TW201940967A - 組成物,以及阻劑圖型之形成方法及絕緣膜之形成方法 - Google Patents

組成物,以及阻劑圖型之形成方法及絕緣膜之形成方法 Download PDF

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Abstract

提供可形成具有高蝕刻耐性之膜之組成物,以及,使用其之阻劑圖型之形成方法及絕緣膜之形成方法。
一種組成物,其係包含基材(A)及多酚化合物(B),且前述基材(A)與多酚化合物(B)之質量比為5:95~95:5。
一種絕緣膜之形成方法,其係包含進行前述放射線照射後之前述光阻層之顯影之步驟。

Description

組成物,以及阻劑圖型之形成方法及絕緣膜之形成方法
本發明係關於組成物,以及阻劑圖型之形成方法及絕緣膜之形成方法,特別係關於用於微影用膜形成用途、阻劑用膜形成用途之組成物,及使用其之膜形成方法。
近年來,半導體元件或液晶顯示元件之製造中,由於微影技術之進步,半導體(圖型)或畫素之微細化係正急速地進展。作為畫素之微細化之手法,一般係進行曝光光源之短波長化。具體而言,以往係使用以g線、i線為代表之紫外線,然而現在KrF準分子雷射(248nm)或ArF準分子雷射(193nm)等的遠紫外線曝光係成為量產之中心,進而,極紫外線(EUV:Extreme Ultraviolet)微影(13.5nm)之導入係正進展中。此外,亦使用電子束(EB:Electron Beam)用於微細圖型之形成。
至今為止的一般阻劑材料,為可形成非晶質膜之高分子系阻劑材料。例如,可舉出聚甲基丙烯酸甲酯或具有酸解離性基之聚羥基苯乙烯或聚烷基甲基丙烯酸酯等的高分子系阻劑材料(例如,參照非專利文獻1)。
以往,於藉由將此等阻劑材料之溶液塗布於基板上所製作之阻劑薄膜上,照射紫外線、遠紫外線、電子束、極紫外線等,形成10~100nm程度之線圖型。
此外,藉由電子束或極紫外線之微影,其反應機制與一般的光微影不相同。此外,藉由電子束或極紫外線之微影中,係以形成數nm~十幾nm之微細的圖型為目標。阻劑圖型尺寸若變得如此小,則係要求對於曝光光源更加高靈敏度之阻劑材料。特別是藉由極紫外線之微影中,以產率之觀點係需要謀求更高靈敏度化。
作為改善如同上述之問題之阻劑材料,係有提案具有鈦、錫、鉿或鋯等的金屬元素之無機阻劑材料(例如,參照專利文獻1)。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1] 日本特開2015-108781號公報
[非專利文獻]
[非專利文獻1] 岡崎信次、其他8名「微影技術之40年」S&T出版、2016年12月9日
[發明所欲解決之課題]
然而,以往被開發之阻劑組成物係有膜之缺陷多、靈敏度不足、蝕刻耐性不足或阻劑圖型不良之課題。特別是,3D NAND裝置之製備中,厚膜之阻劑之形成係成為必須,故迫切地需要解決此等課題(特別是蝕刻耐性不足)。
本發明之目的在於提供可形成具有高蝕刻耐性之膜之組成物,以及,使用其之阻劑圖型之形成方法及絕緣膜之形成方法。

[用於解決課題之手段]
本發明人等為解決上述問題而經過深入研究結果,發現具有特定結構之化合物及樹脂對於安全溶媒之溶解性高,且將此等化合物等用於攝影用膜形成用途或阻劑用膜形成用途之組成物之情況中,可形成具有高蝕刻耐性之膜,因而完成本發明。
亦即,本發明係如同下述。
<1> 一種組成物,其係包含基材(A)及多酚化合物(B),且前述基材(A)與多酚化合物(B)之質量比為5:95~95:5。
<2> 如前述<1>所記載之組成物,其中,前述基材(A)係選自由苯酚酚醛清漆樹脂、甲酚酚醛清漆樹脂、羥基苯乙烯樹脂、(甲基)丙烯酸樹脂、羥基苯乙烯-(甲基)丙烯酸共聚物、環烯烴-馬來酸酐共聚物、環烯烴、乙烯醚-馬來酸酐共聚物,及,具有金屬元素之無機阻劑材料,以及,此等之衍生物所構成之群組。
<3> 如前述<1>或<2>所記載之組成物,其中,前述多酚化合物(B)係由下述式(1)所表示之化合物及具有下述式(2)所表示之結構之樹脂中所選出,

(式(1)中,RY 為氫原子、可具有取代基之碳數1~30之烷基或可具有取代基之碳數6~30之芳基;
RZ 為可具有取代基之碳數1~60之N價之基或單鍵;
RT 係各自獨立為可具有取代基之碳數1~30之烷基、可具有取代基之碳數6~30之芳基、可具有取代基之碳數2~30之烯基、可具有取代基之碳數2~30之炔基、可具有取代基之碳數1~30之烷氧基、鹵素原子、硝基、胺基、羧酸基、交聯性基、解離性基、巰基或羥基(惟,RT 中之至少一個係包含交聯性基、解離性基,或,羥基),前述烷基、前述芳基、前述烯基、前述炔基、前述烷氧基係可包含醚鍵、酮鍵或酯鍵;
X為氧原子、硫原子或無交聯;
m係各自獨立為0~9之整數(惟,m中之至少一個為1~9之整數);
N為1~4之整數(惟,N為2以上之整數時,N個[ ]內之結構式可為相同亦可為不同);
r係各自獨立為0~2之整數)。

(式(2)中,L為可具有取代基之碳數1~30之伸烷基、可具有取代基之碳數6~30之伸芳基、可具有取代基之碳數1~30之伸烷氧基或單鍵,前述伸烷基、前述伸芳基、前述伸烷氧基係可包含醚鍵、酮鍵或酯鍵;
RY 為氫原子、碳數1~30之烷基或碳數6~30之芳基;
RZ 為碳數1~60之N價之基或單鍵;
RT 係各自獨立為可具有取代基之碳數1~30之烷基、可具有取代基之碳數6~30之芳基、可具有取代基之碳數2~30之烯基、可具有取代基之碳數2~30之炔基、可具有取代基之碳數1~30之烷氧基、鹵素原子、硝基、胺基、羧酸基、交聯性基、解離性基、巰基或羥基(惟,RT 中之至少一個係包含交聯性基、解離性基、羥基),前述烷基、前述芳基、前述烯基、前述炔基、前述烷氧基係可包含醚鍵、酮鍵或酯鍵;
X為氧原子、硫原子或無交聯;
m係各自獨立為0~9之整數(惟,m中之至少一個為1~9之整數);
N為1~4之整數(惟,N為2以上之整數時,N個[ ]內之結構式可為相同亦可為不同);
r係各自獨立為0~2之整數)。
<4> 如前述<1>~<3>中任一項所記載之組成物,其中,前述基材(A)與多酚化合物(B)之質量比為51:49~95:5。
<5> 如前述<1>~<4>中任一項所記載之組成物,其係進一步含有酸產生劑。
<6> 如前述<1>~<5>中任一項所記載之組成物,其係進一步含有交聯劑。
<7> 如前述<1>~<6>中任一項所記載之組成物,其係進一步含有溶媒。
<8> 如前述<1>~<7>中任一項所記載之組成物,其係用於形成微影用膜。
<9> 如前述<1>~<7>中任一項所記載之組成物,其係用於形成阻劑用膜。
<10> 如前述<3>所記載之組成物,其中,前述式(1)所表示之化合物為下述式(3)所表示之化合物,

(式(3)中,A為可具有取代基之碳數1~60之N價之基,Rx係各自獨立為可具有取代基之碳數1~30之烷基、可具有取代基之碳數6~30之芳基、可具有取代基之碳數2~30之烯基、可具有取代基之炔基、可具有取代基之碳數1~30之烷氧基、鹵素原子、硝基、胺基、羧酸基、交聯性基、解離性基、巰基或羥基(惟,Rx中之至少一個係包含碘);R4A 係各自獨立為解離性基、交聯性基、氫原子,R5A 係各自獨立為可具有取代基之碳數1~30之烷基、可具有取代基之碳數6~30之芳基、可具有取代基之碳數2~30之烯基、可具有取代基之炔基、可具有取代基之碳數1~30之烷氧基、鹵素原子、硝基、胺基、羧酸基、交聯性基、解離性基、巰基或羥基,R6A 係各自獨立為氫原子、可具有取代基之碳數1~30之烷基、可具有取代基之碳數6~30之芳基、可具有取代基之碳數2~30之烯基、可具有取代基之炔基、可具有取代基之碳數1~30之烷氧基、鹵素原子、硝基、胺基、羧酸基、交聯性基、解離性基、巰基或羥基,
m係各自獨立為1~20之整數;N係與於前述式(1)所說明者為相同意義)。
<11> 一種阻劑圖型之形成方法,其係包含於基板上,使用前述<1>~<7>中任一項所記載之組成物形成光阻層,於前述基板上所形成之前述光阻層之特定的範圍照射放射線,並進行前述放射線照射後之前述光阻層之顯影之步驟。
<12> 一種絕緣膜之形成方法,其係包含於基板上,使用前述<1>~<7>中任一項所記載之組成物形成光阻層,並於前述基板上所形成之前述光阻層之特定的範圍照射放射線,並進行前述放射線照射後之前述光阻層之顯影之步驟。

[發明之效果]
依據本發明,目的係在於提供一種可形成具有高蝕刻耐性之膜之組成物,以及,使用其之阻劑圖型之形成方法及絕緣膜之形成方法。
以下,針對本發明之實施之形態進行說明(以下,亦有稱為「本實施形態」之情況)。此外,本實施形態為用於說明本發明之例示,本發明並非僅受本實施形態所限定。
本實施形態之組成物係包含基材(A)及多酚化合物(B),且前述基材(A)與多酚化合物(B)之質量比[A:B]為5:95~95:5。本實施形態之組成物係可使用於微影技術之組成物,雖非受到特別限定,然而可用於微影用膜形成用途,例如,阻劑膜形成用途(亦即,“阻劑組成物”)。進而,可用於上層膜形成用途(亦即,“上層膜形成用組成物”)、中間層形成用途(亦即,“中間層形成用組成物”)、下層膜形成用途(亦即,“下層膜形成用組成物”)等。藉由本實施形態之組成物,除了可形成具有高蝕刻耐性之膜以外,高靈敏度化為可能,且賦予良好的阻劑圖型形狀亦為可能。
本實施形態之組成物亦可作為應用微影技術之光學零件形成組成物使用。光學零件除了以薄膜狀、薄片狀使用以外,作為塑膠透鏡(稜鏡透鏡、雙凸透鏡、微透鏡、菲涅爾透鏡、視角控制透鏡、對比提高透鏡等)、位相差薄膜、電磁波遮蔽用薄膜、稜鏡、光纖、可撓性印刷配線用阻焊劑、電鍍阻劑、多層印刷配線板用層間絕緣膜、感光性光導波路、液晶顯示器、有機電致發光(EL)顯示器、光半導體(LED)元件、固體攝像元件、有機薄膜太陽電池、色素敏化太陽電池,及有機薄膜電晶體(TFT)為有用。特別是適宜利用作為要求高折射率之固體攝像元件之構件之光二極體上之埋入膜及平坦化膜、彩色濾光片前後之平坦化膜、微透鏡、微透鏡上之平坦化膜及共形膜。
≪組成物≫
本實施形態之組成物係包含基材(A)及多酚化合物(B),且前述基材(A)與多酚化合物(B)之質量比[A:B]為5:95~95:5。此外,本實施形態之組成物係除了基材(A)及多酚化合物(B)以外,依據需要,亦可含有溶媒(S)、酸產生劑(C)、交聯劑(G)、酸擴散控制劑(E)等的其他成分。以下,針對各成分進行說明。
[基材(A)]
本實施形態中,所謂「基材(A)」,係為後述之多酚化合物以外的化合物(包含樹脂),適用作為g線、i線、KrF準分子雷射(248nm)、ArF準分子雷射(193nm)、極紫外線(EUV)微影(13.5nm)或電子束(EB)用阻劑之基材(例如,微影用基材或阻劑用基材)的意思。若為此等基材則未受到特別限定,可作為本實施形態中之基材(A)使用。作為基材(A),可舉出例如,苯酚酚醛清漆樹脂、甲酚酚醛清漆樹脂、羥基苯乙烯樹脂、羥基苯乙烯-(甲基)丙烯酸共聚物等的含有酚性羥基之樹脂、(甲基)丙烯酸樹脂、環烯烴-馬來酸酐共聚物、環烯烴、乙烯醚-馬來酸酐共聚物,及,具有鈦、錫、鉿或鋯等的金屬元素之無機阻劑材料,以及,該等之衍生物。其中,由獲得之阻劑圖型之形狀之觀點來看,苯酚酚醛清漆樹脂、甲酚酚醛清漆樹脂、羥基苯乙烯-(甲基)丙烯酸共聚物等的含有酚性羥基之樹脂、羥基苯乙烯樹脂、(甲基)丙烯酸樹脂,及,具有鈦、錫、鉿或鋯等的金屬元素之無機阻劑材料,以及,此等之衍生物係較佳。
前述衍生物並非受到限定者,然而可舉出例如,導入解離性基者或導入交聯性基者等。前述導入解離性基或交聯性基之衍生物係可藉由光或酸等的作用使解離反應或交聯反應表現。作為解離性基及交聯性基,可舉例出與後述之多酚化合物(B)所說明者為相同者。
本實施形態中,基材(A)之重量平均分子量,由使用組成物所形成之膜之缺陷之減低,及,良好的圖型形狀之觀點來看,可為200~20,000,200~4990係較佳,200~2990係又更佳,200~1490係特佳。前述重量平均分子量係可使用利用GPC測定之聚苯乙烯換算之重量平均分子量之值。
作為可作為本實施形態中之基材(A)使用之前述含有酚性羥基之樹脂,若為酚類與羰基化合物之縮合所獲得之樹脂,以及,此等之衍生物則未受到特別限定。
可作為本實施形態中之基材(A)使用之前述含有酚性羥基之樹脂之中,由耐熱性之觀點來看,較佳為甲酚酚醛清漆樹脂、羥基苯乙烯樹脂。甲酚酚醛清漆樹脂,具體而言,係將由o-甲酚、m-甲酚、p-甲酚所選出之至少1種甲酚與醛化合物作為原料所獲得之酚醛樹脂。
此外,可作為基材(A)使用之前述羥基苯乙烯樹脂,若為鹼溶解性樹脂則無特別限制,然而可舉出聚(4-羥基苯乙烯)、聚(3-羥基苯乙烯)、聚(2-羥基苯乙烯)及含有羥基之苯乙烯化合物之共聚物等。
此外,作為可作為基材(A)使用之前述(甲基)丙烯酸樹脂,可舉出例如將甲基(甲基)丙烯酸酯、乙基(甲基)丙烯酸酯、2-乙基己酯(甲基)丙烯酸酯、n-壬基(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸、環氧丙基(甲基)丙烯酸酯等的單體單獨聚合之樹脂等。
此外,作為可作為基材(A)使用之前述環烯烴,可舉出例如環戊二烯、二環戊二烯、降莰二烯等。
本實施形態中,基材(A)與多酚化合物(B)之質量比[基材(A):多酚化合物(B)]為5:95~95:5。基材(A)與多酚化合物(B)之質量比若在該範圍以外,則耐蝕刻性低下,此外,膜之缺陷變多,獲得之阻劑圖型係惡化。此外,作為前述質量比,由缺陷低減及蝕刻耐性之觀點來看,為31:69~95:5係較佳,51:49~95:5係更佳。
[多酚化合物(B)]
本實施形態中,多酚化合物(B)為分子內具有複數酚性羥基化合物之化合物。多酚化合物(B)為下述式(1)所表示之化合物或具有下述式(2)所表示之結構之樹脂係較佳。
多酚化合物(B)由於與基材(A)之親和性高、耐熱性高、玻璃轉移溫度低、分子量低、蝕刻耐性高,而可減低膜之缺陷,可使用於高靈敏度且可賦予良好阻劑圖型形狀之阻劑組成物等。
本實施形態中之多酚化合物(B)較佳係具有包含鹵素原子之一價之基。由於具有包含鹵素原子之一價之基,可提高極紫外線(EUV)之吸收,並使EUV之敏化作用表現。作為鹵素原子,氟、溴、及碘係較佳,由提高敏化能之觀點來看,氟、碘係較佳,其中,碘係敏化作用最高而較佳。
作為包含鹵素原子之一價之基係未受特別限定,然而,例如,可舉出具有以鹵素原子取代之碳數1~30之直鏈狀烴基、以鹵素原子取代之碳數3~30之分岐狀烴基、以鹵素原子取代之碳數3~30之脂環式烴基、以鹵素原子取代之碳數6~30之芳香族基或以鹵素原子取代之碳數6~30之芳香族基之基等。上述之中,由耐熱性之觀點來看,具有以鹵素原子取代之碳數3~30之分岐狀烴基、以鹵素原子取代之碳數3~30之脂環式烴基、以鹵素原子取代之碳數6~30之芳香族基或以鹵素原子取代之碳數6~30之芳香族基之基係較佳,具有以鹵素原子取代之碳數3~30之脂環式烴基、以碘原子取代之碳數6~30之芳香族基或以鹵素原子取代之碳數6~30之芳香族基之基係更佳,具有以鹵素原子取代之碳數6~30之芳香族基之基係又更佳。
作為包含鹵素原子之一價之基之較佳例,係可舉出氟基、氟甲基、二氟甲基、三氟甲基、羥基六氟丙基、氯基、氯甲基、二氯甲基、三氯甲基、羥基六氯丙基、溴基、溴甲基、二溴甲基、三溴甲基、羥基六溴丙基、碘基、碘甲基、二碘甲基、三碘甲基、羥基六碘丙基。
此外,本說明書中,所謂「取代」,係除非另有特別定義,否則為官能基中之一個以上的氫原子,被取代基取代的意思。作為「取代基」,可舉出鹵素原子、羥基、氰基、硝基、胺基、巰基、雜環基、碳數1~20之直鏈狀脂肪族烴基、碳數3~20之分岐狀脂肪族烴基、碳數3~20之環狀脂肪族烴基、碳數6~20之芳基、碳數7~30之芳烷基、碳數1~20之烷氧基、碳數0~20之胺基、碳數2~20之烯基、碳數1~20之醯基、碳數2~20之烷氧基羰基、碳數1~20之烷醯氧基、碳數7~30之芳醯氧基或碳數1~20之烷矽基。
本實施形態中之多酚化合物(B)較佳係進行衍生物化來使用。藉由如此之衍生物化,可賦予更良好的阻劑圖型形狀。前述衍生物係未受到限定,然而可舉出導入解離性基者或導入交聯性基者等,導入此等之基之多酚化合物(B)係可藉由光或酸等的作用來表現解離反應或交聯反應。
此處,所謂「解離性基」,係指在觸媒存在下或無觸媒下解離之基。所謂酸解離性基,係指於酸的存在下開裂,於鹼可溶性基等產生變化之特性基。作為鹼可溶性基,係未受特別限定,然而,例如,可舉出具有酚性羥基之基、具有羧基之基、具有磺酸基之基、具有六氟異丙醇基之基等,其中,由導入試藥之入手容易性之觀點來看,酚性羥基及羧基係較佳,酚性羥基係特佳。酸解離性基係為了使高靈敏度・高解析度之圖型形成成為可能,係以具有在酸的存在下會發生連鎖性開裂反應之性質者為較佳。作為酸解離性基,係未受特別限定,然而,例如,可從被提案的KrF或ArF用的化學增幅型阻劑組成物中所用的羥基苯乙烯樹脂、(甲基)丙烯酸樹脂等之中適當地選擇使用即可。
作為酸解離性基之較佳例,係可舉出具有藉由酸而解離之性質之由1-取代乙基、1-取代-n-丙基、1-分岐烷基、矽烷基、醯基、1-取代烷氧基甲基、環狀醚基、烷氧基羰基及烷氧基羰基烷基所構成之群所選出之基。
本實施形態中所謂「交聯性基」,係指於觸媒存在下或無觸媒下進行交聯之基。作為交聯性基係未受特別限定,然而,例如,可舉出碳數1~20之烷氧基、具有烯丙基之基、具有(甲基)丙烯醯基之基、具有環氧(甲基)丙烯醯基之基、具有羥基之基、具有氨基甲酸酯(甲基)丙烯醯基之基、具有環氧丙基之基、具有含乙烯基苯基甲基之基、具有含有各種炔基之基之基、具有碳-碳雙鍵之基、具有碳-碳三鍵之基、及包含此等之基之基等。作為前述包含此等之基之基,係可適宜地舉出上述之基之烷氧基-ORx (Rx 為具有烯丙基之基、具有(甲基)丙烯醯基之基、具有環氧(甲基)丙烯醯基之基、具有羥基之基、具有氨基甲酸酯(甲基)丙烯醯基之基、具有環氧丙基之基、具有含乙烯基苯基甲基之基、具有含有各種炔基之基之基、具有碳-碳雙鍵之基、具有碳-碳三鍵之基、及包含此等之基之基。)。
作為具有烯丙基之基,係未受特別限定,然而,例如,可舉出下述式(X-1)所表示之基。

(式(X-1)中,nX1 為1~5之整數。)
作為具有(甲基)丙烯醯基之基,係未受特別限定,然而,例如,可舉出下述式(X-2)所表示之基。

(式(X-2)中,nX2 為1~5之整數、RX 為氫原子或甲基。)
作為具有環氧(甲基)丙烯醯基之基,係未受特別限定,然而,例如,可舉出下述式(X-3)所表示之基。此處,所謂環氧(甲基)丙烯醯基,係指環氧(甲基)丙烯酸酯與羥基反應而生成之基。

(式(X-3)中,nx3 為0~5之整數,RX 為氫原子或甲基。)
作為具有氨基甲酸酯(甲基)丙烯醯基之基,係未受特別限定,然而,例如,可舉出下述式(X-4)所表示之基。

(一般式(X-4)中,nx4 為0~5之整數,s為0~3之整數,RX 為氫原子或甲基。)
作為具有羥基之基,係未受特別限定,然而,例如,可舉出下述式(X-5)所表示之基。

(一般式(X-5)中,nx5 為1~5之整數。)
作為具有環氧丙基之基,係未受特別限定,然而,例如,可舉出下述式(X-6)所表示之基。

(式(X-6)中,nx6 為1~5之整數。)
作為具有含乙烯基苯基甲基之基,係未受特別限定,然而,例如,可舉出下述式(X-7)所表示之基。

(式(X-7)中,nx7 為1~5之整數。)
作為具有各種炔基之基,係未受特別限定,然而,例如,可舉出下述式(X-8)所表示之基。

(式(X-8)中,nx8 為1~5之整數。)
作為前述含有碳-碳雙鍵之基,可舉出例如,(甲基)丙烯醯基、取代或非取代之乙烯基苯基、下述式(X-9-1)所表示之基等。此外,作為前述含有碳-碳三鍵之基,可舉出例如,取代或非取代之乙炔基、取代或非取代之炔丙基、下述式(X-9-2)、(X-9-3)所表示之基等。
前述式(X-9-1)中,RX9A 、RX9B 及RX9C 係各自獨立為氫原子或碳數1~20之1價之烴基。前述式(X-9-2)、(X-9-3)中,RX9D 、RX9E 及RX9F 係各自獨立為氫原子或碳數1~20之1價之烴基。
上述之中,由紫外線硬化性之觀點來看,(甲基)丙烯醯基、環氧(甲基)丙烯醯基、氨基甲酸酯(甲基)丙烯醯基、具有環氧丙基之基、含有苯乙烯基之基係較佳,(甲基)丙烯醯基、環氧(甲基)丙烯醯基、氨基甲酸酯(甲基)丙烯醯基係更佳,(甲基)丙烯醯基係又更佳。此外,耐熱性之觀點來看,具有各種炔基之基亦佳。
此外,將本實施形態之組成物定為正型之情況,基材(A)及多酚化合物(B)中之至少任一者係具有解離性基,或,亦可併用藉由曝光之作用產生對於顯影液之溶解性之變化之添加劑。同樣地,將本實施形態之組成物定為負型之情況,可額外併用交聯劑,或基材(A)及多酚化合物(B)中之至少任一者亦可具有交聯性基。
(式(1)所表示之化合物)
本實施形態中,作為多酚化合物(B),可使用下述式(1)所表示之化合物。式(1)所表示之化合物雖然相較之下為低分子量,由於其結構之剛度而具有高的耐熱性,故可使用於高溫烘烤條件。此外,由於分子中具有3級碳或4級碳,結晶性受到抑制,故適宜作為微影用膜或阻劑用膜之製造中所使用之微影用組成物或阻劑組成物。
本實施形態中,式(1)所表示之化合物之分子量,由使用組成物所形成之膜之缺陷之減低,及,良好的圖型形狀之觀點來看,200~9900係較佳,200~4900係又更佳,200~2900係特佳。前述重量平均分子量係可使用利用GPC測定之聚苯乙烯換算之重量平均分子量之值。
此外,下述式(1)所表示之化合物係由於對於安全溶媒之溶解性高、耐熱性及蝕刻耐性良好,故若形成使用包含該化合物之組成物之膜,則可獲得良好的阻劑圖型形狀。此外,式(1)所表示之化合物由於係相較之下具有高的碳濃度之化合物,故可賦予使用其所獲得之膜高的蝕刻耐性。

(式(1)中,RY 為氫原子、可具有取代基之碳數1~30之烷基或可具有取代基之碳數6~30之芳基;
RZ 為可具有取代基之碳數1~60之N價之基或單鍵;
RT 係各自獨立為可具有取代基之碳數1~30之烷基、可具有取代基之碳數6~30之芳基、可具有取代基之碳數2~30之烯基、可具有取代基之碳數2~30之炔基、可具有取代基之碳數1~30之烷氧基、鹵素原子、硝基、胺基、羧酸基、交聯性基、解離性基、巰基或羥基(惟,RT 中之至少一個係包含交聯性基、解離性基,或,羥基),前述烷基、前述芳基、前述烯基、前述炔基、前述烷氧基係可包含醚鍵、酮鍵或酯鍵;
X為氧原子、硫原子或無交聯;
m係各自獨立為0~9之整數(惟,m中之至少一個為1~9之整數);
N為1~4之整數(惟,N為2以上之整數時,N個[ ]內之結構式可為相同亦可為不同);
r係各自獨立為0~2之整數)。
式(1)中,關於RY ,作為可具有取代基之碳數1~30之烷基,例如,可為無取代之甲基、乙基、n-丙基、i-丙基、n-丁基、i-丁基、t-丁基、環丙基、環丁基等,可舉出具有鹵素原子、硝基、胺基、巰基、羥基或羥基之氫原子被酸解離性基取代之基等的取代基之甲基、乙基、n-丙基、i-丙基、n-丁基、i-丁基、t-丁基、環丙基、環丁基等。
作為可具有取代基之碳數6~30之芳基,例如,可為無取代之苯基、萘基、聯苯基等,可舉出具有鹵素原子、硝基、胺基、巰基、羥基或羥基之氫原子被酸解離性基取代之基等的取代基之苯基、萘基、聯苯基等。
式(1)中,關於Rz ,前述所謂N價之基,係表示N=1之情況為可具有取代基之碳數1~60之烷基,N=2之情況為碳數1~30之伸烷基,N=3之情況為碳數2~60之鏈烷丙基,N=4之情況為碳數3~60之鏈烷四基。作為前述n價之基,例如,可舉出具有直鏈狀烴基、分岐狀烴基或脂環式烴基者等。此處,前述脂環式烴基之中,亦包含有橋脂環式烴基。此外,前述N價之基亦可具有碳數6~60之芳香族基。
此外,前述N價之烴基係亦可具有脂環式烴基、雙鍵、雜原子或者碳數6~60之芳香族基。此處,前述脂環式烴基之中,亦包含有橋脂環式烴基。
作為可具有取代基之碳數6~60之基,例如,可為無取代之苯基、萘基、聯苯基、蒽基、芘基、環己基、環十二烷基、二環戊基、三環癸基、金剛烷基、伸苯基、萘二基、聯苯二基、蒽二基、芘二基、環己烷二基、環十二烷二基、二環戊烷二基、三環癸烷二基、金剛烷二基、苯三基、萘三基、聯苯三基、蒽三基、芘三基、環己烷三基、環十二烷三基、二環戊烷三基、三環癸烷三基、金剛烷三基、苯四基、萘四基、聯苯四基、蒽四基、芘四基、環己烷四基、環十二烷四基、二環戊烷四基、三環癸烷四基、金剛烷四基等,或者,可舉出具有鹵素原子、硝基、胺基、巰基、羥基或羥基之氫原子被酸解離性基取代之基等的取代基之苯基、萘基、聯苯基、蒽基、芘基、環己基、環十二烷基、二環戊基、三環癸基、金剛烷基、伸苯基、萘二基、聯苯二基、蒽二基、芘二基、環己烷二基、環十二烷二基、二環戊烷二基、三環癸烷二基、金剛烷二基、苯三基、萘三基、聯苯三基、蒽三基、芘三基、環己烷三基、環十二烷三基、二環戊烷三基、三環癸烷三基、金剛烷三基、苯四基、萘四基、聯苯四基、蒽四基、芘四基、環己烷四基、環十二烷四基、二環戊烷四基、三環癸烷四基、金剛烷四基等。作為Rz ,由高蝕刻耐性之觀點來看,作為前述碳數6~60之芳香族基,具有無取代或具有取代基之苯基、萘基、聯苯基、環己基中之至少一者係較佳。此外,由高靈敏度化之觀點來看,作為Rz ,具有鹵素原子且具有碳數6~60之芳香族基係較佳,具有鹵素原子且至少具有苯基、萘基、聯苯基及環己基中之至少一者係又更佳,具有碘原子,且至少具有苯基、萘基、聯苯基及環己基中之至少一者係特佳。
式(1)中,關於RT ,係為可具有取代基之碳數1~30之烷基,例如,可為無取代之甲基、乙基、n-丙基、i-丙基、n-丁基、i-丁基、t-丁基、環丙基、環丁基等,或者,可舉出具有鹵素原子、硝基、胺基、巰基、羥基或羥基之氫原子被酸解離性基取代之基等的取代基之甲基、乙基、n-丙基、i-丙基、n-丁基、i-丁基、t-丁基、環丙基、環丁基等。
可具有取代基之碳數6~30之芳基,例如,可為無取代之苯基、萘基、聯苯基等,或者,可舉出具有鹵素原子、硝基、胺基、巰基、羥基或羥基之氫原子被酸解離性基取代之基等的取代基之苯基、萘基、聯苯基等。
可具有取代基之碳數2~30之烯基,例如,可為無取代之丙烯基、丁烯基等,或者,可舉出具有鹵素原子、硝基、胺基、巰基、羥基或羥基之氫原子被酸解離性基取代之基等的取代基之丙烯基、丁烯基。
可具有取代基之碳數2~30之炔基,例如,可為無取代之丙炔基、丁炔基等,或者,可舉出具有鹵素原子、硝基、胺基、巰基、羥基或羥基之氫原子被酸解離性基取代之基等的取代基之丙炔基、丁炔基。
可具有取代基之碳數1~30之烷氧基,例如,可為無取代之甲氧基、乙氧基、丙氧基、環己氧基、苯氧基、萘氧基聯苯基等,或者,可舉出具有鹵素原子、硝基、胺基、巰基、羥基或羥基之氫原子被酸解離性基取代之基等的取代基之甲氧基、乙氧基、丙氧基、環己氧基、苯氧基、萘氧基等。
作為交聯性基、解離性基,可舉出上述者。
式(1)中,r=0之情況,括弧內所示之環狀結構為苯環,r=1之情況,括弧內所示之環狀結構為萘基環。r=2之情況,括弧內所示之環狀結構為蒽環、菲環等的三環結構。
-式(1-1)所表示之化合物-
本實施形態中,式(1)所表示之化合物,由耐熱性及溶媒溶解性之觀點來看,為下述式(1-1)所表示之化合物係較佳。
前述(1-1)式中,R0 為氫原子、可具有取代基之碳數1~30之烷基或可具有取代基之碳數6~30之芳基。R0 為氫原子、可具有取代基之碳數1~30之直鏈狀、分岐狀或者環狀之烷基或可具有取代基之碳數6~30之芳基之情況,耐熱性係相較之下變高,溶媒溶解性有提高之傾向。此外,R0 係由抑制氧化分解並抑制化合物之著色、使耐熱性及溶媒溶解性提高之觀點來看,為碳數1~30之直鏈狀、分岐狀或者環狀之烷基或碳數6~30之芳基係較佳。
R1 為碳數1~60之n價之基或單鍵,各個芳香環係透過R1 鍵結。
R2 ~R5 係各自獨立為可具有取代基之碳數1~30之烷基、可具有取代基之碳數6~30之芳基、可具有取代基之碳數2~30之烯基、可具有取代基之碳數2~30之炔基、可具有取代基之碳數1~30之烷氧基、鹵素原子、硝基、胺基、羧酸基、交聯性基、解離性基、巰基或、羥基,前述烷基、前述芳基、前述烯基、前述炔基、前述烷氧基係可包含醚鍵、酮鍵或酯鍵,此處,R2 ~R5 中之至少一個係包含解離性基、交聯性基、羥基。此外,前述n價之基,係可使用與上述之N價之基相同者。
m2 及m3 係各自獨立為0~8之整數,m4 及m5 係各自獨立為0~9之整數。
n為1~4之整數。此處,n為2以上之整數時,n個[ ]內之結構式可為相同亦可為不同。
p2 ~p5 係各自獨立為0~2之整數。
此處,前述烷基、烯基、炔基及烷氧基可為直鏈狀、分岐狀或者環狀之基。
前述式(1-1)所表示之化合物雖然相較之下為低分子量,然而由於其結構之剛直度而具有高的耐熱性,故於高溫烘烤條件下亦可使用。此外,分子中具有3級碳或4級碳,結晶性係被抑制,適宜用於微影用組成物中。
此外,前述式(1-1)所表示之化合物係由於對於安全溶媒之溶解性高、耐熱性及蝕刻耐性良好,故包含前述式(1-1)所表示之化合物之用於形成微影用膜之組成物及用於形成阻劑膜用之組成物,係可進一步賦予良好的阻劑圖型形狀。此外,前述式(1-1)所表示之化合物由於係相較之下具有高的碳濃度之化合物,故亦可賦予高蝕刻耐性。
前述式(1-1)所表示之化合物,由進行交聯之容易度與對於有機溶媒之溶解性之觀點來看,為下述式(1-1-2)所表示之化合物係較佳。
式(1-1-2)中,
R0 、R1 、R4 、R5 、n、p2 ~p5 、m4 及m5 係與前述為相同意義,
R6 ~R7 係各自獨立為可具有取代基之碳數1~30之烷基、可具有取代基之碳數6~30之芳基、可具有取代基之碳數2~30之烯基、可具有取代基之碳數2~30之炔基、鹵素原子、硝基、胺基、羧酸基、巰基,
R10 ~R11 係各自獨立為解離性基、交聯性基、氫原子,
m6 及m7 係各自獨立為0~7之整數。
此外,前述式(1-1-2)所表示之化合物,由原料之供給性之觀點來看,為下述式(1a)所表示之化合物係較佳。
前述式(1a)中,R0 ~R5 、m2 ~m5 及n係與前述式(1-1)所說明者為相同意義。
前述式(1a)所表示之化合物,由對於有機溶媒之溶解性之觀點來看,為下述式(1b)所表示之化合物係更佳。
前述式(1b)中,R0 、R1 、R4 、R5 、m4 、m5 、n係與前述式(1-1)所說明者為相同意義, R6 、R7 、R10 、R11 、m6 、m7 係與前述式(1-1-2)所說明者為相同意義。
前述式(1b)所表示之化合物,由對於有機溶媒之溶解性之觀點來看,為下述式(1c)所表示之化合物係又更佳。
前述式(1c)中,R0 、R1 、R4 、R5 、m4 、m5 、n係與前述式(1-1)所說明者為相同意義,R6 、R7 、R10 、R11 、m6 、m7 係與前述式(1-1-2)所說明者為相同意義。R12 ,R13 係各自獨立表示解離性基、交聯性基、氫原子。
前述式(1)所表示之化合物,由進行交聯之容易度與對於有機溶媒之溶解性之觀點來看,為下述式(1-2-1)所表示之化合物係較佳。
式(1-2-1)中,各基係如以下所示。
R0A 為氫原子、可具有取代基之碳數1~30之烷基或可具有取代基之碳數6~30之芳基。
R1A 為可具有取代基之碳數1~60之nA 價之基或單鍵,
nA 為1~4之整數,此處,式(1-2)中,nA 為2以上之整數時,
nA 個[ ]內之結構式可為相同亦可為不同。此外,前述nA 價之基,係可使用與上述之N價之基相同者。
XA 係各自獨立表示氧原子、硫原子或無交聯。此處,XA 由於有表現優異之耐熱性之傾向,故較佳為氧原子或硫原子,更佳為氧原子。XA ,由溶解性之觀點來看,為無交聯係較佳。
qA 係各自獨立為0或1。
R3A 為可具有取代基之碳數1~30之直鏈狀、分岐狀或者環狀之烷基、可具有取代基之碳數6~30之芳基、可具有取代基之碳數2~30之烯基、可具有取代基之碳數2~30之炔基、鹵素原子、硝基、胺基、羧酸基、巰基,於同一萘基環或苯環中,可為相同亦可為相異。
R4A 係各自獨立為解離性基、交聯性基、氫原子,
m6A 係各自獨立為0~5之整數。
此外,前述式(1-2-1)所表示之化合物,由原料之供給性之觀點來看,為下述式(2a)所表示之化合物係較佳。
前述式(2a)中,R2A 係各自獨立為可具有取代基之碳數1~30之直鏈狀、分岐狀或者環狀之烷基、可具有取代基之碳數6~30之芳基、可具有取代基之碳數2~30之烯基、可具有取代基之碳數2~30之炔基、可具有取代基之碳數1~30之烷氧基、鹵素原子、硝基、胺基、羧酸基、交聯性基、解離性基、巰基、羥基或羥基之氫原子被碳數2~30之炔基取代之基,前述烷基、前述芳基、前述烯基、前述炔基、前述烷氧基係可包含醚鍵、酮鍵或酯鍵,此處,R2A 中之至少一個係包含交聯性基、解離性基、羥基。
m2A 係各自獨立為0~7之整數。惟,至少1個m2A 為1~7之整數。
XA 、R0A ~R1A 、nA 係與前述式(1-2-1)所說明者為相同意義。
此外,前述式(1-2-1)所表示之化合物,由對於有機溶媒之溶解性之觀點來看,為下述式(2b)所表示之化合物係更佳。
前述式(2b)中,XA 、R0A 、R1A 、R3A 、R4A 、m6A 及nA 係與前述式(1-2-1)所說明者為相同意義。
此外,前述式(1-2-1)所表示之化合物,由對於有機溶媒之溶解性之觀點來看,為下述式(2c)所表示之化合物係又更佳。
前述式(2c)中,XA 、R0A 、R1A 、R3A 、R4A 、m6A 及nA 係與前述式(1-2-1)所說明者為相同意義。
前述式(1)所表示之化合物係於以下例示,然而並不限定於此等。例如,亦可使用國際公開WO2013/024778公報、國際公開WO2015/137486公報或國際公開WO2016/158458公報、國際公開WO2017/038643公報、國際公開WO2017/038645公報、國際公開WO2017/038979公報、國際公開WO2017/043561公報、國際公開WO2017/111165公報、國際公開WO2017/135498公報、國際公開WO2017/155495公報、日本特開2018-15460所記載之化合物。
此外,前述式(1-2-1)所表示之化合物,由兼具高溶解性、高靈敏度及高蝕刻耐性之觀點來看,為下述式(3)所表示之化合物係更佳。

(式(3)中,A為可具有取代基之碳數1~60之N價之基,Rx係各自獨立為可具有取代基之碳數1~30之烷基、可具有取代基之碳數6~30之芳基、可具有取代基之碳數2~30之烯基、可具有取代基之炔基、可具有取代基之碳數1~30之烷氧基、鹵素原子、硝基、胺基、羧酸基、交聯性基、解離性基、巰基或羥基(惟,Rx中之至少一個係包含碘);R4A 係各自獨立為解離性基、交聯性基、氫原子,R5A 係各自獨立為可具有取代基之碳數1~30之烷基、可具有取代基之碳數6~30之芳基、可具有取代基之碳數2~30之烯基、可具有取代基之炔基、可具有取代基之碳數1~30之烷氧基、鹵素原子、硝基、胺基、羧酸基、交聯性基、解離性基、巰基或羥基,R6A 係各自獨立為氫原子、可具有取代基之碳數1~30之烷基、可具有取代基之碳數6~30之芳基、可具有取代基之碳數2~30之烯基、可具有取代基之炔基、可具有取代基之碳數1~30之烷氧基、鹵素原子、硝基、胺基、羧酸基、交聯性基、解離性基、巰基或羥基,
m係各自獨立為1~20之整數;N係與於前述式(1)所說明者為相同意義。)
此外,前述式(3)所表示之化合物,由更進一步賦予高溶解性之觀點來看,為下述式(3-1)所表示之化合物係更佳。

(前述式(3-1)中,A、Rx、R5A 、R6A 、m、R4A 係與前述式(3)所說明者為相同意義。)
此外,前述式(3-1)所表示之化合物,由更進一步賦予高溶解性之觀點來看,為下述式(3-2)所表示之化合物係更佳。

(前述式(3-2)中,A、Rx、R4A 、R5A 、m係與前述式(3-1)所說明者為相同意義。)
此外,前述式(3)所表示之化合物,原料入手之觀點來看,為下述式(3-0)所表示之化合物係較佳。

(前述式(3-0)中,A、Rx、m、R4A 、N係與前述式(3)所說明者為相同意義。)
(具有式(2)所表示之結構之樹脂)
將前述式(1)所表示之化合物作為單體所獲得之樹脂亦可作為組成物使用。該樹脂係例如,可藉由使前述式(1)所表示之化合物與具有交聯反應性之化合物反應而獲得。
作為將前述式(1)所表示之化合物作為單體所獲得之樹脂,例如,可舉出以下式(2)所表示之樹脂。亦即,本實施形態之組成物可為含有具有下述式(2)所表示之結構之樹脂者。

(式(2)中,L為可具有取代基之碳數1~30之伸烷基、可具有取代基之碳數6~30之伸芳基、可具有取代基之碳數1~30之伸烷氧基或單鍵,前述伸烷基、前述伸芳基、前述伸烷氧基係可包含醚鍵、酮鍵或酯鍵;
RY 為氫原子、碳數1~30之烷基或碳數6~30之芳基;
RZ 為碳數1~60之N價之基或單鍵;
RT 係各自獨立為可具有取代基之碳數1~30之烷基、可具有取代基之碳數6~30之芳基、可具有取代基之碳數2~30之烯基、可具有取代基之碳數2~30之炔基、可具有取代基之碳數1~30之烷氧基、鹵素原子、硝基、胺基、羧酸基、酸交聯性基、酸解離性基、巰基或羥基(惟,RT 中之至少一個係包含交聯性基、解離性基、羥基),前述烷基、前述芳基、前述烯基、前述炔基、前述烷氧基係可包含醚鍵、酮鍵或酯鍵;、
X為氧原子、硫原子或無交聯;
m係各自獨立為0~9之整數(惟,m中之至少一個為1~9之整數);
N為1~4之整數(惟,N為2以上之整數時,N個[ ]內之結構式可為相同亦可為不同);
r係各自獨立為0~2之整數。)
式(2)中,L為可具有取代基之碳數1~30之伸烷基、可具有取代基之碳數6~30之伸芳基、可具有取代基之碳數1~30之伸烷氧基或單鍵,前述伸烷基、前述伸芳基、前述伸烷氧基係可包含醚鍵、酮鍵或酯鍵。前述伸烷基、伸烷氧基可為直鏈狀、分岐狀或者環狀之基。
RZ 、RY 、RY 、m、r、N係與前述式(1)之中者為相同意義。
本實施形態中,具有式(2)所表示之結構之樹脂之重量平均分子量,由使用組成物所形成之膜之缺陷之減低,及,良好的圖型形狀之觀點來看,300~10000係較佳,300~5000係又更佳,300~3000係特佳。前述重量平均分子量係可使用利用GPC測定之聚苯乙烯換算之重量平均分子量之值。
-具有式(2)所表示之結構之樹脂之製造方法-
具有式(2)所表示之結構之樹脂係可藉由使前述式(1)所表示之化合物與具有交聯反應性之化合物反應而獲得。作為具有交聯反應性之化合物,若為可使前述式(1)所表示之化合物寡聚物化或聚合物化之化合物,則無特別限制地可使用周知者。作為具有交聯反應性之化合物之具體例,例如,可舉出醛、酮、羧酸、羧酸鹵化物、含有鹵素之化合物、氨基化合物、亞氨基化合物、異氰酸酯、不飽和烴基含有化合物等,然而並不特別限定於此等。
作為前述具有式(2)所表示之結構之樹脂之具體例,例如,可舉出藉由將前述式(1)所表示之化合物與作為具有交聯反應性之化合物之醛及/或酮之縮合反應等,進行酚醛化後之樹脂。
此外,具有式(2)所表示之結構之樹脂亦可於前述式(1)所表示之化合物之合成反應時獲得。例如,於合成前述式(1)所表示之化合物時,前述式(1)所表示之化合物與醛或酮進行縮合反應,獲得具有式(2)所表示之結構之樹脂。
[溶媒(S)]
本實施形態中之溶媒若為至少可溶解上述之基材(A)及多酚化合物(B)者,則可適宜使用習知者。作為溶媒之具體例,係未受特別限定,然而,例如,可舉出乙二醇單甲基醚乙酸酯、乙二醇單乙醚乙酸酯、乙二醇單-n-丙基醚乙酸酯、乙二醇單-n-丁基醚乙酸酯等的乙二醇單烷基醚乙酸酯類;乙二醇單甲基醚、乙二醇單乙醚等的乙二醇單烷基醚類;丙二醇單甲基醚乙酸酯(PGMEA)、丙二醇單乙醚乙酸酯、丙二醇單-n-丙基醚乙酸酯、丙二醇單-n-丁基醚乙酸酯等的丙二醇單烷基醚乙酸酯類;丙二醇單甲基醚(PGME)、丙二醇單乙醚等的丙二醇單烷基醚類;乳酸甲酯、乳酸乙酯、乳酸n-丙酯、乳酸n-丁酯、乳酸n-戊酯等的乳酸酯類;乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸n-丙酯、乙酸n-丁酯、乙酸n-戊酯、乙酸n-己酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯等的脂肪族羧酸酯類;3-甲氧基丙酸甲酯、3-甲氧基丙酸乙酯、3-乙氧基丙酸甲酯、3-乙氧基丙酸乙酯、3-甲氧基-2-甲基丙酸甲酯、3-甲氧基丁基乙酸酯、3-甲基-3-甲氧基丁基乙酸酯、3-甲氧基-3-甲基丙酸丁酯、3-甲氧基-3-甲基酪酸丁酯、乙醯乙酸甲酯、丙酮酸甲酯、丙酮酸乙酯等的其他的酯類;甲苯、二甲苯等的芳香族烴類;丙酮、2-丁酮、2-庚酮、3-庚酮、4-庚酮、環戊酮(CPN)、環己酮(CHN)等的酮類;N,N-二甲基甲醯胺、N-甲基乙醯胺、N,N-二甲基乙醯胺、N-甲基吡咯烷酮等的醯胺類;γ-內酯等的內酯類等,然而並未受到特別限定。本實施形態中所使用之溶媒,為安全溶媒係較佳,更佳為係由PGMEA、PGME、CHN、CPN、2-庚酮、苯甲醚、乙酸丁酯及乳酸乙酯所選出之至少1種,又更佳係由PGMEA、PGME、CHN、CPN及乳酸乙酯所選出之至少一種。
本實施形態中,固形成分之量與溶媒之量係未受特別限定,然而相對於固形成分之量與溶媒之合計質量,固形成分1~80質量%及溶媒20~99質量%係較佳,更佳為固形成分1~50質量%及溶媒50~99質量%,又更佳為固形成分2~40質量%及溶媒60~98質量%,特佳為固形成分2~10質量%及溶媒90~98質量%。
[酸產生劑(C)]
本實施形態之組成物中,較佳為包含一種以上之酸產生劑(C),該酸產生劑(C)為藉由選自於可視光線、紫外線、準分子雷射、電子束、極紫外線(EUV)、X線及離子束之任意之放射線之照射而直接或間接產生酸者。酸產生劑(C)係未受特別限定,然而,例如,可使用國際公開WO2013/024778號所記載者。酸產生劑(C)係可單獨或使用2種以上。
酸產生劑(C)之使用量為固形成分全質量之0.001~49質量%係較佳,1~40質量%係更佳,3~30質量%係又更佳,10~25質量%係特佳。藉由於前述範圍內使用酸產生劑(C),可獲得高靈敏度且低邊緣粗糙度之圖型輪廓。本實施形態中,系內若產生酸,則酸之產生方法不受限定。若使用準分子雷射取代g線、i線等的紫外線,更微細之加工係為可能,此外,若以電子束、極紫外線、X線、離子束作為高能量線使用,則更進一步之微細加工係為可能。
[交聯劑(G)]
本實施形態中,組成物中可含有一種以上之交聯劑(G)。交聯劑(G)係至少可與基材(A)或多酚化合物(B)中之任一者交聯之化合物的意思。作為前述交聯劑(G),為於酸產生劑(C)產生之酸的存在下,可使基材(A)於分子內或分子間交聯之酸交聯劑係較佳。作為如此之酸交聯劑,例如可舉出具有可與基材(A)交聯之1種以上之基(以下,稱為「交聯性基」。)之化合物。
作為前述交聯性基,可舉出例如(i)羥基(碳數1~6之烷基)、碳數1~6之烷氧基(碳數1~6之烷基)、乙酸基(碳數1~6之烷基)等的羥基烷基或由該等所衍生之基;(ii)甲醯基、羧基(碳數1~6之烷基)等的羰基或由該等所衍生之基;(iii)二甲基氨基甲基、二乙基氨基甲基、二羥甲基氨基甲基、二羥乙基氨基甲基、嗎啉基甲基等的含有含氮基之基;(iv)環氧丙基醚基、環氧丙基酯基、環氧丙基胺基等的含有環氧丙基之基;(v)由苄氧基甲基、苯甲醯氧基甲基等的碳數1~6之烯丙氧基(碳數1~6之烷基)、碳數1~6之芳烷氧基(碳數1~6之烷基)等之芳香族基所衍生之基;(vi)乙烯基、異丙烯基等的含有聚合性多重鍵之基等。作為本實施形態中之交聯劑(G)之交聯性基,羥基烷基、及烷氧基烷基等係較佳,烷氧基甲基係特佳。
作為具有前述交聯性基之交聯劑(G),係未受特別限定,然而,例如,可使用國際公開WO2013/024778號所記載之酸交聯劑。交聯劑(G)係可單獨或使用2種以上。
本實施形態中,交聯劑(G)之使用量為固形成分全質量之0.5~49質量%係較佳,0.5~40質量%係更佳,1~30質量%係又更佳,2~20質量%係特佳。若使前述交聯劑(G)之摻合比例定為0.5質量%以上,則可使對於阻劑膜之鹼顯影液之溶解性之抑制效果提高、殘膜率下降,可抑制圖型之膨潤或曲折之產生,故較佳,另一方面,若定為50質量%以下,則可抑制作為阻劑之耐熱性之下降故較佳。
[酸擴散控制劑(E)]
本實施形態中,可將酸擴散控制劑(E)摻合於本實施形態之組成物中,該酸擴散控制劑(E)係具有控制藉由放射線照射而由酸產生劑所產生之酸之於阻劑膜中之擴散,並阻止在未曝光領域中不良化學反應之作用等。藉由使用酸擴散控制劑(E),可使本實施形態之組成物之儲藏穩定性提高。此外,藉由使用酸擴散控制劑(E),可使使用本實施形態之組成物所形成之膜之解析度提高的同時,可抑制因放射線照射前之靜置時間與放射線照射後之靜置時間之變動所造成之阻劑圖型之線寬變化,而成為具極優良之製程穩定性者。作為酸擴散控制劑(E),係未受特別限定,然而可舉出含氮原子之鹼性化合物、鹼性鋶化合物、鹼性碘鎓化合物等的放射線分解性鹼性化合物。
作為酸擴散控制劑(E)係未受特別限定,然而,例如,可使用國際公開WO2013/024778號所記載者。酸擴散控制劑(E)係可單獨或使用2種以上。
酸擴散控制劑(E)之摻合量為固形成分全質量之0.001~49質量%係較佳,0.01~10質量%係更佳,0.01~5質量%係又更佳,0.01~3質量%係特佳。在前述範圍內,則可防止解析度之降低、圖型形狀、尺寸保真度等的劣化。此外,即使自電子束照射至放射線照射後加熱為止之靜置時間變長,圖型上層部之形狀亦不會劣化。此外,摻合量若為10質量%以下,則可防止靈敏度、未曝光部之顯影性等的降低。此外,藉由使用如此之酸擴散控制劑,係在阻劑組成物之儲藏穩定性係提高,且解析度提高之同時,仍可抑制因放射線照射前之靜置時間、放射線照射後之靜置時間之變動所造成之阻劑圖型之線寬變化,而成為具極優良之製程穩定性者。
[其他成分(F)]
本實施形態之組成物中,作為其他成分(F),依據需要,可添加1種或2種以上之溶解促進劑、溶解控制劑、敏化劑、界面活性劑及有機羧酸或磷之含氧酸或者其衍生物等的各種添加劑。
(溶解促進劑)
溶解促進劑係具有於固形成分對於顯影液之溶解性過低之情況中,提高該溶解性,使顯影時之前述化合物之溶解速度適度地增高之作用之成分。作為前述溶解促進劑,低分子量者係較佳,例如,可舉出低分子量之酚性化合物。作為低分子量之酚性化合物,可舉出例如,雙酚類、三(羥基苯基)甲烷等。此等之溶解促進劑可單獨使用,或者將兩種以上混合使用。
溶解促進劑之摻合量係依據所使用之前述固形成分之種類適宜調節,然而為固形成分全質量之0~49質量%係較佳,0~5質量%係更佳,0~1質量%係又更佳,0質量%係特佳。
(溶解控制劑)
溶解控制劑係於固形成分對於顯影液之溶解性過高之情況中,控制該溶解性,具有使顯影時之溶解速度適度地減少之作用之成分。作為如此之溶解控制劑,較佳為在阻劑被膜之煅燒、放射線照射、顯影等之步驟中不會產生化學變化者。
作為溶解控制劑,係未受特別限定,然而,可舉出例如,菲、蒽、苊等的芳香族烴類;苯乙酮、二苯甲酮、苯基萘基酮等的酮類;甲基苯基碸、二苯基碸、二萘基碸等的碸類等。此等之溶解控制劑係可單獨或使用2種以上。
溶解控制劑之摻合量係依據使用之前述化合物之種類適宜調節,然而固形成分全質量之0~49質量%係較佳,0~5質量%係更佳,0~1質量%係又更佳,0質量%係特佳。
(敏化劑)
敏化劑為具有吸收所照射之放射線之能量並將該能量傳遞至酸產生劑(C),藉此增加酸之產量之作用,係可提高阻劑之表觀之靈敏度之成分。作為如此之敏化劑,係可舉出,例如,二苯甲酮類、雙乙醯類、芘類、吩噻嗪類、芴類等,然而並未受到特別限定。此等之敏化劑係可單獨或使用2種以上。
敏化劑之摻合量係依據所使用之前述化合物之種類適宜調節,然而為固形成分全質量之0~49質量%係較佳,0~5質量%係更佳,0~1質量%係又更佳,0質量%係特佳。
(界面活性劑)
界面活性劑為具有對本實施形態之組成物之塗布性或條紋、阻劑之顯影性等進行改良之作用之成分。界面活性劑可為陰離子系界面活性劑、陽離子系界面活性劑、非離子系界面活性劑或兩性界面活性劑中之任一種。作為較佳之界面活性劑,可舉出非離子系界面活性劑。非離子系界面活性劑與本實施形態之組成物之製造中所使用之溶媒之親和性良好,可更進一步提高本實施形態之組成物之效果。作為非離子系界面活性劑之例子,可舉出聚氧乙烯高級烷基醚類、聚氧乙烯高級烷基苯基醚類、聚乙二醇之高級脂肪酸二酯類等,然而未受到特別限定。作為此等界面活性劑之市售品,可舉出以下之商品名Eftop(JEMCO公司製)、Megafac(大日本油墨化學工業公司製)、FLUORAD (住友3M公司製)、AsahiGuard、Surflon(以上,旭硝子公司製)、PEPOL(東邦化學工業公司製)、KP(信越化學工業公司製)、Polyflow(共榮社油脂化學工業公司製)等。
界面活性劑之摻合量係依據所使用之前述固形成分之種類適宜調節,然而為固形成分全質量之0~49質量%係較佳,0~5質量%係更佳,0~1質量%係又更佳,0質量%係特佳。
(有機羧酸或磷之含氧酸或者其衍生物)
以防止靈敏度劣化或阻劑圖型形狀、擱置穩定性等的提高為目的,可使其含有有機羧酸或磷之含氧酸或者其衍生物作為任意成分。此外,有機羧酸或磷之含氧酸或者其衍生物係可與酸擴散控制劑併用,亦可單獨使用。作為有機羧酸,例如,丙二酸、檸檬酸、蘋果酸、琥珀酸、安息香酸、水楊酸等係適宜。作為磷之含氧酸或者其衍生物,可舉出磷酸、磷酸二-n-丁基酯、磷酸二苯基酯等的磷酸或該等之酯等的衍生物、膦酸、膦酸二甲基酯、膦酸二-n-丁基酯、苯基膦酸、膦酸二苯基酯、膦酸二芐酯等的膦酸或該等之酯等的衍生物、次磷酸、苯基次磷酸等的次磷酸及該等之酯等的衍生物,此等之中特佳為膦酸。
有機羧酸或磷之含氧酸或者其衍生物係可單獨或使用2種以上。有機羧酸或磷之含氧酸或者其衍生物之摻合量係依據使用之前述化合物之種類適宜調節,然而為固形成分全質量之0~49質量%係較佳,0~5質量%係更佳,0~1質量%係又更佳,0質量%係特佳。
[其他添加劑]
此外,本實施形態之組成物中,依據需要,可摻合1種或2種以上上述之成分以外的添加劑。作為如此之添加劑,可舉出例如,染料、顏料、及黏著助劑等。例如,若摻合染料或顏料,由於可使曝光部之潛像可視化,可緩和曝光時之光暈之影響,故較佳。此外,若摻合黏著助劑,則由於可改善與基板之黏著性,故較佳。此外,作為其他的添加劑,可舉出光暈防止劑、保存安定劑、消泡劑、形狀改良劑等,具體而言,可舉出4-羥基-4’-甲基查耳酮等。
本實施形態之組成物中,任意成分(F)之合計量可為固形成分全質量之0~99質量%,0~49質量%係較佳,0~10質量%係更佳,0~5質量%係又更佳,0~1質量%係又更佳,0質量%係特佳。
[組成物中之各成分之摻合比例]
本實施形態之組成物中,基材(A)與多酚化合物(B)之總量,若基材(A)與多酚化合物(B)之質量比為5:95~95:5,則未受特別限定,然而為固形成分之全質量(包含基材(A)、多酚化合物(B)、酸產生劑(C)、交聯劑(G)、酸擴散控制劑(E)及其他成分(F)等被任意使用之成分之固形成分之總合,以下亦為相同意義。)之50~99.4質量%係較佳,更佳為55~90質量%,又更佳為60~80質量%,特佳為60~70質量%。前述含量之情況,解析度係更進一步提高,線邊緣粗糙度(LER)係變得更加小。此外,本實施形態中同時含有化合物及樹脂兩者之情況,前述含量為本實施形態中包含化合物及樹脂之雙方之量。
本實施形態之組成物中,本實施形態中之基材(A)、多酚化合物(B)、酸產生劑(C)、交聯劑(G)、酸擴散控制劑(E)、任意成分(F)之含量比(基材(A)/多酚化合物(B)/酸產生劑(C)/交聯劑(G)/酸擴散控制劑(E)/任意成分(F))係相對於本實施形態之組成物之固形分全質量,
較佳為5.2~94.7質量%/5.2~94.7質量%/0.001~49質量%/0.5~49質量%/0.001~49質量%/0~49質量%,
更佳為20.1~93.7質量%/5.2~79.9質量%/1~40質量%/0.5~40質量%/0.01~10質量%/0~5質量%,
又更佳為50.1~90.7質量%/5.2~45.8質量%/3~30質量%/1~30質量%/0.01~5質量%/0~1質量%,
特佳為71.0~90.7質量份/5.2~25.0質量份/3~30質量份/1~30質量%/0.01~3質量%/0質量份。
各成分之摻合比例,以其總和成為100重量%之方式而由各範圍中選出。若進行前述摻合,則靈敏度、解析度、顯影性等的性能係優異。此外,所謂「固形分」,係指將溶媒去除後之成分,所謂「固形分全質量」,係指由構成組成物之成分將溶媒去除後之成分之合計定為100質量%之情形。
本實施形態之組成物係通常於使用時將各成分溶解於溶媒中作為均一溶液,其後,依據需要,例如,以孔徑0.2μm程度之過濾器等進行過濾來調製。
[組成物之物性等]
本實施形態之組成物係可藉由旋轉塗布形成非晶質膜。此外,本實施形態之組成物係可適用於一般的半導體製造製程中。此外,本實施形態之組成物係依據使用之顯影液之種類,而可分別作成正型阻劑圖型及負型阻劑圖型中之任一者。
正型阻劑圖型之情況,使用本實施形態之組成物並藉由旋轉塗布形成之非晶質膜,於23℃下對於顯影液之溶解速度為5Å/sec以下係較佳,0.05~5Å/sec係更佳,0.0005~5Å/sec係又更佳。該溶解速度若為5Å/sec以下,則可認作為不溶於顯影液之阻劑。此外,若具有0.0005Å/sec以上之溶解速度,則亦有解析度提高之情況。推測這是由於基材(A)之曝光前後之溶解性之變化,使溶解於顯影液之曝光部與不溶解於顯影液之未曝光部之界面之對比變大的緣故。此外,若具有0.0005Å/sec以上之溶解速度,則具有LER之降低、缺陷之降低效果。
負型阻劑圖型之情況,使用本實施形態之組成物並藉由旋轉塗布形成之非晶質膜,於23℃下對於顯影液之溶解速度為10Å/sec以上係較佳。該溶解速度若為10Å/sec以上,則由於易溶於顯影液,而更適用於阻劑。此外,若具有10Å/sec以上之溶解速度,則亦有解析度提高之情況。推測這是由於基材(A)之微細表面部位溶解而降低LER的緣故。此外,若具有10Å/sec以上之溶解速度,則有缺陷之降低效果。
前述溶解速度係於23℃下,使非晶質膜以特定時間浸漬於顯影液中,其浸漬前後之膜厚可藉由目視、橢圓偏光儀或QCM法等的習知之方法來測定並決定。
正型阻劑圖型之情況,藉由旋轉塗布形成本實施形態之組成物之非晶質膜之藉由KrF準分子雷射、極紫外線、電子束或X線等的放射線曝光後之部分,於23℃下對於顯影液之溶解速度為10Å/sec以上係較佳。該溶解速度若為10Å/sec以上,則由於易溶於顯影液,而更適用於阻劑。此外,若具有10Å/sec以上之溶解速度,則亦有解析度提高之情況。推測這是由於基材(A)之微細表面部位溶解而降低LER的緣故。此外,溶解速度若為10Å/sec以上,則有缺陷之降低效果。
負型阻劑圖型之情況,使用本實施形態之組成物藉由旋轉塗布形成之非晶質膜之藉由KrF準分子雷射、極紫外線、電子束或X線等的放射線曝光後之部分之對於23℃下對於顯影液之溶解速度為5Å/sec以下係較佳,0.05~5Å/sec係更佳,0.0005~5Å/sec係又更佳。該溶解速度若為5Å/sec以下,則可認作為不溶於顯影液之阻劑。此外,若具有0.0005Å/sec以上之溶解速度,則亦有解析度提高之情況。推測這是由於基材(A)之曝光前後之溶解性之變化,使溶解於顯影液之未曝光部與不溶解於顯影液之曝光部之界面之對比變大的緣故。此外,若具有0.0005Å/sec以上之溶解速度,則有LER之降低、缺陷之降低效果。
[非晶質膜之製造方法]
使用本實施形態之組成物,於基板上形成非晶質膜係為可能。
[使用組成物之阻劑圖型之形成方法]
使用本實施形態之組成物之阻劑圖型形成方法係包含使用前述感放射線性組成物於基板上形成光阻層,於前述基板上所形成之前述光阻層之特定的範圍照射放射線,並進行前述放射線照射後之光阻層之顯影之步驟。
使用本實施形態之組成物之阻劑圖型之形成方法係具備使用上述之本實施形態之組成物於基板上形成阻劑膜之步驟,及曝光所形成之阻劑膜之至少一部分之步驟,及將曝光後之前述阻劑膜顯影並形成阻劑圖型之步驟。本實施形態中之阻劑圖型亦可形成作為多層製程中之上層阻劑。
作為形成阻劑圖型之方法,係未受特別限定,然而,例如,可舉出以下之方法。首先,於以往習知之基板上,將前述本實施形態之組成物藉由旋轉塗布、流延塗布、輥塗布等的塗布手段進行塗布,以形成阻劑膜(光阻層)。所謂以往習知之基板,係未受到特別限定,例如,可例表出電子零件用之基板,或於此形成特定的配線圖型者等。更具體而言,可舉出矽晶圓、銅、鉻、鐵、鋁等的金屬製之基板,或玻璃基板等。作為配線圖型之材料,可舉出例如銅、鋁、鎳、金等。此外,依據需要,亦可為於前述基板上設置有無機系及/或有機系之膜者。作為無機系之膜,可舉出無機反射防止膜(無機BARC)。作為有機系之膜,可舉出有機反射防止膜(有機BARC)。亦可藉由六亞甲基二矽氮烷等進行表面處理。
接著,依據需要加熱塗布後之基板。加熱條件係因組成物之摻合組成等而有所不同,然而 20~250℃係較佳,更佳為20~150℃。藉由加熱,有對於組成物之基板之密著性提高之情況故較佳。接著,藉由由可視光線、紫外線、準分子雷射、電子束、極紫外線(EUV)、X線、及離子束所構成之群組所選出之任一放射線將阻劑膜以所期望之圖型進行曝光。曝光條件等係可依據組成物之摻合組成等適宜選定。本實施形態中,為了使曝光中之高精度的微細圖型安定形成,較佳係於放射線照射後進行加熱。
接著,藉由將被曝光後之阻劑膜以顯影液進行顯影,形成特定之阻劑圖型。作為前述顯影液,較佳係選擇對於所使用之基材(A)之溶解度參數(SP值)相近之溶劑。例如,可使用國際公開WO2013/24778公報中所記載之酮系溶劑、酯系溶劑、醇系溶劑、醯胺系溶劑、醚系溶劑等的極性溶劑、烴系溶劑或鹼水溶液。
上述之溶劑係可複數混合,於具有性能之範圍內,亦可與前述以外的溶劑或水混合使用。惟,為了充分發揮本實施形態之效果,顯影液全體之含水率係未滿70質量%,較佳係未滿50質量%,更佳係未滿30質量%,未滿10質量%係又更佳,實質上不含有水分係特佳。亦即,相對於顯影液之有機溶劑之含量,係相對於顯影液之總量為30質量%以上100質量%以下,50質量%以上100質量%以下係較佳,70質量%以上100質量%以下係更佳,90質量%以上100質量%以下係又更佳,95質量%以上100質量%以下係特佳。
特別是,顯影液為含有由酮系溶劑、酯系溶劑、醇系溶劑、醯胺系溶劑及醚系溶劑所選出之至少1種類溶劑之顯影液,由於改善阻劑圖型之解析度或粗糙度等的阻劑性能故較佳。
顯影液之蒸氣壓為於20℃中,5kPa以下係較佳,3kPa以下係又更佳,2kPa以下係特佳。藉由使得顯影液之蒸氣壓為5kPa以下,顯影液之基板上或著於顯影杯內之蒸發係受到抑制,晶圓面內之溫度均一性係提高,作為結果,晶圓面內之尺寸均一性係改善。
作為具有5kPa以下之蒸氣壓之具體例,例如,可舉出國際公開WO2013/24778公報中所記載者。
作為具有特佳範圍之2kPa以下之蒸氣壓之具體例,係可舉出例如國際公開WO2013/24778公報中所記載者。
顯影液中,依據需要可添加適當量之界面活性劑。
作為界面活性劑係未受特別限定,然而,例如,可使用離子性或非離子性之氟系及/或矽系界面活性劑等。作為此等之氟及/或矽系界面活性劑,例如,可舉出日本特開昭62-36663號公報、日本特開昭61-226746號公報、日本特開昭61-226745號公報、日本特開昭62-170950號公報、日本特開昭63-34540號公報、日本特開平7-230165號公報、日本特開平8-62834號公報、日本特開平9-54432號公報、日本特開平9-5988號公報、美國專利第5405720號說明書、同5360692號說明書、同5529881號說明書、同5296330號說明書、同5436098號說明書、同5576143號說明書、同5294511號說明書、同5824451號說明書記載之界面活性劑,較佳為非離子性之界面活性劑。作為非離子性之界面活性劑,係未受特別限定,然而使用氟系界面活性劑或矽系界面活性劑係又更佳。
界面活性劑之使用量係相對於顯影液之總量,通常為0.001~5質量%、較佳為0.005~2質量%、又更佳為0.01~0.5質量%。
作為顯影方法,例如,將基板於充滿顯影液之槽中浸漬一定時間之方法(浸漬法)、於基板表面將顯影液藉由表面張力堆起,藉由靜止一定時間進行顯影之方法(覆液法)、於基板表面噴霧顯影液之方法(噴霧法)、以一定的速度於旋轉中之基板上以一定的速度使顯影液塗出噴嘴一邊掃瞄一邊持續塗出顯影液之方法(動態分配法)等係可適用。進行圖型之顯影之時間並無特別限制,然而較佳為10秒鐘~90秒鐘。
此外,亦可於進行顯影之步驟後,一邊取代為其他的溶媒,一邊實施停止顯影之步驟。
顯影後,較佳係包含使用含有機溶劑之沖洗液進行洗淨之步驟。
作為顯影後之沖洗步驟中所使用之沖洗液,若不溶解因交聯而硬化之阻劑圖型則無特別限制,可使用包含一般的有機溶劑之溶液或水。作為前述沖洗液,較佳係使用含有由烴系溶劑、酮系溶劑、酯系溶劑、醇系溶劑、醯胺系溶劑及醚系溶劑所選出之至少1種之有機溶劑之沖洗液。更佳為於顯影後,使用含有由酮系溶劑、酯系溶劑、醇系溶劑、醯胺系溶劑所構成之群所選出之至少1種有機溶劑之沖洗液進行洗淨之步驟。再更佳為於顯影後,使用含有醇系溶劑或酯系溶劑之沖洗液進行洗淨之步驟。再更佳為於顯影後,使用含有1元醇之沖洗液進行洗淨之步驟。特佳為於顯影後使用含有碳數5以上之1元醇之沖洗液,進行洗淨之步驟。進行圖型之沖洗之時間係無特別限制,然而較佳為10秒鐘~90秒鐘。
此處,作為顯影後之沖洗步驟中所使用之1元醇,可舉出直鏈狀、分岐狀、環狀之1元醇。例如,可使用國際公開2013/24778公報中所記載者。作為特佳之碳數5以上之1元醇,可使用1-己醇、2-己醇、4-甲基-2-戊醇、1-戊醇、3-甲基-1-丁醇等。
前述各成分係可複數混合,亦可與前述以外的有機溶劑混合並使用。
沖洗液中之含水率為10質量%以下係較佳,更佳為5質量%以下,特佳為3質量%以下。藉由使含水率為10質量%以下,可獲得更良好的顯影特性。
顯影後所使用之沖洗液之蒸氣壓係於20℃中,為0.05kPa以上、5kPa以下係較佳,0.1kPa以上、5kPa以下係又更佳,0.12kPa以上、3kPa以下係最佳。藉由使沖洗液之蒸氣壓為0.05kPa以上、5kPa以下,晶圓面內之溫度均一性係更進一步提高,更進一步抑制起因於沖洗液之滲透所造成之膨潤,使晶圓面內之尺寸均一性更優良化。
沖洗液中,依據需要可添加適當量之界面活性劑來使用。
沖洗步驟中,使用上述之含有機溶劑之沖洗液將顯影後之晶圓進行洗淨處理。洗淨處理之方法係未受特別限定,然而例如,以一定的速度於旋轉中之基板上持續將沖洗液塗出之方法(旋轉塗布法)、將基板於充滿沖洗液之槽中浸漬一定時間之方法(浸漬法)、於基板表面噴霧沖洗液之方法(噴霧法)等係可適用,其中,較佳係以旋轉塗布方法進行洗淨處理,於洗淨後使基板以2000rpm~4000rpm之旋轉數旋轉,將沖洗液由基板上去除。
形成阻劑圖型後,藉由蝕刻可獲得圖型配線基板。蝕刻之方法係可藉由使用電漿氣體之乾蝕刻及藉由鹼溶液、氯化第二銅溶液、氯化第二鐵溶液等之濕蝕刻等習知之方法來進行。
形成阻劑圖型後,亦可進行鍍敷。作為前述鍍敷法,有例如,鍍銅、焊料鍍敷、鍍鎳、鍍金等。
蝕刻後之殘留阻劑圖型,可藉由乾式剝離及濕式剝離等的習知的方法來進行。作為乾式剝離,可利用於臭氧或氧氣體中照射紫外線等的光,使用氣體與阻劑之化學反應,進行阻劑剝離之光激發灰化或氣體以高頻率等進行電漿化,並利用該電漿剝離阻劑之電漿灰化進行剝離。作為濕式剝離,可以阻劑剝離劑、有機溶劑進行剝離。作為前述有機溶劑,可舉出PGMEA(丙二醇單甲基醚乙酸酯),PGME(丙二醇單甲基醚),EL(乳酸乙酯)等。作為前述剝離方法,例如,可舉出浸漬方法、噴霧方式等。此外,形成有阻劑圖型之配線基板,可為多層配線基板,亦可具有小徑導通孔。
本實施形態中獲得之配線基板係可藉由在阻劑圖型形成後,將金屬於真空中蒸鍍,其後將阻劑圖型以溶液溶化之方法,亦即亦可藉由剝離法來形成。
此外,本實施形態中,皆與上述之阻劑圖型之形成方法同樣地進行,可藉由於基板上使用本實施形態之組成物形成光阻層,於前述基板上所形成之前述光阻層之特定的範圍照射放射線,並進行前述放射線照射後之前述光阻層之顯影之步驟,來形成絕緣膜。

[實施例]
以下,藉由合成例及實施例進一步詳細地說明本實施形態,然而本實施形態並非受到此等例子所限定者。
[分子量]
化合物之分子量係進行膠體滲透層析(GPC)分析,求得聚苯乙烯換算之重量平均分子量(Mw)、數平均分子量(Mn)、及分散度(Mw/Mn)。
裝置:Shodex GPC-101型(昭和電工(股)製)
管柱:KF-80M×3
溶離液:THF 1ml/min
溫度:40℃

[化合物之結構]
化合物之結構係使用Bruker公司製「Advance600II spectrometer」,並以以下之條件進行1 H-NMR測定來確認。
頻率數:400mhz
溶媒:d6-DMSO
內部標準:TMS
測定溫度:23℃
[基材(A)]
(丙烯酸系聚合物1之合成)
將2-甲基-2-甲基丙烯醯氧基金剛烷4.15g、甲基丙烯醯氧基-γ-丁內酯3.00g、3-羥基-1-金剛烷基甲基丙烯酸酯2.08g,及偶氮二異丁腈0.38g溶解於四氫呋喃80mL作為反應溶液。使該反應溶液於氮環境下,將反應溫度保持於63℃使其聚合22小時後,將反應溶液滴入400mL之n-己烷中。將所獲得之生成樹脂凝固精製,並將所生成之白色粉末過濾後,於減壓下於40℃使其乾燥一晩,獲得下述式(11)所示之丙烯酸系聚合物1。
前述式(11)中,“40”,“40”,“20”係表示各構成單元之比率,而非表示嵌段共聚物。
(多酚(B)之製造)
關於多酚(B)係顯示於下述表中。各合成係參照國際公開WO2013/024778公報、國際公開WO2015/137486公報,或國際公開WO2016/158458公報來進行。
-NF7177C之合成-
仿照國際公開WO2015/137486公報之實施例1,準備具備攪拌機、冷凝管及滴定管之內容積200mL之容器。於此容器中,投入4,4-雙酚(東京化成公司製試藥)30g(161 mmol)及4-聯苯基醛(三菱瓦斯化學公司製)15g (82 mmol)及乙酸丁酯100mL,並添加p-甲苯碸酸(關東化學公司製試藥)3.9g(21 mmol),調製反應液。將此反應液於90℃下攪拌3小時,進行反應。接著,將反應液濃縮,添加庚烷50g使反應生成物析出,冷凝至室溫後,進行濾過並分離。使藉由濾過所獲得之固形物乾燥,獲得目的化合物(NF7177C)7.5g。
-NF0197之合成-
仿照國際公開WO2013/024778公報之合成例15,於具備攪拌機、冷凝管及滴定管之內容積100ml之容器中,將2,6-萘二醇(Sigma-Aldrich公司製試藥)3.20g(20 mmol)及4-聯苯基羧基醛(三菱瓦斯化學公司製)1.82g(10 mmol)投入30ml甲基異丁基酮中,並添加95%之硫酸5ml,將反應液於100℃下攪拌6小時進行反應。接著將反應液濃縮,添加純水50g使反應生成物析出,冷凝至室溫後,進行濾過並分離。
過濾所獲得之固形物,使其乾燥後,藉由管柱層析法進行分離精製,獲得下述式所示之目的化合物(NF0197) 3.05g。
-NF71A7之合成-
上述之NF0197之合成中,除了將2,6-萘二醇變更為“o-苯基酚”以外,皆同樣地進行,獲得下述式所示之目的化合物(NF71A7)2.35g。
-NF91A7之合成-
上述之NF71A7之合成中,除了進一步將4-聯苯基羧基醛變更為“乙醯基聯苯”以外,皆同樣地進行,獲得下述式所示之目的化合物(NF91A7)1.05g。
-MGR214之合成-
仿照國際公開WO2016/158458公報之合成實施例1,準備具備攪拌機、冷凝管及滴定管之內容積200mL之容器。於此容器中,投入4,4-雙酚(東京化成公司製試藥)30g (161 mmol)及4-碘苯醛(東京化成公司製試藥)15g(65 mmol)及4-丁內酯100mL,並添加p-甲苯碸酸(關東化學公司製試藥)3.9g(21 mmol),調製反應液。將此反應液於90℃下攪拌3小時進行反應。接著,將反應液濃縮,添加庚烷50g使反應生成物析出,冷凝至室溫後,進行濾過並分離。將藉由濾過所獲得之固形物乾燥後,藉由管柱層析法進行分離精製,獲得下述式所表示之目的化合物(MGR214)4.2g。針對所獲得之化合物(MGR214),以前述測定條件進行NMR測定後,發現以下之峰值,確認具有下述式(MGR214)之化學結構。
δ(ppm)9.67~9.68(4H、-O-H)、6.83~7.63(18H、Ph-H)、5.48(1H、C-H)
-MGR218之合成-
於具備攪拌機、冷凝管、及滴定管之內容積300mL之容器中,將4,4-雙酚(東京化成公司製試藥)35g(188 mmol)添加於1-甲氧基-2-丙醇(PGME)150g中,於氮流通下於90℃下攪拌。此外,於氮流通下,及添加4-碘苯醛(東京化成公司製試藥)15g(65 mmol)及硫酸0.7ml(13 mmol),調製反應液。將此反應液於125℃攪拌6小時後,添加飽和碳酸氫鈉水使反應結束。將PGME減壓餾除,添加O-二甲苯,將不溶分分離後,於過濾液中添加乙酸丁酯,藉由碳酸鈉水溶液洗淨。接著,添加氫氧化鈉水溶液,將目的物於水相萃取出,以鹽酸水將水相中和後,將以乙酸乙酯萃取出之有機相以飽和食鹽水洗淨,於減壓濃縮後使所獲得之固形物乾燥後,獲得下述式所表示之目的化合物(MGR218) 22g。針對所獲得之化合物(MGR218),以前述測定條件進行NMR測定後,發現以下之峰值,確認具有下述式(MGR218)之化學結構。
δ(ppm)7.2~9.6(10H、-O-H)、6.7~7.63(48H、Ph-H)、6.08(4H、C-H)
關於所獲得之化合物,藉由前述方法測定分子量之結果,為Mn1199、Mw1291。
-MGR219之合成-
於具備攪拌機、冷凝管、及滴定管之內容積200mL之容器中,投入2,6-二甲基酚東京化成公司製試藥25.0g(204.7 mmol)及4-碘苯醛(東京化成製試藥)25.0g (107.7 mmol)及1-甲氧基-2-丙醇20mL,並添加硫酸5.3g (53.9 mmol),調製反應液。將此反應液於90℃攪拌6小時進行反應。反應結束後,於反應液中添加純水1L,一邊進行冰冷卻一邊添加碳酸氫鈉,調整為pH7~8,藉由乙酸乙酯進行萃取、濃縮,獲得溶液。藉由將所獲得之溶液,以管柱層析法進行分離精製,獲得下述式所表示之目的化合物(MGR219)24.9g。針對所獲得之化合物(MGR219),以前述測定條件進行NMR測定後,發現以下之峰值,確認具有下述式(MGR219)之化學結構。
δ(ppm)8.1(2H、-O-H)、6.5~7.7(8H、Ph-H)、5.2(1H、C-H)、2.1(12H、CH3 )
-MGR219-A之合成-
於具備攪拌機、冷凝管、及滴定管之內容積200mL之容器中,投入2,6-二甲基酚東京化成公司製試藥25.0g (204.7 mmol)及2-羥基-3、5-二碘苯醛(東京化成製試藥) 40.2g(107.7 mmol)及1-甲氧基-2-丙醇20mL,並添加硫酸5.3g(53.9 mmol),調製反應液。將此反應液於90℃攪拌6小時進行反應。反應結束後,於反應液中添加純水1L,一邊進行冰冷卻一邊添加碳酸氫鈉,調整為pH7~8,藉由乙酸乙酯進行萃取、濃縮,獲得溶液。藉由將所獲得之溶液,以管柱層析法進行分離精製,獲得下述式所表示之目的化合物(MGR219-A)25.2g。針對所獲得之化合物(MGR219-A),以前述測定條件進行NMR測定後,發現以下之峰值,確認具有下述式(MGR219-A)之化學結構。
δ(ppm)8.1~9.5(3H、-O-H)、6.5~7.9(6H、Ph-H)、5.2(1H、C-H)、2.1(12H、CH3 )
-MGR219-B之合成-
於具備攪拌機、冷凝管、及滴定管之內容積200mL之容器中,投入2,6-二甲基酚東京化成公司製試藥25.0g (204.7 mmol)及4-羥基-3、5-二碘苯醛(東京化成製試藥)) 40.2g(107.7 mmol)及1-甲氧基-2-丙醇20mL,並添加硫酸5.3g(53.9 mmol),調製反應液。將此反應液於90℃攪拌6小時進行反應。反應結束後,於反應液中添加純水1L,一邊進行冰冷卻一邊添加碳酸氫鈉,調整為pH7~8,藉由乙酸乙酯進行萃取、濃縮,獲得溶液。藉由將所獲得之溶液,以管柱層析法進行分離精製,獲得下述式所表示之目的化合物(MGR219-B)25.2g。針對所獲得之化合物(MGR219-B),以前述測定條件進行NMR測定後,發現以下之峰值,確認具有下述式(MGR219-B)之化學結構。
δ(ppm)8.1~9.5(3H、-O-H)、6.5~7.7(6H、Ph-H)、5.2(1H、C-H)、2.1(12H、CH3 )
-MGR211之合成-
於具備攪拌機、冷凝管、及滴定管之內容積200mL之容器中,投入2,7-二羥基萘基東京化成公司製試藥32.78g (204.7 mmol)及4-碘苯醛(東京化成製試藥)25.0g(107.7 mmol)及1-甲氧基-2-丙醇20mL,並添加硫酸5.3g(53.9 mmol),調製反應液。將此反應液於90℃攪拌6小時進行反應。反應結束後,於反應液中添加純水1L,一邊進行冰冷卻一邊添加碳酸氫鈉,調整為pH7~8,藉由乙酸乙酯進行萃取、濃縮,獲得溶液。藉由將所獲得之溶液,以管柱層析法進行分離精製,獲得下述式所表示之目的化合物(MGR211)30.9g。針對所獲得之化合物(MGR211),以前述測定條件進行NMR測定後,發現以下之峰值,確認具有下述式(MGR211)之化學結構。
δ(ppm)9.22(2H、-O-H)、6.8~7.83(14H、Ph-H)、5.34(1H、C-H)
-MGR216之合成-
於具備攪拌機、冷凝管、及滴定管之內容積500mL之容器中,投入4,4’-雙酚東京化成公司製試藥42.8g(230 mmol)及3,5-二碘水楊醛(東京化成製試藥)21.5g(57.5 mmol)及γ-丁內酯428mL,並添加硫酸5.8g(58 mmol),調製反應液。將此反應液於90℃攪拌56小時進行反應。反應結束後,於反應液中添加純水1L,以氫氧化鈉中和,並藉由乙酸乙酯進行萃取、濃縮,獲得溶液。藉由將所獲得之溶液,以管柱層析法進行分離精製,獲得下述式所表示之目的化合物(MGR216)10g。針對所獲得之化合物(MGR216),以前述測定條件進行NMR測定後,發現以下之峰值,確認具有下述式(MGR216)之化學結構。
δ(ppm)9.4(4H、-O-H)、8.9(1H、-O-H)、6.2~7.8(16H、Ph-H)、6.3(1H、C-H)
-MGR219-MeBOC之合成-
於具備攪拌機、冷凝管、及滴定管之內容積500mL之容器中,投入由前述所獲得之化合物(MGR219)3.7g(8.1 mmol)及溴乙酸t-丁酯(Aldrich公司製)5.4g(27 mmol)、丙酮100mL,並添加碳酸鉀(Aldrich公司製)3.8g(27 mmol)及18-冠醚-6 0.8g,將內容物於還流下攪拌3小時進行反應。接著,將反應結束後之反應液濃縮,於濃縮液中添加純水100g使反應生成物析出,冷凝至室溫後,進行過濾,將固形物分離。
使所獲得之固形物乾燥後,藉由管柱層析法進行分離精製,獲得下述式(MGR219-MeBOC)1.6g。
針對所獲得之化合物(MGR219-MeBOC),以前述測定條件進行NMR測定後,發現以下之峰值,確認具有下述式(MGR219-MeBOC)之化學結構。
1 H-NMR(d6-DMSO):δ(ppm)1.4(18H、O-C-CH3 )、2.1 (12H、Ph-CH3 )、4.9(4H、O-CH2 -C)、5.2(1H、C-H)、6.5~7.9(8H、Ph-H)
[實施例1~14、比較例1]
各別調製下述表1所示之組成之微影用組成物。接著,將此等微影用組成物於矽基板上旋轉塗布,其後,於110℃烘烤60秒鐘,各別製作膜厚50nm之阻劑膜。關於酸產生劑、酸擴散控制劑及有機溶媒,係使用下述者。
酸產生劑:Midori Kagaku Co., Ltd.製 三苯基鋶九氟甲磺酸鹽(TPS-109)
酸擴散控制劑:關東化學製 三-n-辛胺(TOA)
有機溶媒:關東化學製 丙二醇單甲基醚(PGME)
[實施例15~28、比較例2]
首先,將實施例1~14及比較例1之組成物於矽基板上進行旋轉塗布,其後,於110℃烘烤90秒鐘,獲得膜厚50nm之實施例15~28及比較例2之阻劑膜。
接著,藉由以下所示之條件進行『膜缺陷』及『蝕刻試驗(蝕刻耐性)』,以下述評價基準進行評價。評價結果顯示於表2。
[膜缺陷評價]
將各實施例及比較例所獲得之各前述阻劑膜,以光學顯微鏡觀察計測膜中之缺陷之個數。作為基準,將缺陷之個數相較於比較例2優異者(缺陷之個數少)定為“A”,與比較例2之缺陷之個數相同或差者(缺陷之個數多)評價為“C”。結果顯示於表2。
[蝕刻試驗]
蝕刻裝置:Sumco International公司製 RIE-10NR
輸出:50W
壓力:20Pa
時間:2min
蝕刻氣體
Ar氣體流量:CF4 氣體流量:O2 氣體流量=50:5:5 (sccm)
針對由各實施例及比較例所獲得之膜,以上述之條件進行蝕刻試驗,測定當時之蝕刻速率。然後,以使用酚醛(群榮化學公司製「PSM4357」)所製備之下層膜之蝕刻速率作為基準,藉由以下之評價基準評價蝕刻耐性。

[評價基準]
A:與酚醛之下層膜相比,蝕刻速率為未滿-5%
B:與酚醛之下層膜相比,蝕刻速率為-5%~+5%
C:與酚醛之下層膜相比,蝕刻速率為超過+5%
[實施例29~42、比較例3]
接著,將實施例1~14及比較例1之組成物於矽基板上進行旋轉塗布,其後,於110℃烘烤90秒鐘,各別製作膜厚50nm之阻劑膜。接著,使用電子束描繪裝置(Elionix公司製;ELS-7500,50keV),使用55 nmL/S(1:1)及80 nmL/S(1:1)之圖型將阻劑膜曝光。曝光後以110℃烘烤90秒鐘(PEB),以2.38質量%四甲基氫氧化銨(TMAH)水溶液進行60秒鐘顯影,獲得實施例19~27及比較例3之正型之阻劑圖型。
[圖型形狀及靈敏度之評價]
針對實施例29~42、比較例3,將所獲得之55 nmL/S (1:1)及80 nmL/S(1:1)之阻劑圖型之形狀各別使用(股)日立製作所製電子顯微鏡(S-4800)進行觀察。針對顯影後之『阻劑圖型形狀』,將圖型無倒塌、矩形性良好者定為“A”,將無圖型倒塌、一部分圓型頂部者定為“B”,否則評價為“C”。此外,將可描繪良好的圖型形狀之最小之電子束能量之量當作『靈敏度』,與比較例3相比,為10%以上優異者定為“S”、未滿10%優異者定為“A”,與比較例3相等或差者定為“C”來進行評價。結果顯示於表2。
如同上述,本實施形態之組成物係可使用於可降低膜之缺陷,可以高靈敏度賦予高蝕刻耐性且良好的阻劑圖型形狀之阻劑組成物等。
因此,微影組成物及圖型形成方法係於要求此等性能之各種用途中,可廣且有效地利用。
透過參照而將2018年1月31日申請之日本國專利申請2018-015335號所揭示之全體內容併入本發明說明書中。
此外,就本說明書中所記載之所有文獻、專利申請及技術規格而言,透過參照所引用的各個文獻、專利申請及技術規格的內容被具體地且與各自所記載之情況相同程度地援引於本說明書中。

Claims (12)

  1. 一種組成物,其係包含基材(A)及多酚化合物(B),且前述基材(A)與多酚化合物(B)之質量比為5:95~95:5。
  2. 如請求項1所記載之組成物,其中,前述基材(A)係選自由苯酚酚醛清漆樹脂、甲酚酚醛清漆樹脂、羥基苯乙烯樹脂、(甲基)丙烯酸樹脂、羥基苯乙烯-(甲基)丙烯酸共聚物、環烯烴-馬來酸酐共聚物、環烯烴、乙烯醚-馬來酸酐共聚物,及,具有金屬元素之無機阻劑材料,以及,此等之衍生物所構成之群組。
  3. 如請求項1或2所記載之組成物,其中,前述多酚化合物(B)係由下述式(1)所表示之化合物及具有下述式(2)所表示之結構之樹脂中所選出, (式(1)中,RY 為氫原子、可具有取代基之碳數1~30之烷基或可具有取代基之碳數6~30之芳基; RZ 為可具有取代基之碳數1~60之N價之基或單鍵; RT 係各自獨立為可具有取代基之碳數1~30之烷基、可具有取代基之碳數6~30之芳基、可具有取代基之碳數2~30之烯基、可具有取代基之碳數2~30之炔基、可具有取代基之碳數1~30之烷氧基、鹵素原子、硝基、胺基、羧酸基、交聯性基、解離性基、巰基或羥基(惟,RT 中之至少一個係包含交聯性基、解離性基,或,羥基),前述烷基、前述芳基、前述烯基、前述炔基、前述烷氧基係可包含醚鍵、酮鍵或酯鍵; X為氧原子、硫原子或無交聯; m係各自獨立為0~9之整數(惟,m中之至少一個為1~9之整數); N為1~4之整數(惟,N為2以上之整數時,N個[ ]內之結構式可為相同亦可為不同); r係各自獨立為0~2之整數), (式(2)中,L為可具有取代基之碳數1~30之伸烷基、可具有取代基之碳數6~30之伸芳基、可具有取代基之碳數1~30之伸烷氧基或單鍵,前述伸烷基、前述伸芳基、前述伸烷氧基係可包含醚鍵、酮鍵或酯鍵; RY 為氫原子、可具有取代基之碳數1~30之烷基或可具有取代基之碳數6~30之芳基; RZ 為可具有取代基之碳數1~60之N價之基或單鍵; RT 係各自獨立為可具有取代基之碳數1~30之烷基、可具有取代基之碳數6~30之芳基、可具有取代基之碳數2~30之烯基、可具有取代基之碳數2~30之炔基、可具有取代基之碳數1~30之烷氧基、鹵素原子、硝基、胺基、羧酸基、交聯性基、解離性基、巰基或羥基(惟,RT 中之至少一個係包含交聯性基、解離性基、羥基),前述烷基、前述芳基、前述烯基、前述炔基、前述烷氧基係可包含醚鍵、酮鍵或酯鍵; X為氧原子、硫原子或無交聯; m係各自獨立為0~9之整數(惟,m中之至少一個為1~9之整數); N為1~4之整數(惟,N為2以上之整數時,N個[ ]內之結構式可為相同亦可為不同); r係各自獨立為0~2之整數)。
  4. 如請求項1或2所記載之組成物,其中,前述基材(A)與多酚化合物(B)之質量比為51:49~95:5。
  5. 如請求項1或2所記載之組成物,其係進一步含有酸產生劑。
  6. 如請求項1或2所記載之組成物,其係進一步含有交聯劑。
  7. 如請求項1或2所記載之組成物,其係進一步含有溶媒。
  8. 如請求項1或2所記載之組成物,其係用於形成微影用膜。
  9. 如請求項1或2所記載之組成物,其係用於形成阻劑用膜。
  10. 如請求項3所記載之組成物,其中,前述式(1)所表示之化合物為下述式(3)所表示之化合物, (式(3)中,A為可具有取代基之碳數1~60之N價之基,Rx係各自獨立為可具有取代基之碳數1~30之烷基、可具有取代基之碳數6~30之芳基、可具有取代基之碳數2~30之烯基、可具有取代基之炔基、可具有取代基之碳數1~30之烷氧基、鹵素原子、硝基、胺基、羧酸基、交聯性基、解離性基、巰基或羥基(惟,Rx中之至少一個係包含碘);R4A 係各自獨立為解離性基、交聯性基、氫原子,R5A 係各自獨立為可具有取代基之碳數1~30之烷基、可具有取代基之碳數6~30之芳基、可具有取代基之碳數2~30之烯基、可具有取代基之炔基、可具有取代基之碳數1~30之烷氧基、鹵素原子、硝基、胺基、羧酸基、交聯性基、解離性基、巰基或羥基,R6A 係各自獨立為氫原子、可具有取代基之碳數1~30之烷基、可具有取代基之碳數6~30之芳基、可具有取代基之碳數2~30之烯基、可具有取代基之炔基、可具有取代基之碳數1~30之烷氧基、鹵素原子、硝基、胺基、羧酸基、交聯性基、解離性基、巰基或羥基, m係各自獨立為1~20之整數;N係與於前述式(1)所說明者為相同意義)。
  11. 一種阻劑圖型之形成方法,其係包含於基板上,使用請求項1~7或請求項10中之任一項所記載之組成物形成光阻層,於前述基板上所形成之前述光阻層之特定的範圍照射放射線,並進行前述放射線照射後之前述光阻層之顯影之步驟。
  12. 一種絕緣膜之形成方法,其係包含於基板上,使用請求項1~7或請求項10中之任一項所記載之組成物形成光阻層,於前述基板上所形成之前述光阻層之特定的範圍照射放射線,並進行前述放射線照射後之前述光阻層之顯影之步驟。
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