磺酰光酸產(chǎn)生劑和包含該磺酰光酸產(chǎn)生劑的光刻膠的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種磺酰光酸產(chǎn)生劑和包含該磺酰光酸產(chǎn)生劑的光刻膠。提供了一種如下式Ⅰ所示的光酸產(chǎn)生劑化合物，其中W,Y相互獨(dú)立地為氫、氟、任選取代的氟烷基；任選取代的氟烷氧基；或任選取代的氟代碳環(huán)芳基；W’,Y’相互獨(dú)立地為與W，Y相同基團(tuán)；W”,Y”相互獨(dú)立地為與W，Y相同基團(tuán)；n,n’和n”各自相同或不同，并且分別為正整數(shù)；U，U’和U”各自相同或不同，并且分別為連接基團(tuán)；R,R’和R”各自相同或不同，并且分別為任選取代的碳脂環(huán)基團(tuán)，任選取代的雜脂環(huán)基團(tuán)，任選取代的碳環(huán)芳基，或任選取代的雜芳香族基團(tuán)；X+是反離子。
【專利說(shuō)明】磺酰光酸產(chǎn)生劑和包含該磺酰光酸產(chǎn)生劑的光刻膠
[0001]本發(fā)明專利申請(qǐng)是申請(qǐng)?zhí)枮?01010625168.3，申請(qǐng)日為2010年12月14日，名稱為“磺酰光酸產(chǎn)生劑和包含該磺酰光酸產(chǎn)生劑的光刻膠”的發(fā)明專利申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明涉及一種新型磺酰酰亞胺(sulfonyl imide)和甲基化物(methide)光酸產(chǎn)生劑(photoacid generator)化合物(“PAG”)和包括該P(yáng)AG化合物的光刻膠組合物。

【背景技術(shù)】
[0003]光刻膠是用于將圖像轉(zhuǎn)移到基材上的光敏薄膜。其形成凸像或凹像。將光刻膠涂敷到基材上之后，該涂層通過(guò)有圖案的光掩模暴露在例如紫外光的活化能量源下，以在光刻膠涂層中形成潛像。該光掩模具有對(duì)活化輻射不透明和透明的區(qū)域，從而限定出期望要轉(zhuǎn)移到下面基材的圖像。
[0004]對(duì)于很多目前的商業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域，已知的光刻膠能提供足夠的分辨率和尺寸特征。但是對(duì)于很多其它應(yīng)用領(lǐng)域，需要新的能提供亞微米尺度的高分辨率圖像的光刻膠。
[0005]已經(jīng)做出了許多不同的的嘗試以改善功能特性的性能。其中多種光敏化合物已報(bào)道用于光刻膠組合物。參見(jiàn)例如:美國(guó)專利6，911，297和7，235，343。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]一方面，我們?cè)诖颂峁┮环N新型光酸產(chǎn)生劑化合物(PAG)，其包括二(磺酰)酰亞胺陰離子組分。
[0007]另一方面，我們提供一種新型光酸產(chǎn)生劑化合物(PAG)，其包括三(磺酰)甲基化物陰尚子組分。
[0008]本發(fā)明優(yōu)選的光酸產(chǎn)生劑化合物包括一種鎗組分，優(yōu)選(磺酰)酰亞胺或(磺酰)甲基化物與例如锍或碘鎗陽(yáng)離子的鎗陽(yáng)離子絡(luò)合。

【具體實(shí)施方式】
[0009]本發(fā)明優(yōu)選的光酸產(chǎn)生劑化合物還包括一種或多種環(huán)狀基團(tuán)，例如任選取代的脂環(huán)族基團(tuán)，任選取代的碳環(huán)基團(tuán)或任選取代的芳香雜環(huán)基團(tuán)。這些體積大的基團(tuán)優(yōu)選存在于光酸產(chǎn)生劑化合物的(磺酰)酰亞胺或(磺酰)甲基化物組分上。
[0010]優(yōu)選光酸產(chǎn)生劑化合物還包括氟取代基，包括(磺酰)酰亞胺或(磺酰)甲基化物被一個(gè)或多個(gè)氟原子取代。
[0011]優(yōu)選的，本發(fā)明的PAG用于正性作用或負(fù)性作用化學(xué)放大型光刻膠，例如負(fù)性作用光刻膠組合物，其通過(guò)光酸催化的交聯(lián)反應(yīng)使光刻膠涂層的曝光區(qū)域相比非曝光區(qū)域更不溶于顯影劑，正性作用光抗蝕劑組合物，其經(jīng)歷一種或多種組合物組分的酸不穩(wěn)定基團(tuán)的光酸催化脫保護(hù)反應(yīng)，使光刻膠涂層的曝光區(qū)域相比非曝光區(qū)域較易溶于水性顯影劑。本申請(qǐng)的光刻膠采用的樹(shù)脂中的光酸不穩(wěn)定基團(tuán)優(yōu)選酯基，該酯基包含共價(jià)連接在酯基的羧基氧上的包括非環(huán)叔烷基碳或脂環(huán)叔碳?？s醛(acetal)基團(tuán)也是合適的光酸不穩(wěn)定基團(tuán)。
[0012]本發(fā)明光刻膠的成像波長(zhǎng)優(yōu)選包括低于300nm波長(zhǎng)，例如248nm ;低于200nm波長(zhǎng)，例如193nm ;以及EUV。
[0013]本發(fā)明特別優(yōu)選的光刻膠包括有效成像量的一種或多種如文中公開(kāi)的PAG，以及選自以下組的樹(shù)脂:
[0014]I)酹醒樹(shù)脂(phenolic resin),所述酹醒樹(shù)脂包含酸不穩(wěn)定基團(tuán),所述酸不穩(wěn)定基團(tuán)能提供特別適合在248nm成像的化學(xué)放大正性光刻膠。此類特別優(yōu)選的樹(shù)脂包括:i)包含乙烯基苯酚和丙烯酸烷基酯的聚合單元的聚合物，其中聚合的丙烯酸烷基酯單元在光酸存在下會(huì)發(fā)生解封(beblock)反應(yīng)。典型的丙烯酸烷基酯會(huì)發(fā)生光酸誘導(dǎo)的解封反應(yīng)，包括例如丙烯酸叔丁酯、甲基丙烯酸叔丁酯、丙烯酸甲基金剛烷酯、甲基丙烯酸甲基金剛烷酯、和其它能夠進(jìn)行光酸誘導(dǎo)反應(yīng)的丙烯酸非環(huán)烷基和脂環(huán)酯，例如美國(guó)專利6，042，997和5，492，793中的聚合物，將其以參考的方式全文并入本文中；ii)包含乙烯基苯酚，任選取代的乙烯基苯(例如苯乙烯)(其不含有羥基或羧基環(huán)取代基)和例如上述聚合物i)描述的那些解封基團(tuán)的丙烯酸烷基酯的聚合單元的聚合物，例如在美國(guó)專利6，042，997中描述的聚合物，將其以參考的方式全文并入本文中；iii)包含重復(fù)單元的聚合物，所述重復(fù)單元包括能與光酸反應(yīng)的縮醒或縮酮(ketal)部分,所述聚合物還任選地包含芳香重復(fù)單元例如苯基或酚基團(tuán)；
[0015]2)能提供特別適合在低于200nm波長(zhǎng)例如193nm下成像的化學(xué)放大正性光抗蝕劑、、基本上或完全沒(méi)有苯基或其它芳香基團(tuán)的樹(shù)脂。此類特別優(yōu)選的樹(shù)脂包括:i)包含非芳香環(huán)烯烴(橋環(huán)雙鍵)例如任選取代的降冰片烯的聚合單元的聚合物，例如美國(guó)專利5，843，624中描述的聚合物，將其以參考的方式全文并入本文中；ii)包含丙烯酸烷基酯單元例如丙烯酸叔丁酯、甲基丙烯酸叔丁酯、丙烯酸甲基金剛烷酯、甲基丙烯酸甲基金剛烷酯、和其它丙烯酸非環(huán)烷基和脂環(huán)酯的聚合物；美國(guó)專利6，057，083中已經(jīng)描述了該聚合物。
[0016]本申請(qǐng)光刻膠還可包括不同PAG的混合物，典型的是2或3種不同PAG的混合物，更典型的是由2種不同PAG組成的混合物。
[0017]本申請(qǐng)還提供形成本申請(qǐng)的光刻膠浮雕圖像的方法，包括形成低于四分之一微米尺寸或更小，例如低于0.2或低于0.1微米尺度的高分辨率光刻膠圖像(例如具有基本垂直的側(cè)壁的圖案線條)的方法。
[0018]本申請(qǐng)進(jìn)一步提供包括基材的制品，例如在其上涂布本申請(qǐng)光刻膠和浮雕圖像的微電子晶片或平板顯示器基材。本申請(qǐng)其它方面在下文中披露。
[0019]本申請(qǐng)?zhí)貏e優(yōu)選的光酸產(chǎn)生劑包括下列式I的磺酰甲基化物化合物:
[0020]

【權(quán)利要求】
1.一種如下式I所示的光酸產(chǎn)生劑化合物:
其中w，Y相互獨(dú)立地為氫、氟、任選取代的氟烷基；任選取代的氟烷氧基；或任選取代的氟代碳環(huán)芳基； r，Y’相互獨(dú)立地為與W，Y相同基團(tuán)； W”，Y”相互獨(dú)立地為與W，Y相同基團(tuán)； η，η ’和η ”各自相同或不同，并且分別為正整數(shù)； U，U’和U”各自相同或不同，并且分別為連接基團(tuán)； R，R’和R”各自相同或不同，并且分別為任選取代的碳脂環(huán)基團(tuán)，任選取代的雜脂環(huán)基團(tuán)，任選取代的碳環(huán)芳基，或任選取代的雜芳香族基團(tuán)； X+是反離子。
2.一種如下式II所示的光酸產(chǎn)生劑化合物:
其中W，Y相互獨(dú)立地為氫、氟、任選取代的氟烷基；任選取代的氟烷氧基；或任選取代的氟代碳環(huán)芳基； r，Y’相互獨(dú)立地為與W，Y相同基團(tuán)； η和η’各自相同或不同，并且分別為正整數(shù)； U，U’和U”各自相同或不同，并且分別為連接基團(tuán)； R和R’各自相同或不同，并且分別為任選取代的碳脂環(huán)基團(tuán)，任選取代的雜脂環(huán)基團(tuán)，任選取代的碳環(huán)芳基，或任選取代的雜芳香族基團(tuán)； X+是反離子。
3.權(quán)利要求1或2的光酸產(chǎn)生劑，其中X+是锍或碘鎗化合物。
4.權(quán)利要求1或2的光酸產(chǎn)生劑，其中X+為下列式中之一:
其中，R1到R5相互獨(dú)立的為任選取代的C1,烷基，或取代的或未取代的碳環(huán)芳基團(tuán)，或R1, R2和R3中的任意兩個(gè)或多個(gè)可連接在一起與硫環(huán)形成環(huán)。
5.權(quán)利要求1或2的光酸產(chǎn)生劑化合物，其中X+為下列任意基團(tuán):
其中，那些式中的P1，P2，P3，P4，P5，P6和P7相互獨(dú)立的表示氫或I到5非氫取代基。
6.權(quán)利要求1或2的光酸產(chǎn)生劑，其選自:
其中，那些式中的P1，P2，P3，P4，P5，P6和P7相互獨(dú)立的表示氫或I到5非氫取代基。
7.一種光刻膠組合物，所述組合物包括權(quán)利要求1到6任意之一的光酸產(chǎn)生劑化合物。
8.一種形成光刻膠浮雕圖像的方法，所述方法包括:a)在基材上涂布權(quán)利要求7所述的光刻膠組合物的涂層；b)將光抗蝕劑涂層 曝光于活性輻射，對(duì)曝光后的光刻膠涂層顯影以提供浮雕圖像。
【文檔編號(hào)】G03F7/039GK104130172SQ201410333321
【公開(kāi)日】2014年11月5日 申請(qǐng)日期:2010年12月14日 優(yōu)先權(quán)日:2009年12月14日
【發(fā)明者】劉驄, C-B·徐 申請(qǐng)人:羅門哈斯電子材料有限公司