是藉由凝膠滲透層析分析,作為標準聚苯乙烯基準的換算值來求出。
於含硫化合物為聚合物的情況下,相對於含硫化合物的聚合物的所有結構單元,具有硫醚鍵與巰基的結構單元的含量通常為0.1莫耳%~50莫耳%,較佳為0.5莫耳%~30莫耳%,更佳為1莫耳%~20莫耳%。
含硫化合物較佳為例如式(IA)所表示的化合物或具有式(IB)所表示的結構單元的聚合物。
[式(IA)中,
Ri11
表示氫原子、碳數1~10的鏈式烴基、碳數6~14的芳香族烴基、碳數3~18的脂環式烴基、-SR11
所表示的基、或-NR12
R13
所表示的基。
R11
、R12
及R13
相互獨立地表示氫原子、碳數1~10的鏈式烴基、碳數6~14的芳香族烴基、碳數3~10的脂環式烴基、或碳數2~12的醯基,該些鏈式烴基、芳香族烴基、脂環式烴基、及醯基可具有羥基。
Ri12
及Ri13
相互獨立地表示氫原子、碳數1~10的鏈式烴基、碳數6~14的芳香族烴基、或碳數3~18的脂環式烴基。
A及B相互獨立地表示氮原子或碳原子。
n1及m1相互獨立地表示0或1。其中,於A為氮原子的情況下,n1表示0,於A為碳原子的情況下,n1表示1,於B為氮原子的情況下,m1表示0,於B為碳原子的情況下,m1表示1。]
作為碳數1~10的鏈式烴基,例如可列舉:甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基等碳數1~10的烷基。
作為碳數6~14的芳香族烴基,例如可列舉:苯基、萘基、蒽基、聯苯基、菲基等碳數6~14的芳基等。芳香族烴基可進而具有取代基,作為具有取代基的芳香族烴基,例如為具有芳烷基、烷基的芳香族烴基,具體可列舉:苄基、苯乙基、苯基丙基、三苯甲基、萘基甲基、萘基乙基、對甲基苯基、對第三丁基苯基、甲苯基、二甲苯基、枯烯基、均三甲苯基、2,6-二乙基苯基、2-甲基-6-乙基苯基等。
作為碳數3~18的脂環式烴基,例如可列舉:環戊基、環己基、環庚基、環辛基等環烷基等單環式的脂環式烴基、及十氫萘基、金剛烷基、降冰片基等多環式的脂環式烴基。
R11
較佳為碳數1~10的鏈式烴基或碳數2~12的醯基,R12
及R13
較佳為相互獨立地為氫原子、碳數1~10的鏈式烴基、碳數6~14的芳香族烴基、或碳數2~12的醯基。
作為碳數2~12的醯基,例如可列舉:乙醯基、丙醯基、丁醯基、戊醯基、己基羰基、庚基羰基、辛基羰基、癸基羰基、十二烷基羰基、苯甲醯基等。
Ri11
更佳為氫原子或巰基。
Ri12
及Ri13
較佳為相互獨立地為氫原子或碳數1~4的烷基,更佳為氫原子。
A及B較佳為至少一者為氮原子,更佳為兩者為氮原子。
[式(IB)中,
Ri21
及Ri31
相互獨立地表示氫原子、碳數1~10的鏈式烴基、碳數6~14的芳香族烴基或碳數3~18的脂環式烴基。
A1
及B1
相互獨立地表示氮原子或碳原子。
n2及m2相互獨立地表示0或1。其中,於A1
為氮原子的情況下,n2表示0,於A1
為碳原子的情況下,n2表示1,於B1
為氮原子的情況下,m2表示0,於B1
為碳原子的情況下,m2表示1。
Ri4
表示氫原子或甲基。
Xi1
表示硫原子及NH基。
Li1
表示碳數1~20的二價烴基。該烴基中包含的亞甲基可被氧原子或羰基取代。]
作為Ri21
及Ri31
中的碳數1~10的鏈式烴基,例如可列舉:甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基等碳數1~10的烷基,較佳為可列舉碳數1~4的烷基。
作為Ri21
及Ri31
中的碳數6~14的芳香族烴基,例如可列舉:苯基、萘基、蒽基、聯苯基、菲基等碳數6~14的芳基等,較佳為可列舉碳數6~10的芳基。芳香族烴基可進而具有取代基,作為具有取代基的芳香族烴基,例如為具有芳烷基、烷基的芳香族烴基,具體可列舉:苄基、苯乙基、苯基丙基、三苯甲基、萘基甲基、萘基乙基、對甲基苯基、對第三丁基苯基、甲苯基、二甲苯基、枯烯基、均三甲苯基、2,6-二乙基苯基、2-甲基-6-乙基苯基等。
作為Ri21
及Ri31
中的碳數3~18的脂環式烴基,例如可列舉:環戊基、環己基、環庚基、環辛基等碳數3~18的環烷基等單環式的脂環式烴基;及十氫萘基、金剛烷基、降冰片基等多環式的脂環式烴基,較佳為可列舉碳數5~10的脂環式烴基。
Ri21
及Ri31
較佳為相互獨立地為氫原子或碳數1~4的烷基。
作為Li1
所表示的碳數1~20的二價烴基,例如可列舉: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、乙烷-1,1-二基、丙烷-1,1-二基、丙烷-1,2-二基、丙烷-2,2-二基、戊烷-2,4-二基、2-甲基丙烷-1,3-二基、2-甲基丙烷-1,2-二基、戊烷-1,4-二基、2-甲基丁烷-1,4-二基等烷二基;
環丁烷-1,3-二基、環戊烷-1,3-二基、環己烷-1,4-二基、環辛烷-1,5-二基等環烷二基即單環式的二價脂環式飽和烴基;
降冰片烷-1,4-二基、降冰片烷-2,5-二基、金剛烷-1,5-二基、金剛烷-2,6-二基等多環式的二價脂環式飽和烴基等;
伸苯基、甲伸苯基、伸萘基等伸芳基。
Li1
較佳為包含酯鍵的碳數2~14的烷二基或將碳數6~10的伸芳基與碳數1~11的烷二基組合而成的基。
式(IB)所表示的結構單元較佳為式(IB-1)所表示的結構單元或式(IB-2)所表示的結構單元。
[式(IB-1)中,
Ri22
及Ri32
相互獨立地表示氫原子、碳數1~10的鏈式烴基、碳數6~14的芳香族烴基或碳數3~18的脂環式烴基。
A2
及B2
相互獨立地表示氮原子或碳原子。
n3及m3相互獨立地表示0或1。其中,於A2
為氮原子的情況下,n3表示0,於A2
為碳原子的情況下,n3表示1,於B2
為氮原子的情況下,m3表示0,於B2
為碳原子的情況下,m3表示1。
Xi11
表示硫原子及NH基。
Li2
表示碳數1~18的二價烴基。該烴基中包含的亞甲基可被氧原子或羰基取代。
Ri5
表示氫原子或甲基。
式(IB-2)中,
Ri23
及Ri33
相互獨立地表示氫原子、碳數1~10的鏈式烴基、碳數6~14的芳香族烴基或碳數3~18的脂環式烴基。
A3
及B3
相互獨立地表示氮原子或碳原子。
n4及m4相互獨立地表示0或1。其中,於A3
為氮原子的情況下,n4表示0,於A3
為碳原子的情況下,n4表示1,於B3
為氮原子的情況下,m4表示0,於B3
為碳原子的情況下,m4表示1。
Xi12
表示硫原子及NH基。
Li3
表示碳數1~14的二價烴基。該烴基中包含的亞甲基可被氧原子或羰基取代。
Ri7
表示碳數1~6的烷基或碳數1~6的烷氧基。
Ri6
表示氫原子或甲基。
mx表示0~4的整數。]
作為Ri22
、Ri32
、Ri23
及Ri33
所表示的碳數1~10的鏈式烴基,可列舉與Ri21
及Ri31
所表示的碳數1~10的鏈式烴基相同的基。
作為Ri22
、Ri32
、Ri23
及Ri33
所表示的碳數6~14的芳香族烴基,可列舉與Ri21
及Ri31
所表示的碳數6~14的芳香族烴基相同的基。
作為Ri22
、Ri32
、Ri23
及Ri33
所表示的碳數3~18的脂環式烴基,可列舉與Ri21
及Ri31
所表示的碳數3~18的脂環式烴基相同的基。
作為Li2
所表示的碳數1~18的二價烴基,例如可列舉: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、十七烷-1,17-二基、乙烷-1,1-二基、丙烷-1,1-二基、丙烷-1,2-二基、丙烷-2,2-二基、戊烷-2,4-二基、2-甲基丙烷-1,3-二基、2-甲基丙烷-1,2-二基、戊烷-1,4-二基、2-甲基丁烷-1,4-二基等烷二基;
環丁烷-1,3-二基、環戊烷-1,3-二基、環己烷-1,4-二基、環辛烷-1,5-二基等環烷二基即單環式的二價脂環式飽和烴基;
降冰片烷-1,4-二基、降冰片烷-2,5-二基、金剛烷-1,5-二基、金剛烷-2,6-二基等多環式的二價脂環式飽和烴基等;
伸苯基、甲伸苯基、伸萘基等伸芳基。
Li2
較佳為碳數1~14的烷二基,更佳為碳數1~11的烷二基。
作為Li3
所表示的碳數1~14的二價烴基,例如可列舉: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、乙烷-1,1-二基、丙烷-1,1-二基、丙烷-1,2-二基、丙烷-2,2-二基、戊烷-2,4-二基、2-甲基丙烷-1,3-二基、2-甲基丙烷-1,2-二基、戊烷-1,4-二基、2-甲基丁烷-1,4-二基等烷二基;
環丁烷-1,3-二基、環戊烷-1,3-二基、環己烷-1,4-二基、環辛烷-1,5-二基等環烷二基即單環式的二價脂環式飽和烴基;
降冰片烷-1,4-二基、降冰片烷-2,5-二基、金剛烷-1,5-二基、金剛烷-2,6-二基等多環式的二價脂環式飽和烴基等。
Li3
較佳為碳數1~14的烷二基,更佳為碳數1~11的烷二基。
Li3
較佳為以苯基的與主鏈鍵結的位置為基準而鍵結於對位。
作為Ri7
所表示的碳數1~6的烷基,例如可列舉:甲基、乙基、丙基、異丙基等。
作為Ri7
所表示的碳數1~6的烷氧基,例如可列舉:甲氧基、乙氧基、丙氧基、丁氧基等。
作為含硫化合物,例如可列舉式(I-1)所表示的化合物~式(I-26)所表示的化合物的任一者所表示的化合物。其中,較佳為式(I-1)所表示的化合物~式(I-13)所表示的化合物,更佳為式(I-1)所表示的化合物、式(I-4)所表示的化合物及式(I-11)所表示的化合物。
作為含硫化合物,例如可列舉:包含式(I-27)~式(I-38)所表示的結構單元中的任一個結構單元的均聚物或包含該些結構單元的一個以上的共聚物。
較佳為包含式(I-27)~式(I-36)所表示的結構單元的一個以上的共聚物,更佳為包含式(I-33)所表示的結構單元的共聚物。
作為此種共聚物,例如可列舉包含式(I-39)~式(I-48)所表示的結構單元的共聚物。其中,較佳為以具有式(I-39)~式(I-44)所表示的結構單元的聚合物為宜。
含硫化合物可為利用公知的方法(例如,日本專利特開2010-79081號公報)來合成者,亦可為市售品。包含含硫化合物的聚合物可為市售品(例如,試鉍硫醇(Bismuthiol)(東京化成工業(股)製造等)),亦可為利用公知的方法(例如,日本專利特開2001-75277號公報)來合成者。
作為芳香族羥基化合物,例如可列舉:苯酚、甲酚、二甲酚、鄰苯二酚(=1,2-二羥基苯)、第三丁基兒茶酚、間苯二酚、對苯二酚、鄰苯三酚、1,2,4-苯三醇、水楊醇、對羥基苄醇、鄰羥基苄醇、對羥基苯乙醇、對胺基苯酚、間胺基苯酚、二胺基苯酚、胺基間苯二酚、對羥基苯甲酸、鄰羥基苯甲酸、2,4-二羥基苯甲酸、2,5-二羥基苯甲酸、3,4-二羥基苯甲酸、3,5-二羥基苯甲酸、沒食子酸等。
作為苯並三唑系化合物,例如可列舉式(IX)所表示的化合物。
[式(IX)中,
R1
及R2
相互獨立地表示氫原子、可具有取代基的碳數1~10的烴基、羧基、胺基、羥基、氰基、甲醯基、磺醯基烷基或磺基。
Q表示氫原子、羥基、可具有取代基的碳數1~10的烴基、芳基或**-R3X
-N(R4X
)(R5X
),所述烴基可於結構中具有醯胺鍵、酯鍵。
R3X
表示碳數1~6的烷二基。**表示與環中包含的氮原子的結合鍵。
R4X
及R5X
相互獨立地表示氫原子、羥基、碳數1~6的烷基、碳數1~6的羥基烷基、碳數2~6的烷氧基烷基。]
R1
、R2
及Q中的碳數1~10的烴基可為碳數1~10的脂肪族烴基、碳數6~10的芳香族烴基的任一種,可具有飽和及/或不飽和鍵。
作為碳數1~10的脂肪族烴基,較佳為烷基,作為該烷基,例如可列舉:甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、第二丁基、第三丁基、正戊基、甲基戊基、正己基、正庚基等。
作為碳數6~10的芳香族烴基,較佳為芳基,作為該芳基,例如可列舉:苯基、萘基、蒽基、聯苯基、菲基等。芳香族烴基可進而具有取代基,作為具有取代基的芳香族烴基,例如為具有芳烷基、烷基的芳香族烴基,具體可列舉:苄基、苯乙基、苯基丙基、三苯甲基、萘基甲基、萘基乙基、對甲基苯基、對第三丁基苯基、甲苯基、二甲苯基、枯烯基、均三甲苯基、2,6-二乙基苯基、2-甲基-6-乙基苯基等。
作為碳數1~10的烴基可具有的取代基,例如可列舉羥基烷基、烷氧基烷基等。
作為R3X
中的碳數1~6的烷二基,可為直鏈狀或分支狀的任一種,例如可列舉:亞甲基、伸乙基、丙烷-1,3-二基、丙烷-1,2-二基等。
作為R4X
及R5X
中的碳數1~6的烷基,例如可列舉:甲基、乙基、丙基、異丙基等。
作為R4X
及R5X
中的碳數1~6的羥基烷基,例如可列舉:羥基甲基、羥基乙基、二羥基乙基等。
作為R4X
及R5X
中的碳數2~6的烷氧基烷基,例如可列舉:甲氧基甲基、甲氧基乙基、二甲氧基乙基等。
於將本發明的抗蝕劑組成物應用於形成有Cu的基板上的情況下,較佳為式(IX)中Q由**-R3X
-N(R4X
)(R5X
)所表示的化合物。其中,於R4X
及R5X
的至少一者為碳數1~6的烷基的情況下,苯並三唑系化合物缺乏水溶性,但於存在可使該化合物溶解的其他成分的情況下,可較佳地使用。
另外,於將本發明的抗蝕劑組成物應用於具有無機材料層(例如,多晶矽膜、非晶矽膜等)的基板上的情況下,式(IX)中,Q較佳為表示水溶性的基。具體而言,較佳為氫原子、碳數1~3的烷基、碳數1~3的羥基烷基、羥基等。藉此,可更有效果地發揮基板的防腐蝕性。
作為苯並三唑系化合物,例如可列舉:苯並三唑、5,6-二甲基苯並三唑、1-羥基苯並三唑、1-甲基苯並三唑、1-胺基苯並三唑、1-苯基苯並三唑、1-羥基甲基苯並三唑、1-苯並三唑羧酸甲酯、5-苯並三唑羧酸、1-甲氧基-苯並三唑、1-(2,2-二羥基乙基)-苯並三唑、1-(2,3-二羥基丙基)苯並三唑、或2,2'-{[(4-甲基-1H-苯並三唑-1-基)甲基]亞胺基}雙乙醇、2,2'-{[(5-甲基-1H-苯並三唑-1-基)甲基]亞胺基}雙乙醇、2,2'-{[(4-甲基-1H-苯並三唑-1-基)甲基]亞胺基}雙乙烷、2,2'-{[(4-甲基-1H-苯並三唑-1-基)甲基]亞胺基}雙丙烷等。
作為三嗪系化合物,可列舉式(II)所表示的化合物。
[式(II)中,
R6
、R7
及R8
相互獨立地表示鹵素原子、氫原子、羥基、胺基、巰基、可被取代的碳數1~10的烴基、可被取代的碳數1~10的烷氧基、碳數1~10的烴基取代胺基。]
作為鹵素原子,可列舉:氟原子、氯原子、溴原子及碘原子。
碳數1~10的烴基可列舉與所述相同的基。
作為碳數1~10的烷氧基,例如可列舉:甲氧基、乙氧基、丙氧基等。
作為三嗪系化合物,例如可列舉1,3,5-三嗪-2,4,6-三硫醇等。
作為含矽系化合物,例如可列舉式(IIA)所表示的化合物。
[式(IIA)中,
Rj1
表示碳數1~5的脂肪族烴基或碳數1~5的巰基烷基。
Rj2
~Rj4
相互獨立地表示碳數1~5的脂肪族烴基、碳數1~5的烷氧基、巰基或碳數1~5的巰基烷基,Rj2
~Rj4
中的至少一個為巰基或碳數1~5的巰基烷基。
ti
表示1~10的整數。]
作為碳數1~5的脂肪族烴基,例如可列舉:甲基、乙基、丙基、丁基、戊基等碳數1~5的烷基。
作為碳數1~5的烷氧基,可列舉甲氧基、乙氧基等。
作為碳數1~5的巰基烷基,例如可列舉:甲基巰基、乙基巰基、丙基巰基等。
Rj1
較佳為甲基、乙基、碳數1~3的巰基烷基,更佳為甲基、巰基丙基(特別是3-巰基丙基)。
Rj2
~Rj4
較佳為相互獨立地為甲基、乙基、甲氧基、乙氧基,更佳為甲基、甲氧基。其中,該些中的至少一個較佳為巰基或碳數1~3的巰基烷基,更佳為巰基或巰基丙基。
Rj2
及Rj3
相互可相同亦可不同,就生產性的觀點而言,較佳為相同。
作為式(IIA)所表示的化合物,例如可列舉以下的式(II-1)~式(II-7)所表示的化合物。
其中,較佳為3-巰基丙基三甲氧基矽烷、3-巰基丙基三乙氧基矽烷等。
相對於抗蝕劑組成物的固體成分的總量,密接性提高劑(E)的含量較佳為0.001質量%以上,更佳為0.002質量%以上,進而佳為0.005質量%以上,特佳為0.008質量%以上,另外較佳為20質量%以下,更佳為10質量%以下,進而佳為4質量%以下,進而更佳為3質量%以下,尤佳為1質量%以下,特佳為0.1質量%以下。藉由設為該範圍,可製成可形成高精度的抗蝕劑圖案的抗蝕劑組成物,可確保抗蝕劑圖案與基板的密接性。
<其他成分>
本發明的抗蝕劑組成物視需要亦可含有所述成分以外的成分(以下有時稱為「其他成分(F)」)。其他成分(F)並無特別限定,可利用抗蝕劑領域中公知的添加劑,例如增感劑、溶解抑制劑、界面活性劑、穩定劑、染料等。
於使用其他成分(F)的情況下,其含量根據其他成分(F)的種類來適宜選擇。
2.抗蝕劑組成物的製備
本發明的抗蝕劑組成物可藉由將化合物(I)、樹脂(A1)、樹脂(A2)及酸產生劑(B)、以及視需要的樹脂(A1)及樹脂(A2)以外的樹脂、淬滅劑(C)、溶劑(D)、密接性提高劑(E)及其他成分(F)混合來製備。混合順序為任意,並無特別限定。混合時的溫度可自10℃~40℃,根據樹脂等的種類或樹脂等對溶劑(D)的溶解度等而選擇適當的溫度。混合時間可根據混合溫度,自0.5小時~24小時中選擇適當的時間。再者,混合手段亦無特別限制,可使用攪拌混合等。
將各成分混合後,較佳為使用孔徑0.003 μm~50 μm左右的過濾器進行過濾。
3.抗蝕劑圖案的製造方法
本發明的抗蝕劑圖案的製造方法包括:
(1)將本發明的抗蝕劑組成物塗佈於具有金屬表面的基板的該金屬表面上的步驟;
(2)使塗佈後的抗蝕劑組成物乾燥而形成組成物層的步驟;
(3)對組成物層進行曝光的步驟;以及
(4)對曝光後的組成物層進行顯影的步驟。
於將抗蝕劑組成物塗佈於基板上時,可藉由旋塗機等通常所使用的裝置來進行。作為基板,可列舉矽晶圓等無機基板,亦可於基板上預先形成半導體元件(例如,電晶體、二極體等)等。於將本發明的抗蝕劑組成物用於形成凸塊(bump)的情況下,作為基板,較佳為進一步積層有導電材料者。作為導電材料,可列舉選自由金、銅、鎳、錫、鈀及銀所組成的群組中的至少一種金屬、或包含選自該群組中的至少一種金屬的合金,較佳為可列舉銅或包含銅的合金。
於塗佈抗蝕劑組成物之前,可對基板進行清洗,亦可於基板上形成抗反射膜等。
藉由將塗佈後的組成物乾燥而去除溶劑,形成組成物層。乾燥例如藉由使用加熱板等加熱裝置使溶劑蒸發(所謂的預烘烤)來進行,或者使用減壓裝置來進行。加熱溫度較佳為50℃~200℃,加熱時間較佳為30秒鐘~600秒鐘。另外,進行減壓乾燥時的壓力較佳為1 Pa~1.0×105
Pa左右。
乾燥後,所獲得的組成物層的膜厚較佳為1 μm~150 μm,更佳為1.5 μm~100 μm。
通常使用曝光機對所獲得的組成物層進行曝光。作為曝光光源,可使用放射波長345 nm~436 nm的光的光源(g射線(波長:436 nm)、h射線(波長:405 nm)、i射線(波長:365 nm));KrF準分子雷射(波長248 nm)、ArF準分子雷射(波長193 nm)、F2
準分子雷射(波長157 nm)之類的放射紫外區域的雷射光者;對來自固體雷射光源(YAG或半導體雷射等)的雷射光進行波長變換而放射遠紫外區域或真空紫外區域的高次諧波雷射光者;照射電子束、或超紫外光(EUV)者等各種曝光光源。再者,本說明書中,有時將照射該些放射線的情況總稱為「曝光」。曝光時,通常介隔相當於所要求的圖案的遮罩來進行曝光。於曝光光源為電子束的情況下,亦可不使用遮罩而藉由直接描繪來進行曝光。
為了促進樹脂(A1)的酸不穩定基的脫離反應,亦可對曝光後的組成物層施加加熱處理(所謂的曝光後烘烤(post exposure bake))。加熱溫度通常為50℃~200℃左右,較佳為70℃~150℃左右。作為加熱時間,通常為40秒~400秒,較佳為50秒~350秒。
通常使用顯影裝置,並利用顯影液來對加熱後的組成物層進行顯影。作為顯影方法,可列舉:浸漬法、覆液法、噴霧法、動態分配(dynamic dispense)法等。顯影溫度較佳為例如5℃~60℃,顯影時間較佳為例如5秒鐘~600秒鐘。藉由如以下般選擇顯影液的種類,可製造正型抗蝕劑圖案或負型抗蝕劑圖案。
於由本發明的抗蝕劑組成物製造正型抗蝕劑圖案的情況下,作為顯影液,使用鹼性顯影液。鹼性顯影液只要為該領域中所使用的各種鹼性水溶液即可。例如,可列舉四甲基氫氧化銨或(2-羥基乙基)三甲基氫氧化銨(通稱膽鹼)的水溶液等。鹼性顯影液中亦可包含界面活性劑。
較佳為利用超純水對顯影後的抗蝕劑圖案進行清洗,繼而將基板及圖案上所殘存的水去除。
於由本發明的抗蝕劑組成物製造負型抗蝕劑圖案的情況下,作為顯影液,使用包含有機溶劑的顯影液(以下有時稱為「有機系顯影液」)。
作為有機系顯影液中包含的有機溶劑,可列舉:2-己酮、2-庚酮等酮溶劑;丙二醇單甲醚乙酸酯等二醇醚酯溶劑;乙酸丁酯等酯溶劑;丙二醇單甲醚等二醇醚溶劑;N,N-二甲基乙醯胺等醯胺溶劑;苯甲醚等芳香族烴溶劑等。
有機系顯影液中,有機溶劑的含有率較佳為90質量%以上且100質量%以下,更佳為95質量%以上且100質量%以下,進而佳為實質上僅為有機溶劑。
其中,作為有機系顯影液,較佳為包含乙酸丁酯及/或2-庚酮的顯影液。有機系顯影液中,乙酸丁酯及2-庚酮的合計含有率較佳為50質量%以上且100質量%以下,更佳為90質量%以上且100質量%以下,進而佳為實質上僅為乙酸丁酯及/或2-庚酮。
有機系顯影液中亦可包含界面活性劑。另外,有機系顯影液中亦可包含微量的水分。
於顯影時,亦可藉由置換為種類與有機系顯影液不同的溶劑而停止顯影。
較佳為利用淋洗液來對顯影後的抗蝕劑圖案進行清洗。作為淋洗液,只要為不溶解抗蝕劑圖案者則並無特別限制,可使用包含一般的有機溶劑的溶液,較佳為醇溶劑或酯溶劑。
於清洗後,較佳為將基板及圖案上所殘存的淋洗液去除。
藉由對使用本發明的抗蝕劑組成物而獲得的抗蝕劑圖案進行曝光,可形成精度高的形狀的抗蝕劑圖案。
4.鍍覆造型物的製造方法
將利用所述方法而形成的抗蝕劑圖案作為鑄模,藉由鍍覆使電極材料堆積並剝離抗蝕劑圖案,藉此可形成凸塊及再配線等鍍覆造型物。
本發明的鍍覆造型物的製造方法包括:
(5)將抗蝕劑圖案作為鑄模而形成鍍覆造型物的步驟;以及
(6)剝離抗蝕劑圖案的步驟。
將形成於具有導電層等的基板上的抗蝕劑圖案作為鑄模,利用公知的方法並使用鍍覆液使導電材料堆積,從而形成鍍覆造型物。
作為鍍覆液,可列舉:銅鍍覆液、金鍍覆液、鎳鍍覆液、焊料鍍覆液、銀錫鍍覆液等。
於形成鍍覆造型物後,利用公知的方法並使用剝離液來去除抗蝕劑圖案。
作為剝離液,例如可列舉:乙二醇單甲醚、乙二醇單乙醚、乙二醇單丙醚、乙二醇單丁醚等乙二醇烷基醚;二乙二醇二甲醚、二乙二醇二乙醚、二乙二醇二丙醚、二乙二醇二丁醚等二乙二醇二烷基醚;甲基賽珞蘇乙酸酯、乙基賽珞蘇乙酸酯等乙二醇烷基乙酸酯;丙二醇單甲醚乙酸酯、丙二醇單乙醚乙酸酯、丙二醇單丙醚乙酸酯等丙二醇烷基醚乙酸酯;丙酮、甲基乙基酮、環己酮、甲基戊基酮等酮;甲苯、二甲苯等芳香族烴;二噁烷之類的環式醚;及2-羥基丙酸甲酯、2-羥基丙酸乙酯、2-羥基-2-甲基丙酸乙酯、3-乙氧基丙酸乙酯、乙氧基乙酸乙酯、氧基乙酸乙酯、2-羥基-3-甲基丁酸甲酯、3-甲氧基丁基乙酸酯、3-甲基-3-甲氧基丁基乙酸酯、甲酸乙酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙醯乙酸甲酯、乙醯乙酸乙酯等酯等。該些可單獨使用一種,亦可將兩種以上混合而使用。
藉由所述方法,可形成凸塊及再配線等鍍覆造型物。
再者,於形成鍍覆造型物時,為了提高導電層與鍍覆造型物的密接性,可對導電層表面實施灰化處理等。作為灰化處理方法,可列舉使用氧電漿的方法等。
使用本發明的抗蝕劑圖案而獲得的鍍覆造型物於鍍覆浴中的膨潤少,因此可精度良好地形成鍍覆造型物。
5.用途
本發明的抗蝕劑組成物於厚膜的抗蝕劑膜的製造中有用。例如,用以製造膜厚1 μm~150 μm的抗蝕劑膜。
另外,本發明的抗蝕劑組成物於藉由鍍覆步驟製造凸塊或再配線時有用。關於凸塊及再配線,於使用抗蝕劑組成物進行製造的情況下,通常可藉由以下順序來形成。藉此可製造圖案形狀特別優異的抗蝕劑圖案。
首先,於形成有半導體元件等的晶圓上積層導電材料(種金屬),形成導電層。之後,利用本發明的抗蝕劑組成物於導電層上形成抗蝕劑圖案。繼而,將抗蝕劑圖案作為鑄模,藉由鍍覆使電極材料(例如,Cu、Ni、焊料等)堆積,藉由蝕刻等去除抗蝕劑圖案、與殘存於抗蝕劑圖案之下的導電層,藉此可形成凸塊及再配線。於去除導電層後,視需要亦可將藉由熱處理使電極材料熔融而成者作為凸塊。
[實施例]
列舉實施例來對本發明進行更具體的說明。例中,表示含量或使用量的「%」及「份」只要無特別記載,則為質量基準。
重量平均分子量為藉由凝膠滲透層析法並利用下述條件而求出的值。
裝置:HLC-8120GPC型(東曹(Tosoh)公司製造)
管柱:TSK凝膠多孔(TSKgel Multipore)HXL
-M × 3+保護管柱(guardcolumn)(東曹(Tosoh)公司製造)
溶離液:四氫呋喃
流量:1.0 mL/min
檢測器:RI檢測器
管柱溫度:40℃
注入量:100 μl
分子量標準:標準聚苯乙烯(東曹(Tosoh)公司製造)
合成例1〔樹脂(A1)-1的合成〕
將聚-對羥基苯乙烯(S-4P;丸善石油化學(股)製造)20份於室溫下溶解於甲基異丁基酮240份中,利用蒸發器(evaporator)進行濃縮。於包括回流冷卻管、攪拌器、溫度計的四口燒瓶中加入濃縮後的樹脂溶液及對甲苯磺酸二水合物0.003份。將所獲得的混合物保持為20℃~25℃,並於該狀態下歷時10分鐘向所獲得的混合物中滴加乙基乙烯基醚5.05份。於20℃~25℃下將混合物攪拌2小時。利用甲基異丁基酮200份對所獲得的反應混合物進行稀釋,並利用離子交換水進行五次清洗、分液。對於所獲得的有機層,使用蒸發器濃縮至45份為止後,加入丙二醇單甲醚乙酸酯150份,再次進行濃縮,從而獲得樹脂(A1)-1的丙二醇單甲醚乙酸酯溶液78份(固體成分29%)。樹脂(A1)-1為具有下述結構單元的樹脂。樹脂(A1)-1的重量平均分子量為1.16×104
。聚-對羥基苯乙烯的羥基被乙氧基乙氧基取代的比例為40.9%。
合成例2〔樹脂(A1)-2的合成〕
於燒瓶中加入苯酚酚醛清漆樹脂(群榮化學公司製造的PSM-4326)120份及甲基異丁基酮960份而進行溶解。利用離子交換水對所獲得的苯酚酚醛清漆樹脂溶液進行五次清洗、分液。對所獲得的有機層進行濃縮直至成為327.3份為止。所獲得的樹脂溶液中的樹脂含有濃度為35.2%。
於燒瓶中加入所獲得的樹脂溶液56.8份、甲基異丁基酮76.52份及對甲苯磺酸一水合物0.0036份。對該混合物滴加乙基乙烯基醚8.81份,並於室溫下反應3小時。於該反應溶液中加入離子交換水並攪拌,進行靜置,藉由分液取出有機層。進而重覆四次利用該離子交換水進行的清洗,進行合計五次的清洗。之後,取出有機層並進行濃縮。之後,由於使水分及甲基異丁基酮共沸並加以去除,因此加入丙二醇單甲醚乙酸酯,進而進行濃縮,從而獲得57.44份的樹脂溶液。所獲得的樹脂溶液為苯酚酚醛清漆樹脂的羥基的一部分進行了1-乙氧基乙基化的樹脂的溶液,利用1
H-NMR對該樹脂進行分析,結果苯酚酚醛清漆樹脂的羥基的53.0%被取代為1-乙氧基乙醚。另外,樹脂溶液的濃度是使用乾燥重量減少法進行測定,結果為45.0%。將該樹脂設為樹脂(A1)-2。樹脂(A1)-2為具有下述結構單元的樹脂。樹脂(A1)-2的重量平均分子量為7.2×103
。
合成例3〔樹脂(A2)-1的合成〕
於包括攪拌器、回流冷卻管、溫度計的四口燒瓶中加入2,5-二甲酚413.5份、水楊醛103.4份、對甲苯磺酸20.1份、及甲醇826.9份,升溫至進行回流為止,並保溫4小時。冷卻後加入甲基異丁基酮1320份,並於常壓下將1075份溶媒餾去。於其中加入間甲酚762.7份與2-第三丁基-5-甲基苯酚29.0份,升溫至65℃,以滴加結束時成為87℃的方式調節溫度,同時歷時1.5小時滴加37%福馬林水溶液678份。將所獲得的混合物於87℃下保溫10小時,加入甲基異丁基酮1115份,利用離子交換水分液三次並進行清洗。向所獲得的混合物中加入甲基異丁基酮500份,進行減壓濃縮直至總量成為3435份為止。向所獲得的混合物中加入甲基異丁基酮3796份與正庚烷4990份,升溫至60℃並攪拌1小時。之後,進行分液取出下層的包含樹脂的層,利用丙二醇單甲醚乙酸酯3500份進行稀釋並進行濃縮,從而獲得樹脂(A2)-1的丙二醇單甲醚乙酸酯溶液1690份(固體成分43%)。酚醛清漆樹脂(A2)-1的重量平均分子量為7×103
。另外,利用2.38質量%四甲基氫氧化銨水溶液顯影時的殘膜率為74%。該殘膜率是利用發明的詳細說明的<樹脂(A2)>項中所記載的方法進行測定。
<抗蝕劑組成物的製備>
利用孔徑0.5 μm的氟樹脂製過濾器對藉由將表1所示的各成分混合並溶解而獲得的混合物進行過濾,從而製備抗蝕劑組成物。
[表1]
| 抗蝕劑組成物 | 樹脂(A1)及樹脂(A2) | 酸產生劑(B) | 化合物(I) | 淬滅劑(C) | 溶劑(D) |
| 組成物1 | (A1)-1=6.75份 (A2)-1=6.75份 | (B)-1=0.3份 | (I)-1=1份 | (C)-1=0.055份 | (D)-1=47份 |
| 組成物2 | (A1)-1=6.75份 (A2)-1=6.75份 | (B)-1=0.175份 (B)-2=0.125份 | (I)-1=1份 | (C)-1=0.055份 | (D)-1=47份 |
| 組成物3 | (A1)-1=6.75份 (A2)-1=6.75份 | (B)-1=0.175份 (B)-2=0.125份 | (I)-2=1.5份 | (C)-1=0.055份 | (D)-1=47份 |
| 組成物4 | (A1)-1=6.75份 (A2)-1=6.75份 | (B)-1=0.175份 (B)-2=0.125份 | (I)-3=1份 | (C)-1=0.055份 | (D)-1=47份 |
| 組成物5 | (A1)-1=6.75份 (A2)-1=6.75份 | (B)-1=0.24份 | (I)-3=1.25份 | (C)-1=0.055份 | (D)-1=47份 |
| 組成物6 | (A1)-2=6.75份 (A2)-1=6.75份 | (B)-1=0.24份 | (I)-3=1.25份 | (C)-1=0.055份 | (D)-1=47份 |
| 比較組成物1 | (A1)-1=6.75份 (A2)-1=6.75份 | (B)-1=0.3份 | - | (C)-1=0.055份 | (D)-1=47份 |
| 比較組成物2 | (A1)-1=13.5份 | (B)-1=0.3份 | (I)-3=1份 | (C)-1=0.055份 | (D)-1=47份 |
<樹脂>
(A1)-1:樹脂(A1)-1
(A1)-2:樹脂(A1)-2
(A2)-1:樹脂(A2)-1
<酸產生劑(B)>
(B)-1:N-羥基萘二甲醯亞胺三氟甲磺酸酯(NAI-105;綠化學(股)製造)
(B)-2:下述式所表示的化合物(PAG-103;巴斯夫(BASF)製造)
<化合物(I)>
(I)-1:利用日本專利特開平3-185447號公報記載的方法合成
(I)-2:利用日本專利特開平9-110762號公報記載的方法合成
再者,相對於Rt1
、Rt6
、Rt7
、Rt9
、Rt10
為羥基的以下化合物1莫耳,磺醯氯以2莫耳反應,大致進行100%反應。因此,確認主要為Rt1
、Rt6
、Rt7
、Rt9
、Rt10
中的兩個羥基中的氫原子取代為1,2-萘醌二疊氮磺醯基的二取代體(MS:M+:1080)。
(I)-3:利用日本專利特開平8-245461號公報記載的方法合成
再者,相對於Rt1
、Rt7
、Rt9
、Rt10
為羥基的以下化合物1莫耳,磺醯氯以2莫耳反應,大致進行100%反應。因此,確認主要為Rt1
、Rt7
、Rt9
、Rt10
中的兩個羥基中的氫原子取代為1,2-萘醌二疊氮磺醯基的二取代體(MS:M+:960)。
<淬滅劑(C)>
(C)-1:2,4,5-三苯基咪唑(東京化成工業(股)製造)
<溶劑(D)>
(D)-1:丙二醇單甲醚乙酸酯
實施例1~實施例6、比較例1、比較例2
(抗蝕劑組成物的i射線曝光評價)
於在4吋的矽晶圓上蒸鍍有銅的基板上,以預烘烤後的膜厚成為1.5 μm的方式旋塗所述抗蝕劑組成物。
之後,於直接加熱板上在100℃下預烘烤180秒鐘,形成組成物層。
繼而,對形成於晶圓上的組成物層,使用i-射線步進器(NSR-2005i9C;尼康(Nikon)(股)製造,NA=0.5),使曝光量階段性地變化並介隔用於形成1:1線與空間圖案(線寬1 μm)的遮罩進行曝光。
曝光後,於加熱板上在90℃下進行60秒鐘曝光後烘烤,進而利用2.38質量%四甲基氫氧化銨水溶液進行180秒鐘的覆液顯影,藉此獲得抗蝕劑圖案。
利用掃描式電子顯微鏡觀察顯影後所獲得的抗蝕劑圖案,將獲得線寬1 μm的線與空間圖案的曝光量設為實效感度。
<解析度評價>
利用掃描式電子顯微鏡觀察於實效感度中所獲得的抗蝕劑圖案,測定可解析的線與空間圖案的線寬的最小值。
<利用駐波效果的粗糙度評價>
利用掃描式電子顯微鏡觀察於實效感度中所獲得的線寬0.6 μm的線與空間圖案的剖面形狀,測定圖1所示的a與b的線寬,由b/a導出的計算值未滿0.8的情況設為「C」,0.8以上且未滿0.9的情況設為「B」,0.9以上的情況設為「A」。a是規定的線上的最長部分的線寬(線寬的最大值)(μm),b是規定的線上的最短部分的線寬(線寬的最小值)(μm)。表中所示的結果是於觀察中,關於b/a的值最小的線的結果。
<鍍覆耐受性評價>
以所述i射線曝光評價中所獲得的實效感度製作帶圖案的晶圓後,於銅鍍覆液中浸漬5分鐘、15分鐘、30分鐘。
利用光學顯微鏡觀察浸漬後的帶圖案的晶圓,觀察線寬1 μm的線與空間圖案。
將浸漬時間15分鐘內有圖案崩塌者設為「C」,將浸漬時間15分鐘內無圖案崩塌且於30分鐘內有圖案崩塌者設為「B」,將浸漬時間30分鐘內無圖案崩塌者設為「A」。
[表2]
[產業上之可利用性]
| 抗蝕劑組成物 | 解析度(μm) | 粗糙度 | 鍍覆耐受性 | |
| 實施例1 | 組成物1 | 0.4 | A | A |
| 實施例2 | 組成物2 | 0.375 | B | A |
| 實施例3 | 組成物3 | 0.375 | A | A |
| 實施例4 | 組成物4 | 0.375 | B | A |
| 實施例5 | 組成物5 | 0.375 | A | A |
| 實施例6 | 組成物6 | 0.375 | A | A |
| 比較例1 | 比較組成物1 | 0.475 | C | C |
| 比較例2 | 比較組成物2 | 0.475 | C | C |
本發明的抗蝕劑組成物可製造具有良好的形狀與鍍覆耐受性的抗蝕劑圖案,適合於半導體的微細加工,於產業上而言極其有用。
a:規定的線上的最長部分的線寬(線寬的最大值)
b:規定的線上的最短部分的線寬(線寬的最小值)
圖1是示意性地表示抗蝕劑圖案的線與空間圖案中的線寬的最大值a與最小值b的圖。
Claims (9)
- 如請求項1所述的抗蝕劑組成物,其中具有醌二疊 氮磺醯基的化合物(I)為選自由式(II)所表示的化合物、式(III)所表示的化合物、式(IV)所表示的化合物及式(V)所表示的化合物所組成的群組中的至少一種,
[式(II)中,R11~R14分別獨立地表示氫原子、羥基、碳數1~18的烴基、式(a)所表示的基、式(b)所表示的基或式(c)所表示的基;所述碳數1~18的烴基中包含的亞甲基可被取代為氧原子、羰基或-NRd1-;Rd1表示氫原子或碳數1~6的烷基;R15~R30分別獨立地表示氫原子、羥基、式(a)所表示的基、式(b)所表示的基或式(c)所表示的基;R11~R30中至少一個為式(a)所表示的基、式(b)所表示的基或式(c)所表示的基]; [式(III)中,R31~R39分別獨立地表示氫原子、羥基、碳數1~6的烷基、式(a)所表示的基、式(b)所表示的基或式(c)所表示的基;R31~R39中至少一個為式(a)所表示的基、式(b)所表示的基或式(c)所表示的基;P1~P5分別獨立地表示氫原子、碳數1~18的烴基,所述碳數1~18的烴基中包含的亞甲基可被取代為氧原子、羰基或-NRd2-,P1及P2可相互鍵結並與該些所鍵結的兩個碳原子一同形成環;P4及P5可相互鍵結並與該些所鍵結的碳原子一同形成環;Rd2表示氫原子或碳數1~6的烷基]; [式(IV)中,R40~R53分別獨立地表示氫原子、羥基、碳數1~6的烷基、式(a)所表示的基、式(b)所表示的基或式(c)所表示的基;R40~R53中至少一個為式(a)所表示的基、式(b)所表示的基或式(c)所表示的基; na表示1~5的任一整數;於na為2以上的任一整數的情況下,多個R49~R52相互可相同亦可不同]; [式(V)中,Rf1、Rf2及Rg1~Rg8分別獨立地表示氫原子、羥基、碳數1~6的烷基、式(a)所表示的基、式(b)所表示的基或式(c)所表示的基;Rf1、Rf2及Rg1~Rg8中至少一個為式(a)所表示的基、式(b)所表示的基或式(c)所表示的基;P6表示一價的碳數6~12的芳香族烴基或二價的碳數6~12的芳香族烴基;所述芳香族烴基可被選自由羥基及碳數1~6的烷基所組成的群組中的至少一種取代;P7表示氫原子、可具有取代基的碳數1~18的烴基,所述碳數1~18的烴基中包含的亞甲基可被取代為氧原子、羰基或-NRd3-;P6及P7可相互鍵結而形成環;nv表示1或2;Rd3表示氫原子或碳數1~6的烷基]。 - 如請求項1所述的抗蝕劑組成物,其中包含具有酸不穩定基的結構單元的樹脂(A1)為包含具有式(10)所表示的 基或式(20)所表示的基的結構單元的樹脂,
[式(10)中,Ra1、Ra2及Ra3相互獨立地表示碳數1~8的烷基或碳數3~20的脂環式烴基;或者Ra1及Ra2相互鍵結並與該些所鍵結的碳原子一同形成碳數3~20的環,且Ra3表示碳數1~8的烷基或碳數3~20的脂環式烴基;ma及na分別獨立地表示0或1,ma及na的至少一個表示1;*表示結合鍵]; [式(20)中,Ra1'及Ra2'相互獨立地表示氫原子或碳數1~20的烴基,Ra3'表示碳數1~20的烴基;或者Ra1'表示氫原子或碳數1~20的烴基,且Ra2'及Ra3'相互鍵結並與該些所鍵結的碳原子及X一同形成碳數3~20的雜環;所述碳數1~20的烴基及所述碳數3~20的雜環中包含的亞甲基可被氧原子或硫原子取代;X表示氧原子或硫原子;na'表示0或1;*表示結合鍵]。 - 如請求項1所述的抗蝕劑組成物,其中包含具有酸不穩定基的結構單元的樹脂(A1)為包含式(a1-1)所表示的結構單元或式(a1-2)所表示的結構單元的樹脂,
[式(a1-1)中,Ra1、Ra2及Ra3相互獨立地表示碳數1~8的烷基或碳數3~20的脂環式烴基;或者Ra1及Ra2相互鍵結並與該些所鍵結的碳原子一同形成碳數3~20的環,且Ra3表示碳數1~8的烷基或碳數3~20的脂環式烴基;Ra4表示氫原子或甲基]; [式(a1-2)中,Ra1'及Ra2'相互獨立地表示氫原子或碳數1~20的烴基,Ra3'表示碳數1~20的烴基;或者Ra1'表示氫原子或碳數1~20的烴基,且Ra2'及Ra3'相互鍵結並與該些所鍵結的碳原子及氧原子一同形成碳數3~20的雜環;所述碳數1~20的烴基及所述碳數3~20 的雜環中包含的亞甲基可被氧原子或硫原子取代;Ra5表示氫原子或甲基;Ra6表示碳數1~6的烷基或碳數1~6的烷氧基;m表示0~4的整數;於m為2以上時,多個Ra6相互可相同亦可不同]。 - 如請求項1所述的抗蝕劑組成物,其中包含具有酸不穩定基的結構單元的樹脂(A1)為包含式(a3A)所表示的結構單元或式(a3B)所表示的結構單元的樹脂,
[式(a3A)中,Ra1、Ra2及Ra3相互獨立地表示碳數1~8的烷基或碳數3~20的脂環式烴基;或者Ra1及Ra2相互鍵結並與該些所鍵結的碳原子一同形成碳數3~20的環,且Ra3表示碳數1~8的烷基或碳數3~20的脂環式烴基;Rab表示羥基、碳數1~6的烷基或碳數1~6的烷氧基;p表示0、1、2或3;於p為2或3時,Rab可相同,亦可不同]; [式(a3B)中,Ra1'及Ra2'相互獨立地表示氫原子或碳數1~ 20的烴基,Ra3'表示碳數1~20的烴基;或者Ra1'表示氫原子或碳數1~20的烴基,且Ra2'及Ra3'相互鍵結並與該些所鍵結的碳原子及氧原子一同形成碳數3~20的雜環;所述碳數1~20的烴基及所述碳數3~20的雜環中包含的亞甲基可被氧原子或硫原子取代;Rab表示羥基、碳數1~6的烷基或碳數1~6的烷氧基;p表示0、1、2或3;於p為2或3時,Rab可相同,亦可不同]。 - 如請求項1所述的抗蝕劑組成物,其中鹼可溶性樹脂(A2)為包含具有羧基或羥基的結構單元、不包含具有酸不穩定基的結構單元的樹脂。
- 如請求項1所述的抗蝕劑組成物,進而含有淬滅劑(C)。
- 一種抗蝕劑圖案的製造方法,包括:(1)將如請求項1所述的抗蝕劑組成物塗佈於具有金屬表面的基板的所述金屬表面上的步驟;(2)使塗佈後的組成物乾燥而形成組成物層的步驟;(3)對組成物層進行曝光的步驟;以及(4)將曝光後的組成物層顯影的步驟。
- 一種鍍覆造型物的製造方法,包括:(1)將如請求項1所述的抗蝕劑組成物塗佈於具有金屬表面的基板的所述金屬表面上的步驟;(2)使塗佈後的組成物乾燥而形成組成物層的步驟;(3)對組成物層進行曝光的步驟; (4)將曝光後的組成物層顯影的步驟;(5)將所獲得的抗蝕劑圖案作為鑄模而形成鍍覆造型物的步驟;以及(6)剝離抗蝕劑圖案的步驟。
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