光致酸生成剂、光刻胶、涂覆的基材以及形成电子器件的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及光致酸生成剂及其在光刻胶组合物中的用途。
【背景技术】
[0002] 为了形成越来越小的逻辑和存储晶体管，人们开发了先进的光刻技术，例如193 纳米浸没光刻法来实现微光刻工艺中的高质量和较小的特征尺寸。在微光刻工艺中使用 的成像的光刻胶中实现较小的临界尺寸（CD)，并且使得所述光刻胶提供改进的线条宽度粗 糙度（LWR)或接触孔尺寸均一性，同时仍然具有良好的工艺控制容差，例如高曝光宽容度 (EL)是重要的。低掩模误差因子（MEF)也很重要，所述掩模误差因子被定义为溶解的抗蚀 剂图案上的临界尺寸（CD)变化与掩模图案上尺寸变化之比。
[0003] 光致酸生成剂是用来对辐照响应而产生质子的。基于鎗盐的光致酸生成剂的阳 离子通常是高度疏水性的，这是一种使光致酸生成剂在负性色调显影剂（negativetone developer)中溶解性很差的性质，所述负性色调显影剂是例如乙酸正丁基酯、2-庚酮、丙 酸正丁基酯或由上述溶剂构成的混合物。由于潜在图像的曝光后稳定性较低，将此类光致 酸生成剂用于正性色调显影（PTD)光刻法的光刻胶中是不利的，这将导致光刻胶图案的劣 化。此外，使用此类疏水性鎗盐会抑制光刻胶在碱性显影液中的溶解。本领域需要具有以 下特性的光致酸生成剂，该光致酸生成剂在负性色调显影剂中溶解性高，并且在曝光和曝 光后烘烤处理时溶解性变得很差。由于这些溶解性特性对于实现改进的临界尺寸均一性很 重要，因此这类光致酸生成剂还对形成负性色调显影（NTD)光刻法的光刻胶非常有益。
【发明内容】
[0004] 一种实施方式是具有通式（1)的光致酸生成剂化合物：
【主权项】
1. 一种具有通式（1)的光致酸生成剂化合物：
其中 各a独立地为 0, 1，2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 或 12 ; 各b独立地是0, 1，2, 3, 4或5 ; 各c独立地是0或1 ;d和e各自独立地是0或1 ; x是1，2或3 ; 各L1和L3各自独立地是单键、未取代或取代的脂族基团、未取代或取代的C6_2(l芳 族基团、或未取代或取代的C3_2(l杂芳基；其中L1和L3任选地直接共价相连；以及其中L1和 L3中的一个或多个任选地被可聚合的基团取代； 各L2独立地是单键、羰基、酯基、酰胺基、醚氧、或任选地被醚氧、羰基、酯基、醚氧或其 组合取代的^_2(|脂族基团，其中两个L2任选地被直接共价相连；以及其中一个或多个L2任 选地被可聚合的基团取代； 各L4独立地是未取代或取代的C6_2(l亚芳基、未取代或取代的C3_2(l杂亚芳基、未取代或 取代的&_2(|直链或支链亚烷基、或未取代或取代的C3_2(l环亚烷基；其中L4任选地与一个R2 共价相连；其中一个或多个L4任选地被可聚合的基团取代； 各R1独立地是氢、未取代或取代的(V3(l直链或支链烷基、未取代或取代的C3_3(l环烷基、 未取代或取代的C6_3(l芳基、或未取代或取代的C3_3(l杂芳基；其中各R1任选地与一个相邻的 R1共价相连；其中一个或多个R1任选地被可聚合的基团取代； 各R2独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杂芳基、未取代或取代 的(V4(l烷基、或未取代或取代的C3_4(l环烷基；其中当x是1时，两个R2基团任选地彼此直接 共价相连；其中一个或多个R2任选地被可聚合的基团取代； 各X独立地是-0-、-S-、或含醚基团、含羰基基团、含酯基基团、含碳酸酯/盐基团、含 胺基团、含酰胺基团、含脲基团、含硫酸酯/盐基团、含磺酸酯/盐基团、含磺酰胺基团，或其 组合；其中一个或多个X任选地被可聚合的基团取代；以及 f是有机阴离子；其中Z1 壬选地被可聚合的基团取代。
2. 如权利要求1所述的光致酸生成剂化合物，其特征在于， 其中 各a是1 ;b是1 ; c和d如权利要求1所定义；e是1 ; x是1 ; L1和L3各自独立地是单键、或者未取代或取代的脂族基团；其中L1和L3任选地直 接共价相连； L2如权利要求1所定义； 各L4独立地是未取代或取代的C6_2(l亚芳基； 各R1独立地是氢、未取代的(V12直链或支链烷基、未取代的C3_12环烷基、未取代或取代 的C6_12芳基； 各R2独立地是未取代或取代的C6_4(l芳基；其中当x是1时，两个基团R2任选地彼此 间直接共价相连； 各X是-o_c(o) -CH2 - 〇 -;以及f是有机磺酸根阴离子。
3.如权利要求1所述的光致酸生成剂化合物，所述光致酸生成剂化合物具有通式 (2a)、（2b)和（2c)中的一种：
其中 各R3独立地是氢、未取代或取代的(V3(l直链或支链烷基、未取代或取代的C3_3(l环烷基、 未取代或取代的C6_3(l芳基、或未取代或取代的C3_3(l杂芳基；其中各R3任选地与一个相邻的 R3共价相连；以及 x，L4,R1，R2,和权利要求1所定义。
4.如权利要求1所述的光致酸生成剂化合物，所述光致酸生成剂化合物具有通式（3a) 和（3b)中的一种：
其中 S是0或1 ;t是0或1 ; u是0或1 ; 各L5和L6各自独立地是未取代或取代的直链或支链亚烷基，未取代或取代的C3_2Q 环亚烧基，或未取代或取代的C6_2(l亚芳基； 各X2独立地是-〇-或_N(R)-，其中R是氢或Ci_6烧基；以及x，L4,R1，R2,和Z-如权利要求1所定义。
5.如权利要求1所述的光致酸生成剂化合物，所述光致酸生成剂化合物具有通式 (4a), (4b), (4c), (4d), (4e)和（4f)中的一种：
其中a，b，c，d，e，L1，L2,L3,R1，R2,X和Z1 口权利要求 1 所定义。
6. 如权利要求1所述的光致酸生成剂化合物，其选自下组：
以及它们的组合。
7. -种包含由如权利要求1-6中的任一项所述的光致酸生成剂化合物形成的单元的 聚合物。
8. -种光刻胶组合物，该组合物包含如权利要求7所述的聚合物和酸敏感性聚合物， 其中所述如权利要求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. 一种光刻胶组合物，该组合物包含酸敏感性聚合物和如权利要求1-6中的任一项所 述的光致酸生成剂化合物。
10. -种形成电子器件的方法，其包括： (a) 在基材上施加如权利要求8或9所述的光刻胶组合物的层； (b) 以图案化方式将所述光刻胶组合物层对活化辐射曝光；以及 (c) 对经曝光的光刻胶组合物层进行显影，以提供光刻胶浮雕图像。
【专利摘要】一种具有通式(1)的光致酸生成剂化合物：其中a,b,c,d,e,x,L1,L2,L3,L4,R1,R2,X和Z-如文中所定义。所述光致酸生成剂化合物在通常用于配制光刻胶组合物的溶剂和负性色调显影剂中具有良好的溶解性。本发明还描述了一种包括光致酸生成剂化合物的光刻胶组合物，包括所述光刻胶组合物的经涂覆的基材，以及使用该光刻胶组合物形成器件的方法。
【IPC分类】C07C309-12, C07C303-32, C07C309-17, G03F7-004, G03F7-039, C07D317-24
【公开号】CN104570601
【申请号】CN201410577026
【发明人】E·阿恰达, I·考尔, 刘骢, 李明琦, C-B·徐
【申请人】罗门哈斯电子材料有限公司
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2014年10月24日
【公告号】US9046767, US20150118618