发明名称 光阻剂组成物之微分溶解率之控制方法,多环烯烃聚合物及用以制造这些聚合物之单体
摘要
申请公布号 申请公布日期 2011.07.01
申请号 TW093104433 申请日期 2004.02.23
申请人 普罗梅勒斯有限公司 发明人 拉瑞F 罗斯;曾俊;利亚J 兰斯多夫;霍华德A 希达维;伊藤广
分类号 G03F7/027 主分类号 G03F7/027
代理机构 代理人 何金涂 台北市大安区敦化南路2段77号8楼
主权项 一种光阻组成物,其系包含具有预期溶解率之聚合物,该聚合物包含至少一种衍生自具有预期外异构物莫耳%之多环烯烃单体之重复单元,其中该预期外异构物莫耳%为大于或小于衍生自重复单元之多环烯烃单体之期望外异构物莫耳%,该期望外异构物莫耳%根据此单体之异构物之热力学平衡,其得自用于形成此单体之狄尔斯-阿德耳(Diels-Alder)反应,其中该多环烯烃单体包含至少一种由以下之通式所示之多环烯烃单体:@sIMGTIF!d10015.TIF@eIMG!其中n为0至5之整数,及R’为选自氢或酸易变性基,及其中相对于外异构物与内异构物之总莫耳数,该多环烯烃单体之该预期外异构物莫耳%为选自少于约15莫耳%或大于约25莫耳%。如申请专利范围第1项之光阻组成物,其中至少一个衍生自多环烯烃单体之重复单元具有之外异构物莫耳%大于至少一个环烯烃单体之期望外异构物莫耳%。如申请专利范围第1项之光阻组成物,其中至少一个衍生自多环烯烃单体之重复单元具有之外异构物莫耳%小于至少一个环烯烃单体之期望外异构物莫耳%。一种光阻组成物,其系包含具有预期溶解率之多环烯烃系聚合物,该聚合物包含至少一个衍生自多环烯烃单体之重复单元,该多环烯烃单体具有氟化原醇(carbinol)悬垂基,其如以下式A所示:@sIMGTIF!d10016.TIF@eIMG!式A中,m为0至5之整数,及Z表示为-(CH2)p-,其中p等于1且R1至R4中之一为由以下式所示之氟化原醇悬垂基:-(CH2)n-C(CF3)2-OR’其中n为0至5之整数,且R’为选自于氢或酸易变基,剩余R1、R2、R3及R4中之3个各为氢,以及至少一型之重复单元具有之氟化原醇悬垂基之外异构物莫耳%大于或小于多环烯烃单体之期望外异构物莫耳%,该期望外异构物莫耳%系根据此多环烯烃单体的异构物之热力学平衡,其得自用于形成此单体之狄尔斯-阿德耳反应,以及其中相对于外异构物与内异构物之总莫耳数,该氟化原醇悬垂基之该外异构物莫耳%为选自少于约15莫耳且大于约25莫耳%。如申请专利范围第4项之光阻组成物,其中R’为选自氢、二甲基醚、甲基乙基醚、2-甲基降@sIMGCHAR!d10060.TIF@eIMG!基、2-甲基异@sIMGCHAR!d10061.TIF@eIMG!基、2-甲基-2-金钢烷基、四氢呋喃基、四氢哌喃醯(tetrahydropyranoyl)基、3-氧环己酮基、甲羟戊酸内酯基、二环丙基甲基(Dcpm)、二甲基环丙基甲基(Dmcp)及-C(O)OR”,其中R”为t-丁基、三甲基矽烷基、2-甲基降@sIMGCHAR!d10062.TIF@eIMG!基、2-甲基异@sIMGCHAR!d10063.TIF@eIMG!基、2-甲基-2-金钢烷基、四氢呋喃基、四氢哌喃醯基、3-氧环己酮基、甲羟戊酸内酯基、Dcpm、或Dmcp基团、或其组合物。如申请专利范围第5项之光阻组成物,其中含重复单元的氟化原醇悬垂基之外异构物莫耳%,系大于其所衍生自之多环烯烃单体的期望外异构物莫耳%。如申请专利范围第5项之光阻组成物,其中含重复单元的氟化原醇悬垂基之外异构物莫耳%,系小于其所衍生自之多环烯烃单体之期望外异构物莫耳%。如申请专利范围第7项之光阻组成物,其中多环烯烃系聚合物进一步包含衍生自多环烯烃单体之重复单元,该多环烯烃单体藉由一或以上的式A2、B及C所示:@sIMGTIF!d10017.TIF@eIMG!@sIMGTIF!d10018.TIF@eIMG!@sIMGTIF!d10019.TIF@eIMG!式A2中,n’为0至5之整数,Ra、Rb、Rc系各自独立地表示线性或分支之C1至C20烃基,或Ra及Rb系连同彼等所连接之共同碳一起代表含有4至12个碳原子之饱和环状基团;以及式B中,m为0至5之整数且Z表示-(CH2)p-,其中p等于1或2,且其中各R5、R6、R7和R8系各自独立地为H、氟,线型、分枝型或环状C1至C30烷基、烷醇基、芳基、芳烷基、烷芳基、烯基或炔基;其条件为R5、R6、R7和R8中之至少一个是可交联化之官能基,且式C中,m为0至5之整数且Z表示-(CH2)p-,其中p等于1或2,且其中R9、R10、R11和R12系各自独立地选择之中性取代基选自:由氟、-(CH2)n-C(O)OR21、-(CH2)n-(CM2)n-OR18、-(CM2)n-OC(O)R17、-(CH2)n-OC(O)OR17、-(CH2)n-C(O)R18、-(CH2)nC(R19)2CH(R19)(C(O)OR20)、-(CH2)n-NH-(SO2)-CF3、-(CH2)nC(R19)2CH(C(O)OR20)2、-C(O)O-(CH2)n-OR18和-(CH2)n-O-(CH2)n-OR18、-(CH2)n-(O-(CH2)n)n-C(CF3)2OR21所组成取代基之群组,其中各n系各自独立地为从0至5之整数,M可为氢或氟;R19可各自独立地为氢、氟、一种线型或分枝型C1至C10烷基或环烷基、或一种线型或分枝型C1至C10氟化烷基或环烷基;R18可各自独立地为氢、一种线型或分枝型C1至C10烷基或环烷基、或一种线型或分枝型C1至C10氟化烷基或环烷基;R20并不会容易地被来自光酸产生剂之酸加以分裂,且系可各自独立地为一种线型或分枝型C1至C10烷基或环烷基,或一种线型或分枝型C1至C10氟化烷基或环烷基;R17并不会容易地被光酸产生剂加以分裂,且系可各自独立地为线型或分枝型C1至C10烷基或氟化烷基,一种单环状或多环状C4至C20环脂肪族或氟化环烷基部分、环状醚、环状酮或环状酯(内酯),其中各环状醚、酮和酯可为氟化或未经氟化;且R21是定义如同R17加上氢。如申请专利范围第4之光阻组成物,其中氟化原醇悬垂基之外异构物莫耳%为小于多环烯烃单体之期望外异构物莫耳%。如申请专利范围第9项之光阻组成物,其中多环烯烃系聚合物进一步包含衍生自多环烯烃单体之重复单元,该多环烯烃单体藉由一或以上的式A2、B及C所示:@sIMGTIF!d10020.TIF@eIMG!@sIMGTIF!d10022.TIF@eIMG!@sIMGTIF!d10021.TIF@eIMG!式A2中,n’为0至5之整数,Ra、Rb、Rc系各自独立地代表线性或分支之C1至C20烃基,或Ra及Rb系连同彼等所连接之共同碳一起代表含有4至12个碳原子之饱和环状基团;以及式B中,m为0至5之整数且Z表示-(CH2)p-,其中p等于1或2,且其中各R5、R6、R7和R8系各自独立地为H、氟、线型、分枝型或环状C1至C30烷基、烷醇基、芳基、芳烷基、烷芳基、烯基或炔基;其条件为R5、R6、R7和R8中之至少一个是可交联化之官能基,且式C中,m为0至5之整数且Z表示-(CH2)p-,其中p等于1或2,且其中R9、R10、R11和R12系各自独立地选择之中性取代基选自:由氟、-(CH2)n-C(O)OR21、-(CH2)n-(CM2)n-OR18、-(CM2)n-OC(O)R17、-(CH2)n-OC(O)OR17、-(CH2)n-C(O)R18、-(CH2)nC(R19)2CH(R19)(C(O)OR20)、-(CH2)n-NH-(SO2)-CF3、-(CH2)nC(R19)2CH(C(O)OR20)2、-C(O)O-(CH2)n-OR18、-(CH2)n-O-(CH2)n-OR18和-(CH2)n-(O-(CH2)n)n-C(CF3)2OR21所组成取代基之群组,其中各n系各自独立地为从0至5之整数,M可为氢或氟;R19可各自独立地为氢、氟、一种线型或分枝型C1至C10烷基或环烷基、或一种线型或分枝型C1至C10氟化烷基或环烷基;R18可各自独立地为氢、一种线型或分枝型C1至C10烷基或环烷基、或一种线型或分枝型C1至C10氟化烷基或环烷基;R20并不会容易地被来自光酸产生剂之酸加以分裂,且系可各自独立地为一种线型或分枝型C1至C10烷基或环烷基,或一种线型或分枝型C1至C10氟化烷基或环烷基;R17并不会容易地被光酸产生剂加以分裂,且系可各自独立地为线型或分枝型C1至C10烷基或氟化烷基,一种单环状或多环状C4至C20环脂肪族或氟化环烷基部分、环状醚、环状酮或环状酯(内酯),其中各环状醚、酮和酯可为氟化或未经氟化;且R21是定义如同R17加上氢。一种光阻组成物,其系包含至少由降@sIMGCHAR!d10064.TIF@eIMG!烯型重复单元所组成之聚合物,该重复单元衍生自一或多种型之各具有反应性悬垂基之降@sIMGCHAR!d10065.TIF@eIMG!烯型单体,至少一种此降@sIMGCHAR!d10066.TIF@eIMG!烯型单体由式A表示,且其它降@sIMGCHAR!d10067.TIF@eIMG!烯型单体由式B及/或C表示:@sIMGTIF!d10023.TIF@eIMG!式A中,m为0至5之整数,及Z表示为-(CH2)p-,其中p等于1且R1至R4中之一为由以下式所示之氟化原醇悬垂基:-(CH2)n-C(CF3)2-OR’其中n为0至5之整数,且R’为选自于氢或酸易变基,剩余R1、R2、R3及R4中之3个各为氢;以及至少一型之重复单元具有氟化原醇悬垂基之外异构物莫耳%,其大于或小于多环烯烃单体之期望外异构物莫耳%,该期望外异构物莫耳%系根据此多环烯烃单体的异构物之热力学平衡,其得自用于形成此单体之狄尔斯-阿德耳反应,以及其中相对于外异构物与内异构物之总莫耳数,该氟化原醇悬垂基之该外异构物莫耳%之选自为少于约15莫耳%或大于约25莫耳%;@sIMGTIF!d10024.TIF@eIMG!式B中,m为0至5之整数,且Z表示为-(CH2)p-,其中p等于1或2,且R5、R6、R7和R8系各自独立地为氢、卤素,线型、分枝型或环状C1至C30烷基、烷醇基、芳基、芳烷基、烷芳基、烯基或炔基;其条件为R5、R6、R7和R8中之至少一个是由下式B1、B2、B3或B4所示之可交联化之官能基:-A-O- [-(CR**2)q-O-]p-(CR**2)q-OH 式B1 -R***-Q 式B2 -(CH2)nC(O)OR#式B3 -(CH2)t-C(CF3)2-O-(CH2)t-CO-(OR##) 式B4式B1中,A是连接基团选自从C1至C6线型、分枝型、或环状伸烷基,各R**系各自独立地选自H、甲基和乙基,q系各自独立地为从1至5,且p是从0至3之整数;式B2中,R***是线型、分枝型或环状C1至C30伸烷基、伸芳基、伸芳烷基、伸烷芳基、伸烯基或伸炔基连接基团系视需要部分或完全加以卤化;且Q是官能基团选自羟基、羧酸、胺、硫醇、异氰酸酯和环氧基;式B3中,n为1至5之整数,且R#是代表可藉由光酸产生剂加以分裂之酸易变性基团;式B4中,各t系各自独立地为从1至6之整数;且R##是C1~C8线型或分枝型烷基部分;@sIMGTIF!d10025.TIF@eIMG!式C中,m为0至5之整数且Z表示-(CH2)p-,其中p等于1或2,且其中取代基R9、R10、R11和R12系各自独立地选择之中性取代基选自:由卤素、-(CH2)n-C(O)OR21、-(CH2)n-(CM2)n-OR18、-(CM2)n-OC(O)R17、-(CH2)n-OC(O)OR17、-(CH2)n-C(O)R18、-(CH2)nC(R19)2CH(R18)(C(O)OR20)、-(CH2)n-NH-(SO2)-CF3、-(CH2)nC(R19)2CH(C(O)OR20)2、-C(O)O-(CH2)n-OR18和-(CH2)n-O-(CH2)n-OR18、-(CH2)n-(O-(CH2)n)n-C(CF3)2OR21所组成取代基之群组,其中各n系各自独立地为从0至5之整数,M可为氢或卤素;R18和R19可各自独立地为氢、卤素、一种线型或分枝型C1至C10烷基或环烷基、或一种线型或分枝型C1至C10卤化烷基或卤化环烷基;R20并不会容易地被光酸产生剂加以分裂,且系可各自独立地为一种线型或分枝型C1至C10烷基或环烷基,或一种线型或分枝型C1至C10卤化烷基或卤化环烷基;R17并不会容易地被光酸产生剂加以分裂,且系可各自独立地为线型或分枝型C1至C10烷基或卤化烷基,一种单环状或多环状C4至C20环脂肪族或卤化环烷基部分、环状醚、环状酮或环状酯(内酯),其中各环状醚、酮和酯可为卤化或未经卤化;且R21是定义如同R17加上氢。如申请专利范围第1项之光阻组成物,其中相对于外异构物与内异构物之每一例之总莫耳数,该多环烯烃单体之预期外异构物莫耳%为选自10莫耳%、30莫耳%、42莫耳%、52莫耳%、56莫耳%及其组合。如申请专利范围第1项之光阻组成物,其中R’为选自氢、二甲基醚、甲基乙基醚、2-甲基降@sIMGCHAR!d10068.TIF@eIMG!基、2-甲基异@sIMGCHAR!d10069.TIF@eIMG!基、2-甲基-2-金钢烷基、四氢呋喃基、四氢哌喃醯基、3-氧环己酮基、甲羟戊酸内酯基、二环丙基甲基(Dcpm)、二甲基环丙基甲基(Dmcp)及-C(O)OR”,其中R”为t-丁基、三甲基矽烷基、2-甲基降@sIMGCHAR!d10070.TIF@eIMG!基、2-甲基异@sIMGCHAR!d10071.TIF@eIMG!基、2-甲基-2-金钢烷基、四氢呋喃基、四氢哌喃醯基、3-氧环己酮基、甲羟戊酸内酯基、Dcpm、或Dmcp基团、或其组合物。如申请专利范围第4项之光阻组成物,其中根据外异构物与内异构物之每一例之总莫耳数,该氟化原醇悬垂基之该外异构物莫耳%系选自10莫耳%、30莫耳%、42莫耳%、52莫耳%、56莫耳%及其组合。如申请专利范围第11项之光阻组成物,其中根据外异构物与内异构物之每一例之总莫耳数,该氟化原醇悬垂基之该外异构物莫耳%系选自10莫耳%、30莫耳%、42莫耳%、52莫耳%、56莫耳%及其组合。如申请专利范围第11项之光阻组成物,其中R’为选自氢、二甲基醚、甲基乙基醚、2-甲基降@sIMGCHAR!d10072.TIF@eIMG!基、2-甲基异@sIMGCHAR!d10073.TIF@eIMG!基、2-甲基-2-金钢烷基、四氢呋喃基、四氢哌喃醯基、3-氧环己酮基、甲羟戊酸内酯基、二环丙基甲基(Dcpm)、或二甲基环丙基甲基(Dmcp)及-C(O)OR”,其中R”为t-丁基、三甲基矽烷基、2-甲基降@sIMGCHAR!d10074.TIF@eIMG!基、2-甲基异@sIMGCHAR!d10075.TIF@eIMG!基、2-甲基-2-金钢烷基、四氢呋喃基、四氢哌喃醯基、3-氧环己酮基、甲羟戊酸内酯基、Dcpm、或Dmcp基团、或其组合物。一种用于形成具有预期溶解率之光阻组成物之方法,其包含:决定多环烯烃单体之第一外莫耳%,该多环烯烃单体具有氟化原醇悬垂基,其如式A所表示:@sIMGTIF!d10026.TIF@eIMG!其中m为0至5之整数,及Z表示为-(CH2)p-,其中p等于1或2,且R1至R4中至少之一系独立地为具有1至20个碳原子之氟化原醇悬垂基,每一碳原子独立地以1、2或3个氟原子来取代,氧原子藉由阻隔基或保护基来加以保护,阻隔基或保护基为酸易变基;形成包含重复单元之第一聚合物,该重复单元衍生自该多环烯烃单体;决定该聚合物之第一溶解率;修改该多环烯烃单体之第一外莫耳%,至第二外莫耳,其%大于或小于第一外莫耳%;形成包含重复单元之第二聚合物,该重复单元衍生自具有第二外莫耳%之多环烯烃单体;以及调制光阻组成物,该光阻组成物包含第二聚合物。如申请专利范围第17项之方法,其中至少一种重复单元之氟化原醇悬垂基选自:-(CR2)nOR’、-(O-(CH2)n)n-C(CF3)2-OR’、-(CH2O)n-C(CF3)2-OR’、-((CH2)nO)n-CH2-C(OR’)(CF3)2,其中各n独立地为选自0至5之整数,各R独立地为氢或氟,且R’为选自二甲基醚、甲基乙基醚、2-甲基降@sIMGCHAR!d10076.TIF@eIMG!基、2-甲基异@sIMGCHAR!d10077.TIF@eIMG!基、2-甲基-2-金钢烷基、四氢呋喃基、四氢哌喃醯基、3-氧环己酮基、甲羟戊酸内酯基、二环丙基甲基(Dcpm)、或二甲基环丙基甲基(Dmcp)及-C(O)OR”,其中R”为t-丁基、三甲基矽烷基、2-甲基降@sIMGCHAR!d10078.TIF@eIMG!基、2-甲基异@sIMGCHAR!d10079.TIF@eIMG!基、2-甲基-2-金钢烷基、四氢呋喃基、四氢哌喃醯基、3-氧环己酮基、甲羟戊酸内酯基、Dcpm、或Dmcp基团、或其组合物。如申请专利范围第18项之方法,其中原醇悬垂基之第二外莫耳%大于多环烯烃单体之预期外异构物莫耳%。如申请专利范围第19项之方法,其中多环烯烃系聚合物进一步包含衍生自多环烯烃单体之重复单元,该多环烯烃单体系由一或以上之式A2、B及C来表示:@sIMGTIF!d10027.TIF@eIMG!@sIMGTIF!d10028.TIF@eIMG!@sIMGTIF!d10029.TIF@eIMG!式A2中,n’为0至5之整数,Ra、Rb、Rc系各自独立地代表线性或分支之C1至C20烃基,或Ra及Rb系连同彼等所连接之共同碳一起代表含有4至12个碳原子之饱和环状基团;以及式B中,m与Z如前述之定义,且其中各R5、R6、R7和R8系各自独立地为H、氟,线型、分枝型或环状C1至C30烷基、烷醇基、芳基、芳烷基、烷芳基、烯基或炔基;其条件为R5、R6、R7和R8中之至少一个是可交联化之官能基,且式C中,m与Z如前述之定义,且其中取代基R9、R10、R11和R12系各自独立地选择之中性取代基选自:由氟、-(CH2)n-C(O)OR21、-(CH2)n-(CM2)n-OR18、-(CM2)n-OC(O)R17、-(CH2)n-OC(O)OR17、-(CH2)n-C(O)R18、-(CH2)nC(R19)2CH(R19)(C(O)OR20)、-(CH2)n-NH-(SO2)-CF3、-(CH2)nC(R19)2CH(C(O)OR20)2、-C(O)O-(CH2)n-OR18和-(CH2)n-O-(CH2)n-OR18、-(CH2)n-(O-(CH2)n)n-C(CF3)2OR21所组成取代基之群组,其中各n系各自独立地为从0至5之整数,M可为氢或氟;R19可各自独立地为氢、卤素、一种线型或分枝型C1至C10烷基或环烷基、或一种线型或分枝型C1至C10氟化烷基环烷基;R18可各自独立地为氢、一种线型或分枝型C1至C10烷基或环烷基、或一种线型或分枝型C1至C10氟化烷基或环烷基;R20并不会容易地被来自光酸产生剂之酸加以分裂,且系可各自独立地为一种线型或分枝型C1至C10烷基或环烷基,或一种线型或分枝型C1至C10氟化烷基或环烷基;R17并不会容易地被光酸产生剂加以分裂,且系可各自独立地为线型或分枝型C1至C10烷基或氟化烷基,一种单环状或多环状C4至C20环脂肪族或氟化环烷基部份、环状醚、环状酮或环状酯(内酯),其中各环状醚、酮和酯可为氟化或未经氟化;且R21是定义如同R17加上氢。如申请专利范围第18项之方法,其中原醇悬垂基之第二外莫耳%大于多环烯烃单体之预期外异构物莫耳%。如申请专利范围第21项之方法,其中多环烯烃系聚合物进一步包含衍生自多环烯烃单体之重复单元,该多环烯烃单体系由一或以上之式A2、B及C来表示:@sIMGTIF!d10030.TIF@eIMG!@sIMGTIF!d10031.TIF@eIMG!@sIMGTIF!d10032.TIF@eIMG!式A2中,n’为0至5之整数,Ra、Rb、Rc系各自独立地代表线性或分支之C1至C20烃基,或Ra及Rb系连同彼等所连接之共同碳一起,代表含有4至12个碳原子之饱和环状基团;以及式B中,m与Z如前述之定义,且其中各R5、R6、R7和R8系各自独立地为H、氟,线型、分枝型或环状C1至C30烷基、烷醇基、芳基、芳烷基、烷芳基、烯基或炔基;其条件为R5、R6、R7和R8中之至少一个是可交联化之官能基,且式C中,m与Z如前述之定义,且其中取代基R9、R10、R11和R12系各自独立地选择之中性取代基选自:由氟、-(CH2)n-C(O)OR21、-(CH2)n-(CM2)n-OR18、-(CM2)n-OC(O)R17、-(CH2)n-OC(O)OR17、-(CH2)n-C(O)R18、-(CH2)nC(R19)2CH(R19)(C(O)OR20)、-(CH2)n-NH-(SO2)-CF3、-(CH2)nC(R19)2CH(C(O)OR20)2、-C(O)O-(CH2)n-OR18、-(CH2)n-O-(CH2)n-OR18和-(CH2)n-(O-(CH2)n)n-C(CF3)2OR21所组成取代基之基团,其中各n系各自独立地为从0至5之整数,M可为氢或氟;R19可各自独立地为氢、氟、一种线型或分枝型C1至C10烷基或环烷基、或一种线型或分枝型C1至C10氟化烷基环烷基;R18可各自独立地为氢、一种线型或分枝型C1至C10烷基或环烷基、或一种线型或分枝型C1至C10氟化烷基或环烷基;R20并不会容易地被来自光酸产生剂之酸加以分裂,且系可各自独立地为一种线型或分枝型C1至C10烷基或环烷基,或一种线型或分枝型C1至C10氟化烷基或环烷基;R17并不会容易地被光酸产生剂加以分裂,且系可各自独立地为线型或分枝型C1至C10烷基或氟化烷基,一种单环状或多环状C4至C20环脂肪族或氟化环烷基部份、环状醚、环状酮或环状酯(内酯),其中各环状醚、酮和酯可为氟化或未经氟化;且R21是定义如同R17加上氢。
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