化学增幅型负型抗蚀剂组合物、光固化性干膜、制备方法、图案化方法和电气/电子部件保护膜的制作方法_3

文档序号:9726629阅读:来源:国知局
[0178] 双-0_(苯磺酰基)-α-二甲基乙二肟,
[0179] 双-0_(对氟苯磺酰基)_α -二甲基乙二肟,
[0180] 双-0_(对叔丁基苯磺酰基)_α -二甲基乙二肟,
[0181 ] 双-0-(二甲苯磺酰基)-α -二甲基乙二肟,和
[0182] 双-0_(樟脑磺酰基)_α -二甲基乙二肟;
[0183] 磺酸肟酯衍生物,如
[0184] α -(苯锍氧基亚氨基)-4_甲基苯基乙腈;
[0185] 酮砜衍生物,如
[0186] 2-环己基羰基-2-(对甲苯磺酰基)丙烷,和
[0187] 2-异丙基羰基-2-(对甲苯磺酰基)丙烷;
[0188] 二砜衍生物,如二苯基二砜和二环己基二砜;
[0189] 硝基苄基磺酸酯衍生物,如
[0190] 对甲苯磺酸2, 6-二硝基苄基酯,和
[0191] 对甲苯磺酸2, 4-二硝基苄基酯;
[0192] 磺酸酯衍生物,如
[0193] 1,2, 3-三(甲烷磺酰基氧基)苯,
[0194] 1,2, 3-三(三氟甲烷磺酰基氧基)苯,和
[0195] 1,2, 3-三(对甲苯磺酰基氧基)苯;
[0196] 酰亚氨基磺酸盐衍生物,如
[0197] 邻苯二甲酰亚氨基三氟甲磺酸盐、邻苯二甲酰亚氨基甲苯磺酸盐,
[0198] 5-降冰片烯-2, 3-二甲酰亚氨基三氟甲磺酸盐,
[0199] 5-降冰片烯-2, 3-二甲酰亚氨基甲苯磺酸盐,
[0200] 5-降冰片烯-2, 3-二甲酰亚氨基正丁基磺酸盐,和
[0201] 正三氟甲基磺酰基氧基萘二甲酰亚胺;
[0202] 亚氨基磺酸盐,如
[0203] (5-(4-甲基苯基)磺酰基氧基亚氨基-5H-噻吩-2-亚基)-(2-甲基苯基)乙腈, 和
[0204] (5-(4-(4-甲基苯基磺酰基氧基)苯基磺酰基氧基亚氨基)-5H_噻吩-2-亚 基)-(2-甲基苯基)乙臆,
[0205] 以及2-甲基-2 [(4-甲基苯基)磺酰基]-1-[ (4-甲基硫代)_苯基]-1-丙烷。
[0206] 尤其优选的是酰亚氨基磺酸盐、亚氨基磺酸盐和磺酸肟酯。
[0207] PAG可以单独或者两种或更多种混合使用。出于PAG本身的光吸收和厚膜的光固 化性的观点,优选的是,每100重量份的带有机硅结构的聚合物添加〇. 05至20重量份,且 特别是0. 2至5重量份的量的PAG。在该范围之外,更少量的PAG可能生成太少量的酸以形 成图案,而过多的PAG可能生成过多的酸,其将扩散到未曝光区域中而引起固化。
[0208] 组分(D)为溶剂。其可以是带有机硅结构的聚合物、PAG和交联剂(后文待述) 可溶于其中的任意有机溶剂。所述有机溶剂的示例性非限制性实例包括酮如环己酮、环戊 酮和甲基-2-正戊基酮;醇如3-甲氧基丁醇、3-甲基-3-甲氧基丁醇、1-甲氧基-2-丙醇 和1-乙氧基-2-丙醇;醚如丙二醇单甲醚、乙二醇单甲醚、丙二醇单乙醚、乙二醇单乙醚、丙 二醇二甲醚和二乙二醇二甲醚;和酯如丙二醇单甲基醚乙酸酯(PGMEA)、丙二醇单乙醚乙 酸酯、乳酸乙酯、丙酮酸乙酯、乙酸丁酯、3-甲氧基丙酸甲酯、3-乙氧基丙酸乙酯、乙酸叔丁 酯、丙酸叔丁酯和丙二醇单叔丁基醚乙酸酯、和γ-丁内酯。这些溶剂可以单独或其两种或 更多种混合使用。这些溶剂中,优选PAG最易溶于其中的乳酸乙酯、环己酮、环戊酮、PGMEA、 γ-丁内酯及其混合物。
[0209] 出于所得到的抗蚀剂组合物的相容性、粘度和易于涂覆的观点,优选的是每100 重量份的带有机硅结构的聚合物、PAG和交联剂的组合,以50至2, 000重量份,且特别是 100至1,000重量份的量使用溶剂(D)。
[0210] 在抗蚀剂组合物中,优选地共混(E)交联剂。交联剂(E)是至少一种选自由用甲 醛或甲醛-醇改性的氨基缩合物、分子中平均具有至少两个羟甲基或烷氧基羟甲基的酚化 合物、其中羟基被缩水甘油氧基替代的多元酚化合物组成的组的成员。
[0211] 用甲醛或甲醛-醇改性的氨基缩合物包括:例如用甲醛或甲醛-醇改性的三聚氰 胺缩合物,和用甲醛或甲醛-醇改性的脲缩合物。
[0212] 改性的三聚氰胺缩合物例如通过以公知的方式用甲醛将三聚氰胺单体改性成羟 甲基形式,并任选地进一步将其用醇改性成烷氧基形式,由此生成如下所示的通式(12)的 改性的三聚氰胺来制备。本文中所使用的醇是低级醇,例如具有1至4个碳原子的醇。
[0213]
[0214] 此处,R12可以相同或不同,为羟甲基、含有(^-(:4烷氧基部分的烷氧基甲基或氢,且 至少一个R12为羟甲基或烷氧基甲基。特别地,R 12为羟甲基、烷氧基甲基如甲氧基甲基或乙 氧基甲基或氢。式(12)的改性的三聚氰胺的示例性非限制性实例包括三甲氧基甲基单羟 甲基三聚氰胺、二甲氧基甲基单羟甲基三聚氰胺、三羟甲基三聚氰胺、六羟甲基三聚氰胺、 和六甲氧基羟甲基三聚氰胺。接下来,使式(12)的改性的三聚氰胺或其低聚物(例如二聚 物或三聚物)以通常的方式经历与甲醛的加成缩聚直至达到期望的分子量,由此获得甲醛 或甲醛-醇改性的三聚氰胺缩合物。
[0215] 另外,所述用甲醛或甲醛-醇改性的脲缩合物例如通过以公知的方式将具有期望 的分子量的脲缩合物用甲醛改性成羟甲基形式,并任选地进一步将其用醇改性成烷氧基形 式来制备。改性的脲缩合物的示例性实例包括甲氧基甲基化的脲缩合物、乙氧基甲基化的 脲缩合物、和丙氧基甲基化的脲缩合物。
[0216] 这些改性的三聚氰胺缩合物和改性的脲缩合物可以单独或者两种或更多种混合 使用。
[0217] 分子中平均具有至少两个羟甲基或烷氧基羟甲基的酚化合物的实例包括(2-羟 基-5-甲基)-1,3-苯二甲醇和2, 2',6, 6' -四甲氧基甲基双酚A。这些酚化合物可以单独 或者两种或更多种混合使用。
[0218] 其羟基被缩水甘油氧基替代的多元酚化合物的实例包括通过使双酚A、三(4-羟 基苯基)甲烷和1,1,1_三(4-羟基苯基)乙烷的羟基与表氯醇在碱存在下反应获得的 1,Γ -二缩水甘油氧基双酚A、三(4-缩水甘油氧基苯基)甲烷、和1,1,1-三(4-缩水甘油 氧基苯基)乙烷。其羟基被缩水甘油氧基替代的这些多元酚化合物也可单独或者两种或更 多种混合使用。
[0219] 交联剂引发与所述带有机硅结构的聚合物的固化反应,以促进图案形成和增加固 化物的强度。出于光固化性和耐热性的观点,所述交联剂应当优选具有150至10, 000,且更 优选200至3, 000的重均分子量(Mw)。
[0220] 交联剂可单独或者两种或更多种混合使用。出于光固化性和后固化后的保护膜的 可靠性的观点,优选的是,相对于每1〇〇重量份的带有机硅结构的聚合物(A)以0至50重 量份,并且特别地1至30重量份的量使用交联剂。过多的交联剂可能导致因图案特征的融 合导致的降低的分辨率的问题。
[0221] 在抗蚀剂组合物中,当带有机硅结构的聚合物含有环氧基时,可以共混(F)固化 促进剂。固化促进剂是当含有环氧基的带有机硅结构的组合物固化时具有促进固化速率作 用的化合物。合适的促进剂包括叔胺和其盐,与咪唑。作为固化促进剂,可以使用市售可得 的产品,例如,咪唑化合物 2MZ-A, 2MZ-0K, 2PHZ, 2P4BHZ 和 2P4MHZ-PW(Shikoku Chemicals Corp.),二甲基胺封闭异氰酸酯化合物U-CAT3503N和U-CAT 3502T (San-Apro Ltd.),双环 的脒化合物和盐 DBU,DBN,U-CAT SA102 和 U-CAT 5002(San-Apro Ltd·)。
[0222] 出于感光性的观点,优选地以0至3重量份、更优选地0至1重量份的量共混固化 促进剂,相对于每100重量份的带有机硅结构的聚合物(A)。过多的促进剂可能不利地影响 分辨率由此可能使图案劣化。使用时,优选地以至少0. 1重量份的量共混固化促进剂。
[0223] 如果希望,可以将(G)碱性化合物添加至所述抗蚀剂组合物。本文所使用的碱性 化合物优选为在由PAG生成的酸在抗蚀剂膜内扩散时能够抑制扩散速率的化合物。所述碱 性化合物的含有改善了分辨率,抑制了曝光后感光度方面的变化,并减少了基材和环境依 赖,以及改善曝光范围和图案轮廓。
[0224] 所述碱性化合物的实例包括脂族伯、仲、叔胺,混合胺,芳族胺,杂环胺,具有羧基 的含氮化合物,具有磺酰基的含氮化合物,具有羟基的含氮化合物,具有羟基苯基的含氮化 合物,醇系含氮化合物,酰胺衍生物和酰亚胺衍生物。
[0225] 合适的脂族伯胺的实例包括氨、甲胺、乙胺、正丙胺、异丙胺、正丁胺、异丁胺、仲丁 胺、叔丁胺、戊胺、叔戊胺、环戊胺、己胺、环己胺、庚胺、辛胺、壬胺、癸胺、十二烷基胺、十六 烷基胺、亚甲基二胺、亚乙基二胺、和四亚乙基五胺。
[0226] 合适的脂族仲胺的实例包括二甲胺、二乙胺、二正丙胺、二异丙胺、二正丁胺、二异 丁胺、二仲丁胺、二戊胺、二环戊胺、二己胺、二环己胺、二庚胺、二辛胺、二壬胺、二癸胺、二 (十二烷基)胺、二(十六烷基)胺、N,N-二甲基亚甲基二胺、N,N-二甲基亚乙基二胺、和 N,N-二甲基四亚乙基五胺。
[0227] 合适的脂族叔胺的实例包括三甲胺、三乙胺、三正丙胺、三异丙胺、三正丁胺、三异 丁胺、三仲丁胺、三戊胺、三乙醇胺、叔丁基二乙醇胺、三环戊胺、三己胺、三环己胺、三庚胺、 三辛胺、三壬胺、三癸胺、三(十二烷基)胺、三(十六烷基)胺、Ν,Ν,Ν',Ν'-四甲基亚甲基 二胺、Ν,Ν,Ν',Ν'-四甲基亚乙基二胺、和Ν,Ν,Ν',Ν'-四甲基四亚乙基五胺。
[0228] 合适的混合胺的实例包括二甲基乙基胺、甲基乙基丙基胺、苄基胺、苯乙基胺和苄 基二甲基胺。
[0229] 合适的芳族胺和杂环族胺的实例包括苯胺衍生物(例如,苯胺、Ν-甲基苯胺、Ν-乙 基苯胺、Ν-丙基苯胺、Ν,Ν_二甲基苯胺、2-甲基苯胺、3-甲基苯胺、4-甲基苯胺、乙基苯胺、 丙基苯胺、三甲基苯胺、2-硝基苯胺、3-硝基苯胺、4-硝基苯胺、2, 4-二硝基苯胺、2, 6-二 硝基苯胺、3, 5-二硝基苯胺和Ν,Ν-二甲基甲苯胺)、二苯基(对甲苯基)胺、甲基二苯基 胺、三苯基胺、亚苯基二胺、萘胺、二氨基萘,吡咯衍生物(例如,吡咯、2Η-吡咯、1-甲基吡 咯、2, 4-二甲基吡咯、2, 5-二甲基吡咯和Ν-甲基吡咯),
唑衍生物(例如:
唑和异
唑)、噻唑衍生物(例如,噻唑和异噻唑),咪唑衍生物(例如,咪唑、4-甲基咪唑和4-甲 基-2-苯基咪唑),吡唑衍生物,呋咱衍生物,吡咯啉衍生物(例如,吡咯啉和2-甲基-1-吡 咯啉),吡咯烷衍生物(例如,吡咯烷、Ν-甲基吡咯烷、吡咯烷酮和Ν-甲基吡咯烷酮),咪唑 啉衍生物,咪唑烷衍生物,吡啶衍生物(例如,吡啶、甲基吡啶、乙基吡啶、丙基吡啶、丁基吡 啶、4-(1-丁基戊基)吡啶、二甲基吡啶、三甲基吡啶、三乙基吡啶、苯基吡啶、3-甲基-2-苯 基P比啶、4-叔丁基P比啶、二苯基P比啶、苄基P比啶、甲氧基P比啶、丁氧基P比啶、二甲氧基P比啶、 1-甲基-2-吡啶、4-吡咯烷子基吡啶、1-甲基-4-苯基吡啶、2-(1-乙基丙基)吡啶、氨基 吡啶、和二甲基氨基吡啶),哒嗪衍生物,嘧啶衍生物,吡嗪衍生物,吡唑啉衍生物,吡唑烷衍 生物,哌啶衍生物,哌嗪衍生物,吗啉衍生物,吲哚衍生物,异吲哚衍生物,1H-吲唑衍生物, 吲哚啉衍生物,喹啉衍生物(例如,喹啉和3-喹啉甲腈),异喹啉衍生物,噌啉衍生物,喹唑 啉衍生物,喹喔啉衍生物,酞嗪衍生物,嘌呤衍生物,蝶啶衍生物,咔唑衍生物,菲啶衍生物, 吖啶衍
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