磺酰光酸产生剂和包含该磺酰光酸产生剂的光刻胶的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种磺酰光酸产生剂和包含该磺酰光酸产生剂的光刻胶。提供了一种如下式Ⅰ所示的光酸产生剂化合物，其中W,Y相互独立地为氢、氟、任选取代的氟烷基；任选取代的氟烷氧基；或任选取代的氟代碳环芳基；W’,Y’相互独立地为与W，Y相同基团；W”,Y”相互独立地为与W，Y相同基团；n,n’和n”各自相同或不同，并且分别为正整数；U，U’和U”各自相同或不同，并且分别为连接基团；R,R’和R”各自相同或不同，并且分别为任选取代的碳脂环基团，任选取代的杂脂环基团，任选取代的碳环芳基，或任选取代的杂芳香族基团；X+是反离子。
【专利说明】磺酰光酸产生剂和包含该磺酰光酸产生剂的光刻胶
[0001]本发明专利申请是申请号为201010625168.3，申请日为2010年12月14日，名称为“磺酰光酸产生剂和包含该磺酰光酸产生剂的光刻胶”的发明专利申请的分案申请。
【技术领域】
[0002]本发明涉及一种新型磺酰酰亚胺(sulfonyl imide)和甲基化物(methide)光酸产生剂(photoacid generator)化合物(“PAG”)和包括该PAG化合物的光刻胶组合物。
【背景技术】
[0003]光刻胶是用于将图像转移到基材上的光敏薄膜。其形成凸像或凹像。将光刻胶涂敷到基材上之后，该涂层通过有图案的光掩模暴露在例如紫外光的活化能量源下，以在光刻胶涂层中形成潜像。该光掩模具有对活化辐射不透明和透明的区域，从而限定出期望要转移到下面基材的图像。
[0004]对于很多目前的商业应用领域，已知的光刻胶能提供足够的分辨率和尺寸特征。但是对于很多其它应用领域，需要新的能提供亚微米尺度的高分辨率图像的光刻胶。
[0005]已经做出了许多不同的的尝试以改善功能特性的性能。其中多种光敏化合物已报道用于光刻胶组合物。参见例如:美国专利6，911，297和7，235，343。
【发明内容】
[0006]一方面，我们在此提供一种新型光酸产生剂化合物(PAG)，其包括二(磺酰)酰亚胺阴离子组分。
[0007]另一方面，我们提供一种新型光酸产生剂化合物(PAG)，其包括三(磺酰)甲基化物阴尚子组分。
[0008]本发明优选的光酸产生剂化合物包括一种鎗组分，优选(磺酰)酰亚胺或(磺酰)甲基化物与例如锍或碘鎗阳离子的鎗阳离子络合。
【具体实施方式】
[0009]本发明优选的光酸产生剂化合物还包括一种或多种环状基团，例如任选取代的脂环族基团，任选取代的碳环基团或任选取代的芳香杂环基团。这些体积大的基团优选存在于光酸产生剂化合物的(磺酰)酰亚胺或(磺酰)甲基化物组分上。
[0010]优选光酸产生剂化合物还包括氟取代基，包括(磺酰)酰亚胺或(磺酰)甲基化物被一个或多个氟原子取代。
[0011]优选的，本发明的PAG用于正性作用或负性作用化学放大型光刻胶，例如负性作用光刻胶组合物，其通过光酸催化的交联反应使光刻胶涂层的曝光区域相比非曝光区域更不溶于显影剂，正性作用光抗蚀剂组合物，其经历一种或多种组合物组分的酸不稳定基团的光酸催化脱保护反应，使光刻胶涂层的曝光区域相比非曝光区域较易溶于水性显影剂。本申请的光刻胶采用的树脂中的光酸不稳定基团优选酯基，该酯基包含共价连接在酯基的羧基氧上的包括非环叔烷基碳或脂环叔碳。缩醛(acetal)基团也是合适的光酸不稳定基团。
[0012]本发明光刻胶的成像波长优选包括低于300nm波长，例如248nm ;低于200nm波长，例如193nm ;以及EUV。
[0013]本发明特别优选的光刻胶包括有效成像量的一种或多种如文中公开的PAG，以及选自以下组的树脂:
[0014]I)酹醒树脂(phenolic resin),所述酹醒树脂包含酸不稳定基团,所述酸不稳定基团能提供特别适合在248nm成像的化学放大正性光刻胶。此类特别优选的树脂包括:i)包含乙烯基苯酚和丙烯酸烷基酯的聚合单元的聚合物，其中聚合的丙烯酸烷基酯单元在光酸存在下会发生解封(beblock)反应。典型的丙烯酸烷基酯会发生光酸诱导的解封反应，包括例如丙烯酸叔丁酯、甲基丙烯酸叔丁酯、丙烯酸甲基金刚烷酯、甲基丙烯酸甲基金刚烷酯、和其它能够进行光酸诱导反应的丙烯酸非环烷基和脂环酯，例如美国专利6，042，997和5，492，793中的聚合物，将其以参考的方式全文并入本文中；ii)包含乙烯基苯酚，任选取代的乙烯基苯(例如苯乙烯)(其不含有羟基或羧基环取代基)和例如上述聚合物i)描述的那些解封基团的丙烯酸烷基酯的聚合单元的聚合物，例如在美国专利6，042，997中描述的聚合物，将其以参考的方式全文并入本文中；iii)包含重复单元的聚合物，所述重复单元包括能与光酸反应的缩醒或缩酮(ketal)部分,所述聚合物还任选地包含芳香重复单元例如苯基或酚基团；
[0015]2)能提供特别适合在低于200nm波长例如193nm下成像的化学放大正性光抗蚀剂、、基本上或完全没有苯基或其它芳香基团的树脂。此类特别优选的树脂包括:i)包含非芳香环烯烃(桥环双键)例如任选取代的降冰片烯的聚合单元的聚合物，例如美国专利5，843，624中描述的聚合物，将其以参考的方式全文并入本文中；ii)包含丙烯酸烷基酯单元例如丙烯酸叔丁酯、甲基丙烯酸叔丁酯、丙烯酸甲基金刚烷酯、甲基丙烯酸甲基金刚烷酯、和其它丙烯酸非环烷基和脂环酯的聚合物；美国专利6，057，083中已经描述了该聚合物。
[0016]本申请光刻胶还可包括不同PAG的混合物，典型的是2或3种不同PAG的混合物，更典型的是由2种不同PAG组成的混合物。
[0017]本申请还提供形成本申请的光刻胶浮雕图像的方法，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胶图像(例如具有基本垂直的侧壁的图案线条)的方法。
[0018]本申请进一步提供包括基材的制品，例如在其上涂布本申请光刻胶和浮雕图像的微电子晶片或平板显示器基材。本申请其它方面在下文中披露。
[0019]本申请特别优选的光酸产生剂包括下列式I的磺酰甲基化物化合物:
[0020]
【权利要求】
1.一种如下式I所示的光酸产生剂化合物:
其中w，Y相互独立地为氢、氟、任选取代的氟烷基；任选取代的氟烷氧基；或任选取代的氟代碳环芳基； r，Y’相互独立地为与W，Y相同基团； W”，Y”相互独立地为与W，Y相同基团； η，η ’和η ”各自相同或不同，并且分别为正整数； U，U’和U”各自相同或不同，并且分别为连接基团； R，R’和R”各自相同或不同，并且分别为任选取代的碳脂环基团，任选取代的杂脂环基团，任选取代的碳环芳基，或任选取代的杂芳香族基团； X+是反离子。
2.一种如下式II所示的光酸产生剂化合物:
其中W，Y相互独立地为氢、氟、任选取代的氟烷基；任选取代的氟烷氧基；或任选取代的氟代碳环芳基； r，Y’相互独立地为与W，Y相同基团； η和η’各自相同或不同，并且分别为正整数； U，U’和U”各自相同或不同，并且分别为连接基团； R和R’各自相同或不同，并且分别为任选取代的碳脂环基团，任选取代的杂脂环基团，任选取代的碳环芳基，或任选取代的杂芳香族基团； X+是反离子。
3.权利要求1或2的光酸产生剂，其中X+是锍或碘鎗化合物。
4.权利要求1或2的光酸产生剂，其中X+为下列式中之一:
其中，R1到R5相互独立的为任选取代的C1,烷基，或取代的或未取代的碳环芳基团，或R1, R2和R3中的任意两个或多个可连接在一起与硫环形成环。
5.权利要求1或2的光酸产生剂化合物，其中X+为下列任意基团:
其中，那些式中的P1，P2，P3，P4，P5，P6和P7相互独立的表示氢或I到5非氢取代基。
6.权利要求1或2的光酸产生剂，其选自:
其中，那些式中的P1，P2，P3，P4，P5，P6和P7相互独立的表示氢或I到5非氢取代基。
7.一种光刻胶组合物，所述组合物包括权利要求1到6任意之一的光酸产生剂化合物。
8.一种形成光刻胶浮雕图像的方法，所述方法包括:a)在基材上涂布权利要求7所述的光刻胶组合物的涂层；b)将光抗蚀剂涂层 曝光于活性辐射，对曝光后的光刻胶涂层显影以提供浮雕图像。
【文档编号】G03F7/039GK104130172SQ201410333321
【公开日】2014年11月5日 申请日期:2010年12月14日 优先权日:2009年12月14日
【发明者】刘骢, C-B·徐 申请人:罗门哈斯电子材料有限公司