專利名稱：具有酚取代基的化合物、制備該化合物的方法、以及包含該化合物的抗蝕劑組合物的制作方法
具有酚取代基的化合物、制備該化合物的方法、以及包含該化合物的抗蝕劑組合物發(fā)明背景發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明涉及具有酚取代基的化合物、制備所述化合物的方法以及包含所述化合物的抗蝕劑組合物。更具體地，本發(fā)明涉及具有新的酚取代基(包括在酚羥基中含有酸解離性官能團(tuán)的特定取代基)的化合物、制備所述化合物的方法以及用于使用光刻 (lithography)進(jìn)行微加工的領(lǐng)域的抗蝕劑組合物(具體是包含所述具有酚取代基的化合物并用作用于極紫外線的抗蝕劑組合物的抗蝕劑組合物)。相關(guān)技術(shù)說明近年來，在使用光刻的半導(dǎo)體微加工等領(lǐng)域中，隨著在裝置的高度集成中的進(jìn)展， 在超大規(guī)格集成等的生產(chǎn)中需要線寬度為0. 10微米或更小的超微細(xì)圖形。相應(yīng)地，需要比通常使用的g射線或i射線區(qū)波長(zhǎng)更短的曝光波長(zhǎng)，因此，對(duì)使用遠(yuǎn)紫外線、KrF準(zhǔn)分子激光、ArF準(zhǔn)分子激光、極紫外(EUV)線、X射線以及電子束的光刻的研究正受到關(guān)注。更具體地，作為第二代甚至第三代圖形化技術(shù)的EUV光刻正處于開發(fā)中，并且需要開發(fā)高靈敏度高分辨率的正型抗蝕劑。高靈敏度使得甚至用低能量光源形成圖形成為可能。然而，如果靈敏度不令人滿意，則會(huì)需要更高能量的光源，在這方面，對(duì)提高抗蝕劑靈敏度的需求與EUV的光源相關(guān)。 此外，由于增強(qiáng)光源的性能并不容易，因此對(duì)提高抗蝕劑靈敏度的需求還與晶片加工的速度直接相關(guān)。具體而言，由于電子束的光被任何物質(zhì)吸收的性質(zhì)，所以與EUV—同使用反射器；然而，由于即使是反射器也不表現(xiàn)出100%的反射效率，所以對(duì)光源性能的增強(qiáng)面臨巨大的困難。因此，為了縮短晶片加工的時(shí)間，抗蝕劑組合物的靈敏度提高成為非常重要的問題。在用于EUV的正型抗蝕劑中，靈敏度、分辨率和線邊緣粗糙度(lineedge roughness)均處于權(quán)衡(trade-off)關(guān)系，因此如果意圖嘗試提高靈敏度，則可能發(fā)生分辨率的降低和線邊緣粗糙度的劣化。因此，強(qiáng)烈需要開發(fā)同時(shí)滿足靈敏度、分辨率和線邊緣粗糙度特性的抗蝕劑以及包含于抗蝕劑組合物中的化合物。作為在用于g射線、i射線、KrF和ArF的一般抗蝕劑材料中所使用的化合物，通過化學(xué)增強(qiáng)抗蝕劑(chemically amplified resist，CAR)型自由基聚合而得到的共聚物成為主流。例如，當(dāng)用紫外線、遠(yuǎn)紫外線、電子束、EVU、X射線等照射通過涂覆(apply)聚合抗蝕劑材料(例如聚甲基丙烯酸甲酯、具有酸解離性反應(yīng)基團(tuán)的聚羥基苯乙烯或聚甲基丙烯酸烷基酯)的溶液而產(chǎn)生的抗蝕劑薄膜時(shí)，產(chǎn)生線寬度為約45nm至IOOnm的線圖形。然而，由共聚物形成的聚合抗蝕劑的分子量高達(dá)約10，000至100，000，且具有大的分子量分布。因此，這些聚合抗蝕劑具有以下缺點(diǎn)，即利用聚合抗蝕劑經(jīng)光刻工藝 (lithographic process)而顯影的抗蝕劑微細(xì)圖形具有大的線邊緣粗糙度，故而難以控制圖形的尺寸，并因此降低了產(chǎn)率。因此，利用常規(guī)聚合抗蝕劑材料的光刻工藝在圖形的微細(xì)化(micronization)方面具有局限性。為了利用EUV實(shí)現(xiàn)更微細(xì)的圖形，正在使用多種材料，其實(shí)例包括基于常規(guī)共聚物但具有更低分子量的聚合物；欲通過光致產(chǎn)酸劑(PAG)的均勻分布提高分辨率的光致產(chǎn)酸劑結(jié)合聚合物(photoacid generator (PAG)-binding polymer)；以及使用具有較低分子量的單分子物質(zhì)的分子玻璃抗蝕劑。在它們之中，公開了作為單分子抗蝕劑材料的杯芳烴化合物，在以韓國(guó)專利申請(qǐng)第10-2006-0132922號(hào)提交的發(fā)明中公開了它們的制備方法、 中間體和組合物。然而，目前公開的包含前述化合物的抗蝕劑組合物存在以下問題，例如低抗蝕性、大量的廢氣、在半導(dǎo)體生產(chǎn)過程中使用的安全溶劑中的低溶解度以及不良的抗蝕圖形 (resist pattern)形狀。具體而言，由于具有高靈敏度和高分辨率的良好圖形形狀與良好線邊緣粗糙度處于互補(bǔ)的關(guān)系，因此需要開發(fā)能夠同時(shí)滿足這些特征的新材料。發(fā)明概述本發(fā)明的一目的在于提供具有酚取代基的新化合物，所述酚取代基是通過將酸解離性官能團(tuán)引入至少一個(gè)酚羥基而形成的，所述化合物適用于高靈敏度抗蝕劑組合物。本發(fā)明的另一目的在于提供制備所述具有酚取代基的化合物的方法。本發(fā)明的又一目的在于提供包含所述具有酚取代基的化合物以及光致產(chǎn)酸劑的抗蝕劑組合物。發(fā)明詳述在下文中會(huì)詳細(xì)描述本發(fā)明，以使相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人能夠容易地實(shí)施本發(fā)明。盡管如此，本發(fā)明可以以多種不同的實(shí)施方案加以實(shí)現(xiàn)，而且這些實(shí)施方案不限于將在下文中描述的實(shí)施例。在本說明書中使用的術(shù)語如以下定義。除非在本文中另有具體說明，鹵素原子指選自氟、氯、溴和碘中的任意一種。除非在本文中另有具體說明，術(shù)語鹵代指相關(guān)取代基含有鹵素原子。除非在本文中另有具體說明，術(shù)語烷基指包括伯烷基、仲烷基和叔烷基。除非在本文中另有具體說明，前綴“芳，，指該相關(guān)取代基包含芳基。例如，芳烷基指烷基的氫原子被芳基取代。除非在本文中另有具體說明，術(shù)語芳基指具有一個(gè)或兩個(gè)或更多個(gè)芳環(huán)的碳?xì)浠衔?。例如，芳基指芐基、萘基等。除非另有具體說明，本說明書中所提及的所有化合物或取代基均可以是取代的或未取代的。在本文中，術(shù)語“取代的”指氫原子被選自鹵素原子、羥基、羧基、烷氧基、腈基 (nitrile group)、醛基、環(huán)氧基、醚基、酯基、羰基、縮醛基(acetal group)、酮基、烷基、全氟烷基、環(huán)烷基、雜環(huán)烷基、烯丙基、芐基、芳基、雜芳基、芳烷基、雜芳烷基、它們的衍生物以及它們的組合中的任意一種所替代。除非在本文中另有具體說明，前綴“雜”指在碳原子上取代有1至3個(gè)選自氮(N)、 氧(0)、硫(S)和磷(P)中的雜原子。例如，雜烷基指烷基的碳原子中的1至3個(gè)原子被雜原子取代，而雜芳基指芳基的碳原子中的1至3個(gè)原子被雜原子取代。除非在本文中另有具體說明，烷基指具有1至30個(gè)碳原子的直鏈或支鏈烷基，環(huán)烷基指具有3至32個(gè)碳原子的環(huán)烷基，而雜環(huán)烷基指具有2至32個(gè)碳原子的雜環(huán)烷基。芳基指具有6至30個(gè)碳原子的芳基，雜芳基指具有2至30個(gè)碳原子的雜芳基，芳烷基指具有 7至30個(gè)碳原子的芳烷基，而雜芳烷基指具有3至30個(gè)碳原子的雜芳烷基。除非在本文中另有具體說明，脂肪族化合物是具有1至30個(gè)碳原子的有機(jī)化合物，其在分子中不具有碳原子的環(huán)狀結(jié)構(gòu)，而具有碳原子以線狀連結(jié)的鏈狀結(jié)構(gòu)。脂肪族化合物分為分子鏈僅由單鍵構(gòu)成的烷；分子鏈含有雙鍵的烯；分子鏈含有三鍵的炔；等等，進(jìn)一步的實(shí)例包括鏈狀碳?xì)浠衔?、高?jí)脂肪酸及其酯等。在具有以環(huán)狀排列的碳原子的化合物中，脂環(huán)族化合物是那些非芳香族化合物的化合物。脂環(huán)族化合物含有一個(gè)或多個(gè)飽和或不飽和碳環(huán)，并具有3至30個(gè)碳原子。芳香族化合物是具有6至30個(gè)碳原子的有機(jī)化合物，且在分子中具有苯環(huán)，因此是苯的衍生物。這樣的芳香族化合物包括苯、二甲苯、甲苯等，并且許多芳香族化合物在分子中具有兩個(gè)或更多個(gè)苯環(huán)。還存在其中的兩個(gè)或更多個(gè)苯環(huán)各自獨(dú)立地分離的化合物 (例如聯(lián)苯和二苯基甲烷)，以及具有稠環(huán)型結(jié)構(gòu)的化合物(例如萘和蒽)。除非在本文中另有具體說明，醚指具有2至30個(gè)碳原子的醚，醛指具有1至20個(gè)碳原子的醛，而酮指具有1至20個(gè)碳原子的酮。酯指具有1至20個(gè)碳原子的酯，酰胺指具有1至20個(gè)碳原子的酰胺，而酸酐指具有2至20個(gè)碳原子的酸酐。鹵化物指具有1至20 個(gè)碳原子的鹵化物，而醇指具有1至20個(gè)碳原子的醇。根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施方案，提供具有酚取代基的化合物，所述酚取代基由下式 ⑴表示[式1]
權(quán)利要求
1.具有酚取代基的化合物，所述酚取代基由下式(1)表示 [式1]
2.如權(quán)利要求1所述的具有酚取代基的化合物，其中所述具有酚取代基的化合物由下式(2)表示 [式2]
3.如權(quán)利要求1或2所述的具有酚取代基的化合物，其中隊(duì)和R4各自獨(dú)立地為選自下式(3a)和式(3b)中的任意一種酸解離性官能團(tuán) [式 3a]
4.如權(quán)利要求3所述的具有酚取代基的化合物，其中所述由式(3a)表示的取代基是由選自下式(3a_l)至式(3a_9)中的任意一種所表示的取代基 [式 3a-l]
5.制備所述具有酚取代基的化合物的方法，所述方法包括使由下式(4)表示的化合物與由下式( 表示的化合物發(fā)生酯化反應(yīng)，由此制備由下式( 表示的化合物
6.抗蝕劑組合物，其包含所述具有由下式(1)所表示的酚取代基的化合物以及光致產(chǎn)酸劑 [式1]
全文摘要
本發(fā)明提供具有由下式(1)表示的酚取代基的新化合物、制備該化合物的方法以及包含該化合物的抗蝕劑組合物[式1]其中R1至R7以及n1如本發(fā)明的詳細(xì)說明書中所定義。所述由式(1)表示的取代基含有酸解離性官能團(tuán)。所述具有由式(1)表示的酚取代基的化合物與光致產(chǎn)酸劑共同組成抗蝕劑組合物，由此提供具有優(yōu)異的靈敏度、分辨率和線邊緣粗糙度，并且能夠繪制超微細(xì)圖形的抗蝕劑組合物。
文檔編號(hào)C07C69/736GK102161622SQ201110030170
公開日2011年8月24日 申請(qǐng)日期2011年1月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月17日
發(fā)明者吳貞薰, 李承宰, 趙承德, 韓俊熙 申請(qǐng)人:錦湖石油化學(xué)株式會(huì)社