光致酸生成劑、光刻膠、涂覆的基材以及形成電子器件的方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及光致酸生成劑及其在光刻膠組合物中的用途。
【背景技術】
[0002] 為了形成越來越小的邏輯和存儲晶體管，人們開發了先進的光刻技術，例如193 納米浸沒光刻法來實現微光刻工藝中的高質量和較小的特征尺寸。在微光刻工藝中使用 的成像的光刻膠中實現較小的臨界尺寸（CD)，并且使得所述光刻膠提供改進的線條寬度粗 糙度（LWR)或接觸孔尺寸均一性，同時仍然具有良好的工藝控制容差，例如高曝光寬容度 (EL)是重要的。低掩模誤差因子（MEF)也很重要，所述掩模誤差因子被定義為溶解的抗蝕 劑圖案上的臨界尺寸（CD)變化與掩模圖案上尺寸變化之比。
[0003] 光致酸生成劑是用來對輻照響應而產生質子的。基于鎗鹽的光致酸生成劑的陽 離子通常是高度疏水性的，這是一種使光致酸生成劑在負性色調顯影劑（negativetone developer)中溶解性很差的性質，所述負性色調顯影劑是例如乙酸正丁基酯、2-庚酮、丙 酸正丁基酯或由上述溶劑構成的混合物。由于潛在圖像的曝光后穩定性較低，將此類光致 酸生成劑用于正性色調顯影（PTD)光刻法的光刻膠中是不利的，這將導致光刻膠圖案的劣 化。此外，使用此類疏水性鎗鹽會抑制光刻膠在堿性顯影液中的溶解。本領域需要具有以 下特性的光致酸生成劑，該光致酸生成劑在負性色調顯影劑中溶解性高，并且在曝光和曝 光后烘烤處理時溶解性變得很差。由于這些溶解性特性對于實現改進的臨界尺寸均一性很 重要，因此這類光致酸生成劑還對形成負性色調顯影（NTD)光刻法的光刻膠非常有益。
【發明內容】
[0004] 一種實施方式是具有通式（1)的光致酸生成劑化合物：
【主權項】
1. 一種具有通式（1)的光致酸生成劑化合物：
其中 各a獨立地為 0, 1，2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 或 12 ; 各b獨立地是0, 1，2, 3, 4或5 ; 各c獨立地是0或1 ;d和e各自獨立地是0或1 ; x是1，2或3 ; 各L1和L3各自獨立地是單鍵、未取代或取代的脂族基團、未取代或取代的C6_2(l芳 族基團、或未取代或取代的C3_2(l雜芳基；其中L1和L3任選地直接共價相連；以及其中L1和 L3中的一個或多個任選地被可聚合的基團取代； 各L2獨立地是單鍵、羰基、酯基、酰胺基、醚氧、或任選地被醚氧、羰基、酯基、醚氧或其 組合取代的^_2(|脂族基團，其中兩個L2任選地被直接共價相連；以及其中一個或多個L2任 選地被可聚合的基團取代； 各L4獨立地是未取代或取代的C6_2(l亞芳基、未取代或取代的C3_2(l雜亞芳基、未取代或 取代的&_2(|直鏈或支鏈亞烷基、或未取代或取代的C3_2(l環亞烷基；其中L4任選地與一個R2 共價相連；其中一個或多個L4任選地被可聚合的基團取代； 各R1獨立地是氫、未取代或取代的(V3(l直鏈或支鏈烷基、未取代或取代的C3_3(l環烷基、 未取代或取代的C6_3(l芳基、或未取代或取代的C3_3(l雜芳基；其中各R1任選地與一個相鄰的 R1共價相連；其中一個或多個R1任選地被可聚合的基團取代； 各R2獨立地是未取代或取代的C6_4(l芳基、未取代或取代的C3_4(l雜芳基、未取代或取代 的(V4(l烷基、或未取代或取代的C3_4(l環烷基；其中當x是1時，兩個R2基團任選地彼此直接 共價相連；其中一個或多個R2任選地被可聚合的基團取代； 各X獨立地是-0-、-S-、或含醚基團、含羰基基團、含酯基基團、含碳酸酯/鹽基團、含 胺基團、含酰胺基團、含脲基團、含硫酸酯/鹽基團、含磺酸酯/鹽基團、含磺酰胺基團，或其 組合；其中一個或多個X任選地被可聚合的基團取代；以及 f是有機陰離子；其中Z1 壬選地被可聚合的基團取代。
2. 如權利要求1所述的光致酸生成劑化合物，其特征在于， 其中 各a是1 ;b是1 ; c和d如權利要求1所定義；e是1 ; x是1 ; L1和L3各自獨立地是單鍵、或者未取代或取代的脂族基團；其中L1和L3任選地直 接共價相連； L2如權利要求1所定義； 各L4獨立地是未取代或取代的C6_2(l亞芳基； 各R1獨立地是氫、未取代的(V12直鏈或支鏈烷基、未取代的C3_12環烷基、未取代或取代 的C6_12芳基； 各R2獨立地是未取代或取代的C6_4(l芳基；其中當x是1時，兩個基團R2任選地彼此 間直接共價相連； 各X是-o_c(o) -CH2 - 〇 -;以及f是有機磺酸根陰離子。
3.如權利要求1所述的光致酸生成劑化合物，所述光致酸生成劑化合物具有通式 (2a)、（2b)和（2c)中的一種：
其中 各R3獨立地是氫、未取代或取代的(V3(l直鏈或支鏈烷基、未取代或取代的C3_3(l環烷基、 未取代或取代的C6_3(l芳基、或未取代或取代的C3_3(l雜芳基；其中各R3任選地與一個相鄰的 R3共價相連；以及 x，L4,R1，R2,和權利要求1所定義。
4.如權利要求1所述的光致酸生成劑化合物，所述光致酸生成劑化合物具有通式（3a) 和（3b)中的一種：
其中 S是0或1 ;t是0或1 ; u是0或1 ; 各L5和L6各自獨立地是未取代或取代的直鏈或支鏈亞烷基，未取代或取代的C3_2Q 環亞燒基，或未取代或取代的C6_2(l亞芳基； 各X2獨立地是-〇-或_N(R)-，其中R是氫或Ci_6燒基；以及x，L4,R1，R2,和Z-如權利要求1所定義。
5.如權利要求1所述的光致酸生成劑化合物，所述光致酸生成劑化合物具有通式 (4a), (4b), (4c), (4d), (4e)和（4f)中的一種：
其中a，b，c，d，e，L1，L2,L3,R1，R2,X和Z1 口權利要求 1 所定義。
6. 如權利要求1所述的光致酸生成劑化合物，其選自下組：
以及它們的組合。
7. -種包含由如權利要求1-6中的任一項所述的光致酸生成劑化合物形成的單元的 聚合物。
8. -種光刻膠組合物，該組合物包含如權利要求7所述的聚合物和酸敏感性聚合物， 其中所述如權利要求7所述的聚合物和所述酸敏感性聚合物是相同或不同的。
9. 一種光刻膠組合物，該組合物包含酸敏感性聚合物和如權利要求1-6中的任一項所 述的光致酸生成劑化合物。
10. -種形成電子器件的方法，其包括： (a) 在基材上施加如權利要求8或9所述的光刻膠組合物的層； (b) 以圖案化方式將所述光刻膠組合物層對活化輻射曝光；以及 (c) 對經曝光的光刻膠組合物層進行顯影，以提供光刻膠浮雕圖像。
【專利摘要】一種具有通式(1)的光致酸生成劑化合物：其中a,b,c,d,e,x,L1,L2,L3,L4,R1,R2,X和Z-如文中所定義。所述光致酸生成劑化合物在通常用于配制光刻膠組合物的溶劑和負性色調顯影劑中具有良好的溶解性。本發明還描述了一種包括光致酸生成劑化合物的光刻膠組合物，包括所述光刻膠組合物的經涂覆的基材，以及使用該光刻膠組合物形成器件的方法。
【IPC分類】C07C309-12, C07C303-32, C07C309-17, G03F7-004, G03F7-039, C07D317-24
【公開號】CN104570601
【申請號】CN201410577026
【發明人】E·阿恰達, I·考爾, 劉驄, 李明琦, C-B·徐
【申請人】羅門哈斯電子材料有限公司
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2014年10月24日
【公告號】US9046767, US20150118618